CC BY
58технической экспертизы в судебных спорах. Ленинградский юридический журнал. 2018. № 3 (53). С. 131-141.
для крупномасштабного жилищного строительства. Colloquium-journal. 2019. № 22-1 (46). С. 2325.
6. Гличев А.В. Основы управления качеством 8. http://www.gosnadzor.ru/news/65/ (дата об-продукции. М.: Стандарты, 2010. ращения 30.11.2019).
7. Тилинин Ю.И., Ворона-Сливинская Л.Г. ции «Полимеры - 2017». Москва. 2017. С.160-Архитектурно -строительные системы и технологии 163.
УДК 620.9
Давыдов Геннадий Иванович
Научный сотрудник отдела Электроэнергетики Института физико-технических проблем Севера СО РАН
Россия, г. Якутск Р01: 10.24411/2520-6990-2019-11010 ГИБРИДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА В ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ЗОНЕ
Davydov Gennady Ivanovich
Researcher, Department of Electric Power Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North SB RAS
Yakutsk, Russian Federation
HYBRID ENERGY IN THE LOCAL ZONE
Аннотация
Наиболее перспективной с точки зрения выработки электрической энергии в децентрализованных зонах является гибридная система, то есть энергетическая система с несколькими источниками электрической энергии, использующими не менее двух разных технологий производства электроэнергии. Гибридная система генерации, основанная на использовании преимуществ традиционных и альтернативных источников энергии, является эффективным и безболезненным способом перехода от сугубо традиционной генерации к генерации на основе ВИЭ. Именно гибридизация - уникальный и самый верный путь устойчивой трансформации традиционной энергосистемы в энергосистему, основанную на ВИЭ, при плавном и максимально эффективном использовании существующей энергоинфраструктуры локальной энергетики.
Abstract
The most promising in terms of generating electric power in decentralized zones is a hybrid system, that is, an energy system with several sources of electrical energy using at least two different technologies for generating electricity. A hybrid generation system based on taking advantage of traditional and alternative energy sources is an efficient and painless way to transition from a purely traditional generation to renewable energy generation. Hybridization is the unique and the surest way of stable transformation of the traditional energy system into a renewable energy system, with a smooth and maximally effective use of the existing energy infrastructure of local energy.
Ключевые слова: Локальная энергетика, ВИЭ, гибридные системы, MicroGrid.
Keywords: Local energy, RES, hybrid systems, MicroGrid.
Дальний Восток России обладает уникальным потенциалом в области возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Это связано в основном с технологическим прогрессом, влияющим на удешевление оборудования ВИЭ. Результаты оценок валового и технического потенциала солнечной энергии на территории арктической зоны РФ [1] показали,
что Республика Саха (Якутия) обладает рекордными для Арктики показателями приходящей на горизонтальную поверхность солнечной радиации. Анализ данных (усредненных за период с апреля по сентябрь) о солнечном излучении, приходящем на поверхность, наклоненную к поверхности под углом, равным широте местности, показал аналогичные результаты (рис. 1) [2].
/ technical science
59
Рисунок 1 Суточные показатели суммарной солнечной радиации, приходящей на наклонную поверхность южной ориентации (угол наклона равен широте местности) в арктической зоне РФ
На рис. 2 представлены результаты оценки годового удельного валового и технического потенциала ветра в АЗРФ на высоте 50 м [3]. Лидеры по величине годового валового потенциала - Республика Саха, Чукотский АО, Ямало-Ненецкий АО, Красноярский край. Наибольшим годовым техническим потенциалом обладают: Красноярский
край, Чукотский АО, Ямало-Ненецкий АО. По плотности ветрового потока в лидерах находятся Красноярский край и Чукотский АО. Валовый потенциал ветра распределен по территории АЗРФ крайне неравномерно, однако наибольшими удельными показателями обладает побережье Северного ледовитого океана.
Рисунок 2 Годовой удельный валовый потенциал ветра на высоте 50 м (МВт.ч/год)
Ежегодные объемы «северного завоза» оцениваются в 320 тыс. тонн условного топлива, а затраты на них - в сумму, превышающую 9 млрд. руб. Ежегодные расходы РАО «ЭС Востока» на подготовку объектов компании к отопительному сезону составляют 10-11 млрд. руб. [1].
Опыт, накопленный в советские годы, показывает, что можно экономить на дизельном топливе для ДЭС за счет использования технологий ВИЭ. Так в Камчатском крае в структуре «РусГидро» действуют объекты геотермальной энергетики под управлением АО «Геотерм» (Паужетская, Мутнов-ская и Верхне-Мутновская ГеоЭС) с совокупной установленной мощностью 74 МВт. Сегодня эти уникальные станции обеспечивают до 30% энерго-
потребления центрального Камчатского энергоузла, позволяя значительно ослабить зависимость полуострова от дорогостоящего привозного топлива (мазута). Геотермальные источники на Дальнем Востоке есть не везде по сравнению с серьезным потенциалом использования энергий солнца и ветра для производства электрической энергии. Наибольший потенциал применения ВИЭ определен в Республике Саха (Якутия), в Приморье - это солнечные станции и ветрогенераторы, Камчатский край - ветрогенераторы, мини-ГЭС и геотермальные станции. Сахалинская область и Чукотский автономный округ - ветряная генерация [1]. Программа развития ВИЭ «Русгидро» представлена на рис. 3.
Рисунок 3 Программа развития ВИЭ «Русгидро»
Объективные проблемы энергоснабжения децентрализованных потребителей региона, связанные с обширной территорией обслуживания, низким уровнем развития транспортной инфраструктуры и суровыми климатическими условиями приводят к существенному удорожанию себестоимости вырабатываемой электроэнергии, обусловленными дальним транспортом топлива, и ограниченностью сезонного завоза в труднодоступные районы. По этой причине страдают надежность электроснабжения отраслей народного хозяйства Крайнего Севера и система жизнеобеспечения населения. Повысить энергетическую эффективность комплекса децентрализованного электроснабжения региона, обеспечив при этом значительную экономию финансовых ресурсов, возможно за счет увеличения доли использования в энергетическом балансе ВИЭ. Кроме очевидных экономических преимуществ, связанных с замещением части органического топлива, применение установок возобновляемой энергетики позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей в децентрализованных районах Республики, способствует сохранению окружающей среды и обеспечению экологической безопасности региона.
Наиболее перспективной с точки зрения выработки электрической энергии в децентрализованных зонах является гибридная система, то есть
энергетическая система с несколькими источниками электрической энергии (генераторами), использующими не менее двух разных технологий производства электроэнергии [1]. Гибридная система генерации, основанная на использовании преимуществ традиционных и альтернативных источников энергии (по большей части ВИЭ) является эффективным и безболезненным способом перехода от сугубо традиционной генерации к генерации на основе ВИЭ. Развитие же ВИЭ, как затрагивалось выше, рассматривается в мире в качестве главного средства для перехода к глобальному устойчивому развитию и снижению рисков, связанных с изменениями климата.
Известно, что выработка на солнечных и ветровых станциях зависит от внешних метеоусловий и не отличается стабильностью. Увеличение доли ВИЭ в энергобалансе приводит к повышению степени неопределенности любой энергосистемы, порождает проблему надежности и стабильности, снижает возможности маневрирования в зависимости от спроса и провоцирует риски аварий. Применение современных накопителей энергии с интеллектуальными системами управления (MicroGrid) позволяет решить данную проблему. MicroGrid -это локальная изолированная сеть. Четкой границы мощности для нее не существует, поэтому обычно она не указывается. Существует и такое понятие,
/ TECHNICAL science как NanoGrid, но данные сети характеризуются ма- гибридной системы представлена на рис. 4. лыми мощностями - до 50 кВт [2]. Типовая схема
Рисунок 4 Гибридная система на базе MicroGrid
MicшGrid включает набор генерирующих источников и набор потребителей. Генерирующие объекты представлены комбинацией традиционных источников и ВИЭ (в основном СЭС и ВЭУ). Возможна любая комбинация указанных источников, и если основной причиной для использования ВИЭ является чисто экономический эффект (субсидии, гарантированный тариф и т. д.) или снижение расхода основного (дизельного) топлива, то тип источника электроэнергии для работы данной системы особого значения не имеет. Стоит отметить, что замещение традиционного источника на ВИЭ позитивно отразится и на экологическом аспекте.
Основное преимущество гибридной энергетики - модульная система. В зависимости от требований и условий эксплуатации, можно собрать любую комплектацию. Также актуально для условий Севера и Арктики гибридная генерация мобильного исполнения. Например, в виде прицепа или контейнера, в котором сочетается ДГУ, ВИЭ (солнечная панель и (или) ветрогенератор) и накопители энергии.
Возможно, именно гибридизация - уникальный и самый верный путь устойчивой трансформации традиционной энергосистемы в энергосистему, основанную на ВИЭ, при плавном и максимально эффективном использовании существующей энергоинфраструктуры локальной энергетики. Это компромиссный и эффективный путь, который может стать драйвером, придающим новый смысл традиционным источникам генерации, ускоряющим внедрение альтернативной энергетики.
Важным элементом по адаптации различного оборудования ВИЭ к неблагоприятным климатическим условиям является разработка интеллектуальных систем защиты (ИСЗ) от экстремальных условий. Работа ИСЗ должна в реальном времени обеспечивать максимально энергоэффективную работу
станции в зависимости от погодных условий (экономить дизельное топливо), дистанционный мониторинг параметров и режимов работы, следить за состоянием оборудования для планирования графика работы, технического обслуживания, оценки рисков и предупреждения аварийных ситуаций.
Использованные источники:
1. Габдерахманова Т.С. и др. Некоторые аспекты развития возобновляемой энергетики в арктической зоне РФ // Альтернативная энергетика и экология. 2016. № 19-20. С. 41-53.
2. Габдерахманова Т.С., Шакун В.П. Геоинформационное картографирование ресурсов и объектов возобновляемой энергетики в арктической зоне РФ / Возобновляемые источники энергии: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием и X научной молодежной школы / под ред. С.В. Киселева. М.: Университетская книга, 2016. С. 348-353.
3. Андреенко Т.И., Габдерахманова Т.С., Данилова О.В. Атлас ресурсов возобновляемой энергии на территории России. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015. 160 с.
4. Дальний Восток как приоритетная точка развития. Сайт Информационного агентства России [Электронный ресурс]. URL: https://tass.ru/rushYdro-dv/energetikadv.
5. ГОСТ Р 56124.1-2014. Возобновляемая энергетика. Гибридные электростанции на основе возобновляемых источников энергии, предназначенные для сельской электрификации. Часть 1. Общее введение для сельской электрификации.
6. Михаил Шилер, Евгений Рублевский. MicroGrid - ответ на новые вызовы электроэнергетики. Control Engineering (Россия). №4(70). 2017. С. 80-84.
