CC BY
116
Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 17 =
УДК 621.311.21
Малая гидроэнергетика для энергоснабжения отдаленных территорий на примере горных районов Республики Северная Осетия-Алания
И. К. Хузмиев,
доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Академии электротехнических наук, советник главы РСОА по проблемам ТЭК
Использование местных возобновляемых энергоресурсов удобно и выгодно для электроснабжения территориально разобщенных и имеющих небольшой объем электропотребления объектов, находящихся в труднодоступных местах. Рассмотрены перспективы строительства малых ГЭС.
Ключевые слова: альтернативная энергетика, гидроэнергетический потенциал, малые ГЭС.
Введение
Основной целью развития нетрадиционной энергетики должно быть рациональное использование природных энергоресурсов с сохранением экологического равновесия и социальной стабильности. При этом должны решаться следующие задачи:
- повышение уровня жизни населения на основе современных систем энергоснабжения на базе возобновляемых источников энергии и инновационных технологий;
- сокращение потребления нефтепродуктов и развитие региональной энергетической базы;
- стабилизация цен на энергоносители и обеспечение бесперебойного энергоснабжения;
- подготовка квалифицированного персонала в области производства и потребления энергоресурсов и их эффективного использования.
В нашей стране около 70% территории находится вне централизованной системы энергоснабжения и проживает на ней около 15 млн человек. В связи с этим использование местных возобновляемых энергоресурсов позволит существенно экономить жидкое и твердое топливо, которое необходимо туда доставлять для обеспечения жизнедея-
тельности. Существует также задача электроснабжения территориально разобщенных, мобильных и имеющих небольшой объем электропотребления, в основном сельскохозяйственных, объектов, находящихся в труднодоступных местах с плотностью электрической нагрузки от 0,5 до 70 кВт на квадратный километр. Возведение для этих целей воздушных ЛЭП 10 - 6/0,4 кВ с учетом постоянно растущих цен на строительные материалы представляется экономически нецелесообразным. Отдельные регионы страны при этом располагают большим потенциалом возобновляемых источников энергии (энергией водных потоков, солнца, ветра, геотермальных вод). Поэтому проблема энергоснабжения отдаленных потребителей может решаться с помощью возобновляемых, нетрадиционных источников энергии [1].
Наиболее доступным и дешевым источником электрической энергии, особенно в горных условиях, является гидроэнергетический потенциал. По данным Российско-Европейского технологического центра, технический гидроэнергетический потенциал малой гидроэнергетики по России равен: в СЗФО -15 млрд кВт-ч, в ЮФО - 15,5 млрд кВт-ч, ПФО - 9 млрд кВт-ч, СФО - 153 млрд кВт-ч, ДФО -146 млрд кВт-ч. Этот потенциал позволит повысить
ииивм
= 18
Энергобезопасность и энергосбережение
социально-культурныи уровень жизни жителем регионов, снизить издержки производства, повысить надежность и качество энергоснабжения на базе местных ресурсов, снизить антропогенное воздеиствие на окружающую среду. Малые гидроэлектрические станции нетрудно совместить с традиционными технологиями получения продуктов питания и мелкотоварного производства. Особый интерес такие источники энергии представляют для сельскохозяиственных потребителей на отдаленных территориях и в горной зоне.
Если традиционным способом освоения гидроэнергетического потенциала является строительство крупных станций, которое требует больших капиталовложений и длительного срока строительства, то нетрадиционным решением этой проблемы является строительство малых и сверхмалых ГЭС на реках и ручьях. Мощность таких станций может колебаться от нескольких сотен ватт до мегаватт. Их массовое строительство позволит улучшить условия жизни, увеличит использование сельскохозяйственных угодий и рекреационный потенциал горной зоны, повысит отдачу капиталовложений в энергетику, учитывая, что срок строительства малых и сверхмалых ГЭС колеблется от одного месяца до трех лет, в зависимости от конкретных гидрологических условий и мощности [2].
В настоящее время нет однозначной классификации малых ГЭС по мощности, однако малую гидроэнергетику можно разделить следующим образом:
по мощности:
- микроГЭС от 0,1 до 100 кВт;
- миниГЭС до 1000 кВт;
- малые ГЭС до 25000 кВт;
по условиям эксплуатации:
- сетевые (для работы параллельно с сетью);
- автономные (для работы на изолированного потребителя).
По условиям работы малые ГЭС можно разделить на ГЭС, работающие на несколько потребителей (групповые), и ГЭС, работающие на отдельного потребителя (индивидуальные).
По характеру исполнения малые ГЭС делятся на:
- стационарные приплотинные;
- стационарные бесплотинные;
- стационарные рукавные;
- мобильные рукавные;
- погружные.
В условиях проживания на отдаленных территориях и в горной зоне наличие устойчивого энергоснабжения становится зачастую задачей выживания. Низкая надежность энергоснабжения, высокие тарифы на электроэнергию, трудности транспортного сообщения в зимние месяцы создали условия для оттока населения из горной зоны РСОА, которая составляет половину территории. В этих условиях с помощью строительства микроэнергетических установок можно активизировать использование всех
ресурсов гор, привлечь население, увеличить производство уникальной сельскохозяйственной продукции, полнее использовать рекреационные ресурсы. Такая работа в РСОА уже начата, так как для электроснабжения поселений в горной зоне несложно организовать применение рукавных микроГЭС, которые могут устанавливаться на местности в течение нескольких дней. Цена электрической энергии для конечных потребителей при этом будет не более 50 коп. за кВт-ч. Так, например, в с. Джимара местные жители установили микроГЭС мощностью 30 кВт, в с. Зарамаг восстанавливается ГЭС мощностью 100 кВт и строится новая мощностью 30 кВт.
Экономика возобновляемой энергетики
Стоимость строительства малых ГЭС в среднем составляет от 500 до 2000 долл. за один киловатт установленной мощности со сроком окупаемости от 2 до 12 лет в зависимости от конкретных условий. Гидрологические и морфометрические характеристики горных территорий страны, например Северный Кавказ, допускают использование всех типов выпускаемых в России и странах СНГ микроГЭС и оборудования для малых ГЭС.
Удельные капитальные затраты, долл/кВт
500 2 1000 3 1500 4^-2000
5 4000
6 6000
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Число часов использования установленной мощности в год
Рис. 1. Зависимость срока окупаемости для автономных электроустановок от числа часов использования установленной мощности в год и удельный капитальныа затрат при стоимости топлива в регионе — 300 долл/т. у. т., норме издержек — 1% от капитальныа вложений, удельном расходе условного топлива — 380 г. у. т./кВт- ч (среднее значение для автономный энергосистем на базе дизельнык электростанций) [3]
Отечественное оборудование дешевле импортного как минимум в 1,5 раза. Например, удельная стоимость 1 кВт установленной мощности в России для малых гидростанций (ГЭС) составляет в среднем 1000 долл., а на микроГЭС, работающих изолированно, - 500 долл., тогда как в Европе удельная стоимость доходит до 5000 долл. Стоимость электроэнергии от ВИЭ по многим видам электростанций находится на уровне традиционной энергетики. Срок окупаемости вложений в энергетике в среднем составляет от 10 до 20 лет. Кроме того, тепловая станция строится 6-8 лет, крупная гидростанция - 10-12 лет. По результатам наших расчётов срок окупаемости
ИДИИИВтИ
Энергоресурсосбережение и энергоэффективность ^^ 19 =
различных проектов на ВИЭ в России составляет от 3 до 15 лет. Расчёты, проведенные для различных сочетаний факторов, влияющих на срок окупаемости объектов возобновляемой энергетики, показывают следующее. В централизованных энергосистемах приемлемый срок окупаемости до 15 лет имеет место при удельных капитальных вложениях 1000 долл./кВт и числе часов использования установленной мощности 2200 и более в год. Для автономных энергосистем эти величины составляют соответственно 600 долл./кВт и 3000 и более часов в год, срок окупаемости до 5 лет. Этим критериям соответствуют практически все виды оборудования для МГЭС (рис. 1).
О перекрестном субсидировании на оптовом рынке электроэнергии для малых ГЭС до 25 МВт, подключенных к единой энергосистеме.
Развитие альтернативной энергетики в России должно создать основу для ухода от энергетики, основанной на ископаемых углеводородах. Однако на первом этапе основой является энергообеспечение отдаленных регионов, где нет централизованной системы энергоснабжения. В этой связи необходимо создать соответствующие условия для привлечения инвестиций. Это могут быть средства бюджетов разных уровней и частного капитала, а также затраты местных жителей.
Меры по увеличению мотивации привлечения средств в возобновляемую энергетику должны носить системный характер и не создавать условий для необоснованной финансовой поддержки инвесторов. Так, например, сегодня предлагается ввести перекрестное субсидирование на оптовом рынке для малых гидроэлектростанций мощностью до 25 МВт, работающих параллельно с сетью, в размере 2,28 рубля на кВт-ч. То есть участники оптового рынка должны оплачивать прибыль работающих в единой энергосистеме малых ГЭС, обеспечивая им окупаемость за 3-4 года. Такое предложение нарушает права потребителей и противоречит Гражданскому кодексу. При этом для станций, работающих автономно в отдаленных регионах, никакой компенсации не предусматривается. Понятно, что условия работы сетевых станций мощностью до 25 МВт аналогичны условиям работы крупных ГЭС, действующих в регионе, и поэтому они в дополнительном поощрении не нуждаются. Для примера рассмотрим строящуюся в РСОА Фиагдонскую МГЭС мощностью 5 МВт, с напором 198 метров и среднегодовой выработкой электроэнергии 23,7 млн кВт-ч. Стоимость проекта по предварительной оценке 150 млн рублей. При существующем росте тари-
фов на электроэнергию станция окупится за срок не более 6 лет. О какой дополнительной поддержке за счет других потребителей на оптовом рынке в этом случае можно вести речь? Если предлагаемая надбавка с оптового рынка в размере 2,28 рубля на кВ-ч будет принята, станция окупится менее чем за 3 года. Общая сумма средств, изъятых с оптового рынка для субсидирования малых ГЭС, до 2015 года при неизменной величине доплаты за 1 кВт-ч с учетом предполагаемой выработки электроэнергии составит более 80 млрд рублей.
Необходимо разработать прозрачные рыночные инструменты финансовой поддержки инвесторов в ВИЭ в виде налоговых льгот, льготных кредитов и прямой бюджетной поддержки. Также можно организовать бюджетное финансирование нетрадиционных источников электроэнергии для передачи их в управление или в собственность муниципальным образованиям в регионах. Меры поддержки необходимо определять в зависимости от условий региона, вида возобновляемой энергии и типа используемого оборудования.
В заключение необходимо отметить, что интенсивное освоение гидроресурсов с помощью экономически выгодных малых ГЭС ставит целый ряд экологических, гидрологических, технических и организационных вопросов. Их необходимо решать в рамках осуществления соответствующей программы. В программу должны входить схема размещения малых ГЭС с учетом экологических, географических и экономических факторов и очередность их строительства. Для установления экологической и экономической обоснованности развития малой энергетики необходимо повысить изученность малых рек.
Разработку основных направлений развития малой энергетики необходимо начать с определения экономически обоснованного гидроэнергетического потенциала малых рек и уточнения потребителей энергии малых ГЭС. Необходимо также обследовать действующие и выведенные из эксплуатации малые ГЭС, решая вопрос о целесообразности их восстановления и модернизации. Создание малых ГЭС требует организации системы мониторинга и разработки прогнозов для принятия мер по ликвидации возможных отрицательных последствий функционирования этих гидроэлектростанций.
В Республике Северная Осетия - Алания принята программа строительства малых ГЭС [4]. Фаснальская МГЭС мощностью 6,4 МВт согласно этой программе должна быть первой введена в эксплуатацию.
Литература
1.Хузмиев И. К. Регулирование энергетических естественных монополий и энергоменеджмент: Научныетруды ВЭО. Т. 42, 2003.
2. Костюков В., Хузмиев И. Возобновляемые источники энергии.- М.: ИКАР, 2009.
3. Использование возобновляемых и нетрадиционных источников энергии // ЭСКО.- 2005,- №11.
4. Хузмиев И. Концепция развития электроэнергии Республики Северная Осетия-Алания.-Владикавказ, 2008.
НЯНИЯИВШИ
