CC BY
58
УДК 620
А.С. Вертешев
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ПОТЕНЦИАЛ РЕГИОНА И УСЛОВИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ПСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
Наиболее крупным генерирующим предприятием Псковской области является работающая на газе ОАО «Псковская ГРЭС», которая производит и распространяет электроэнергию как в области, так и в соседних субъектах РФ. В настоящее время на Псковской ГРЭС работают два энергоблока общей электрической мощностью 430 МВт. Второй по значимости среди производителей электроэнергии - Великолукский завод электротехнического оборудования (ЗАО «ЗЭТО») мощностью 2,25 МВт. Следом идут Псковские тепловые сети с установленной мощностью 1,8 МВт, Максютинская ГЭС -1,52 МВт, Шильская ГЭС - 1,52 МВт. Суммарная генерируемая мощность региона составляет 437,09 МВт.
В 2009 г. полезный отпуск электроэнергии потребителям Псковской области составил 1 млрд 607,9 млн кВт-ч. Потребление топливно-энергетических ресурсов за год составило: природного газа 1,2 млрд м3, угля 130 тыс. т, нефтепродуктов 320 тыс. т [1]. На рис. 1 показаны
удельные веса различных видов топливно-энергетических ресурсов, использованных в Псковской области за 2008 г., а на рис. 2 -структура потребления топливно-энергетических ресурсов по видам основных потребителей в этот же период. Анализируя эти данные, можно отметить, что наиболее востребованным энергетическим ресурсом на территории Псковской области является природный газ -70,1 % от общего потребления. Среди потребителей энергоресурсов первое место занимает Псковская ГРЭС - 52 % [1].
В настоящее время и на ближайшее будущее, по данным World Energy Outlook (WEO) 2011, в России спрос на первичные энергоресурсы за счет энергосбережения может быть уменьшен на 20-30 %. В предстоящие годы ожидается рост энергии, производимой за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При этом наиболее интенсивный рост будет отмечаться ближе к 2035 г., благодаря внедрению программ поддержки и снижению технологических затрат.
6,2 % (4) 5,9 % (3)
4,9 % (5) 0,3 % (6) 0,6 % (7)
12,1 % (2)
70,1 % (1)
Рис. 1. Удельные веса различных видов топлива, использованных в Псковской области за 2008 г.
1 - природный газ; 2 - бензин; 3 - мазут; 4 - дизельное топливо; 5 - уголь; 6 - торф;
7 - сжиженный газ
%
60
50
40
30
20
10
52%
18 % 25 %
■
6%
нм ш
Промышленность
Население
Котельные
Псковская ГРЭС
Рис. 2. Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в Псковской области в 2008 г.
Использование ВИЭ позволяет существенно сократить вредные выбросы в окружающую среду, и Россия намерена сократить их к 2020 г. на 15-25 %, по сравнению с показателями 1990 г. По прогнозам WEO объемы выбросов С02 в 2020 г. будут на 23 %, а в 2035 г. на 18 % ниже уровня 1990 г. Повышенное внимание к влиянию энергопотребления на окружающую среду положительно скажется не только на сокращении выбросов С02 в мире, но и снизит уровень местного загрязнения. Двуокись серы, оксиды азота и твердые примеси в атмосфере негативно отражаются на здоровье людей и состоянии окружающей среды. Стратегии,
направленные на уменьшение потребления ископаемого топлива и сокращение выбросов С02 , также будут способствовать снижению уровня этих загрязняющих выбросов. Таким образом, качество воздуха улучшится, а негативное воздействие на здоровье людей будет уменьшено [2].
В табл. 1 представлена характеристика ВИЭ в Псковской области за 2010 г. [3]. Годовой объем энергии, содержащийся в конкретном ВИЭ при полном его превращении в полезно используемую энергию, называют валовым потенциалом. Так, из данных таблицы видно, что для солнечной энергии он составляет 6400 млн т у. т.
Таблица 1
Характеристика возобновляемых источников энергии региона (Псковская обл.)
0
Тип возобновляемых источников энергии Потенциал
валовый технический экономический
Солнечная энергия, млн т у. т. Малая гидроэнергетика, млрд кВтч Ветровая энергетика, ТВтч / млн т у. т. Биомасса лесозаготовки и деревообработки, млн т у. т. Биомасса твердых коммунальных отходов АПК, тыс. т у. т. 6400 1,8 3649,8 / 1240,93 0,9 4124,4 / 298,82 26,1 0,5 9,12 / 3,1 0,674 / 0,096 286,76 0,0003 0,3 0,0456 / 0,0155 0,05 139,44
Технический потенциал солнечной энергии является частью валового потенциала, преобразование которого в полезную энергию возможно при существующем уровне развития технических средств (в табл. 1 для солнечной энергии он составляет 26,1 млн т у. т). Технический потенциал может составлять от доли процента (солнечная энергия) и до десятков процентов (гидроэнергия) от валового потенциала. Он постоянно увеличивается по мере развития производства и совершенствования технологий.
Экономический потенциал является частью технического потенциала, преобразование которого в полезную используемую энергию экономически целесообразно при данном уровне цен на ископаемое топливо, тепловую и электрическую энергию, оборудование, материалы, транспортные услуги, оплату труда и т. д. Экономический потенциал составляет от долей процента до десятков процентов от технического потенциала. Для ВИЭ общая тенденция -увеличение экономического потенциала, для традиционных источников - его уменьшение.
Другим перспективным направлением развития возобновляемых источников энергии в Псковской области является использование
Млн т
Рис. 3. Запасы торфа и промышленный фонд торфа Псковской области
1 - запасы всех категорий; 2 - прогнозируемые запасы; 3 - балансовые и забалансовые запасы; 4 - промышленный фонд; 5 - технически пригодные (извлекаемые); 6 - охраняемые запасы
потенциала биомассы животноводства (до 50 % экономического потенциала) и твердых бытовых отходов (до 30 % экономического потенциала). В сложившихся условиях обеспечения Псковской области привозными ресурсами для производства тепла и при большом количестве котельных (свыше 500 шт.) особое место в применении распределенных источников энергии занимает торф (рис. 3) [3].
Псковская область располагает большими запасами торфа, и с учетом экономической и социальной эффективности вовлечение этого вида альтернативного ресурса целесообразно при соблюдении экологических требований. Кроме торфа, в качестве приоритетных направлений развития распределенной энергетики в Псковской области также целесообразно рассмотреть использование других местных видов топлива. Среди них неделовая древесина и отходы деревообработки и биомассы отходов АПК, энергия солнца при производстве тепла для замены малых котельных. Применение гидроэнергии в мини-ГЭС позволит обеспечивать энергией зоны отдыха для населения, рыбные производства при водохранилищах и другие потребности.
Приоритеты в использовании местных видов топлива и ВИЭ с учетом их конкурентоспособности в ближайшей перспективе определены в региональной программе Псковской области [3]. Приведем их в порядке убывания: торф, биомасса, энергия малых рек, солнечная и ветровая энергия.
На сегодняшний день для сжигания торфа и утилизации отходов АПК в целях получения энергии на рынке в регионе существует следующее оборудование: котельные установки БюЬеа^ позволяющие эффективно сжигать такие виды биомассы, как древесная щепа, кора, опилки, лесосечные отходы и торф; модульные электростанции Бюрошег, которые используют различные виды биомассы, например торф, опилки кору и другие древесные отходы. Установки Бюрошег разработаны для выработки энергии или одновременной выработки тепла и энергии в диапазоне мощности примерно 3-10 МВт.
В Псковской области много предприятий, которые занимаются добычей торфа, например торфопредприятие «Крипецкое», «Псковторф-строй», «Островторф», «Островлесторф», тор-фопредприятие «Псковское» и т. д.
Вопрос о целесообразности использования того или иного вида источника энергии в конкретном регионе необходимо решать с учетом общемировых тенденций развития, ресурсного обеспечения региона, экономической целесообразности использования, экологической целесообразности использования ВИЭ.
Необходимо выделить следующие условия эффективного использования энергетического потенциала региона:
- системность и комплексность;
- снижение стоимости генерации (местное топливо, современные технологии и оборудование);
- снижение потерь в сетях (оптимизация схем электроснабжения);
- мониторинг энергоэффективности и энергосбережения;
- привлечение дополнительных инвестиций;
- пропаганду и стимулирование энергосберегающих технологий, нормирование энергопотребления;
- использование автономных источников энергии.
В ближайшем будущем важным направлением развития энергетики может стать использование автономных энергоустановок как альтернативы существующей коммунальной системе поставки электрической и тепловой энергии потребителям. До настоящего времени автономные энергоустановки использовались только в отдаленных районах, а также как резервный и аварийный источник электрического и теплового снабжения.
Распределенная генерация сейчас еще не может конкурировать с централизованной энергетикой, но использование их в сочетании очень эффективно. В качестве примера использования автономной системы энергоснабжения можно рассмотреть предприятие Псковский хлебокомбинат. Для производства энергии и тепла используются микротурбины Capstone. Предполагается установить пять микротурбин С65 мощностью 65 кВт (микротурбины работают на традиционном газе). Каждая из них будет работать круглый год (8760 ч) со средней нагрузкой около 85 % от номинала (средняя суммарная мощность пяти микротурбин - 276,25 кВт). Стоимость пяти микротурбин С65 составляет: Р = 29 891 690,4 р.; ежегодная экономия на электроэнергии: Ээн = 7 898 716,8 р.; ежегодная экономия на тепле: Эг = 1941 386 р.
Суммарная ежегодная экономия
Эсум = 7 898 716,8 р. +1 947 386 р. = 9 846 102,8 р.
С учетом проектирования, монтажа, вспомогательного оборудования и материалов стоимость реализации проекта «под ключ» Р' и 33 млн p.
Эффект эксплуатации микротурбин С65 на Псковском хлебокомбинате предполагается получить из экономии на электроэнергии и тепле. Срок окупаемости пяти микротурбин С65: P _ 33 000 000 р.
N _■
■ _ 3,35, т. е. и 3 г. 4 мес. [4].
Э 9 846 102 р.
сум Г
Следует выделить ряд факторов, определяющих необходимость использования малой энергетики в регионе: высокие темпы развития экономики страны на фоне продолжительного
отсутствия инвестиций в модернизацию централизованной энергетики; большие затраты на транспортировку электроэнергии и тепла в централизованных системах (в связи с низкой плотностью населения страны); большие потери при передаче энергии; рост требований потребителей по снижению тарифов на электроэнергию; существенная изношенность сетевой инфраструктуры (износ оборудования энергетических сетей достиг 69 %); повышение требований в сфере энергоэффективности и экологической безопасности; доступность и относительно низкая стоимость топлива для автономных систем; генерации; независимость малой энергетики от централизованных систем; сокращение сроков реализации новых подключений и снижение затрат на подключение и эксплуатацию.
Сегодня особую важность приобретают вопросы повышения энергобезопасности и энергоэффективности, и переход к рациональной модели потребления ресурсов становится одним из приоритетов модернизации как для экономики отдельных регионов, так и всей страны. Анализируя и оценивая энергетический потенциал Псковской области, необходимо также отметить факторы, влияющие на энергоэффективность и энергобезопасность (табл. 2).
Потенциал энергосбережения России составляет не менее 400 млн ту. т. в год, или 30-40 % всего энергопотребления страны, что сравнимо с объемом всей экспортируемой нефти и нефтепродуктов.
Энергоемкость российской экономики -одна из самых высоких в мире, потребление энергетических ресурсов на единицу ВВП в среднем в 3-5 раз больше, чем во многих странах мира.
Отечественная система теплоснабжения, основанная на использовании котельных, - основная сфера расточительного использования энергетических ресурсов. В России в эксплуатации находятся около 80 тысяч котельных с паро-производительностью 10-100 т пара в час, эффективность использования энергоресурсов в них не превышает 25 %.
Примерный объем инвестиций, который потребуется для перевода большей части котельных Псковского региона в мини-ТЭЦ составит 17, 5 млрд р.
Необоснованное строительство отопительных котельных вместо ТЭЦ приводит к перерасходу топлива на производство тепловой и электрической энергии и ухудшению экологической обстановки в городах, усугубляет проблему роста тарифов на тепло и электроэнергию.
Таблица 2
Факторы, влияющие на энергобезопасность и энергоэффективность региона (Псковская обл.)
Энергетическая безопасность Концентрация генерирующих мощностей, наличие и протяженность линий электропередач между различными элементами сети. Наличие и протяженность линий электропередач между различными элементами сети. Географическое расположение генерирующих предприятий и трансформаторных подстанций. Снабжение энергией потребителей в случае аварии. Зависимость от поставки различных видов топлива. Развитие и территориальная диверсификация энергетической инфраструктуры
Энергетическая эффективность Эффективность оборудования, используемого при производстве энергии. Потери при передаче и распределении энергии. Использование потребителями энергоэффективного оборудования и технологий. Неравномерность суточного потребления энергии, наличие пиковых нагрузок. Использование автономных источников питания
Основным продуктом ТЭЦ является тепло, а электроэнергии необходимо вырабатывать ровно столько, сколько ее производится при выработке необходимого количества тепла. Преобразование котельных в мини-ТЭЦ дает следующие эффекты: надежность электроснабжения; экономичность; экологичность; возможность использования местных видов топлива. Суммарный экономический эффект при преобразовании котельных в мини-ТЭЦ по стране составил более 1,1 трлн р. в год [5].
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
Энергетический потенциал Псковской области используется сегодня не в полной мере. Он может быть увеличен за счет ВИЭ, создания автономных источников энергии в удаленных местах, за счет комплексного использования централизованной сети и малой энергетики на основе ВИЭ, а также за счет повышения энергоэффективности при генерации, транспортировке и потреблении энергии.
Создание и использование объектов малой энергетики на основе ВИЭ способствуют повышению энергетической и экологической безопасности Псковского региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зибров, В.П. Система электроснабжения Псковской области [Текст] / В.П. Зибров // Отчет учебно-научно-производственного центра энергосбережения Псковского государственного политехнического института. - Псков: ППИ, 2009.
2. World Energy Outlook [Text] // OECD / IEA, Part B, 2011.
3. Региональная программа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности Псковской области на 2010-2015 г. с перспективой до 2020 г. (№ 268 от 09.07.2010 г.) [Электронный ресурс]. -
Режим доступа: www.pskovenergosbit.ru
4. Вертешев, A.C. Развитие распределенных энергетических систем в регионе [Текст] / A.C. Вертешев, В.П. Зибров // Труды ПсковГУ. - Псков, 2012.
5. Богачёва, А.И. Эффективная технология для перевода котельных в мини-ТЭЦ [Электронный ресурс] / А.И. Богачёва, В.Р. Окороков, А.Н. Шаповалов // Эффективная генерация энергии: [матер. Меж-дунар. конф., Москва, 2011 г.]. - М., 2001. - Режим доступа: http://epg-info.com
