CC BY
35УДК 621.31 (470+571)
Л.В. Макаревич, В.Д. Ковалев1
О НАИЛУЧШИХ ДОСТУПНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Дана информация о принципах наилучших доступных технологий (НДТ) как технологий производства продукции, работ и услуг на основе современных достижений науки и техники, позволяющих обеспечить наиболее эффективную защиту окружающей среды. Представлена дорожная карта внедрения НДТ в России с разработкой отраслевых справочников НДТ, технологических нормативов и выдачей комплексных экологических разрешений предприятиям со значительным воздействием на окружающую среду. Предлагается рассматривать применение принципов НДТ для этапов генерации, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Рассмотрены основные технологии и высоковольтное электротехническое оборудование, которые могут быть представлены в справочниках НДТ. Отмечается, что применение принципов НДТ будет способствовать ускорению внедрения инновационного энергетического и электротехнического оборудования, а также созданию новых энергосберегающих видов оборудования.
Ключевые слова: наилучшие доступные технологии, охрана окружающей среды, электроэнергетика, энергоэффективность.
В Российской Федерации идет процесс гармонизации законодательства с нормами международного права. Россия подписала ряд международных конвенций и соглашений, в соответствии с которыми обязана уменьшить как имеющееся, так и потенциальное негативное воздействие хозяйственной деятельности на окружающую среду, что может быть достигнуто при внедрении наилучших доступных технологий (НДТ).
НДТ - это технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения [1].
Наилучшие - означает наиболее эффективные в достижении высокого уровня защиты окружающей среды в целом, доступные - означает, что при выборе технологии необходимо учитывать затраты, а условия их внедрения должны быть экономически целесообразны. Отправной точкой являются экологические характеристики, но окончательное решение о выборе технологии принимают только с учетом ее доступности с финансовой точки зрения. Логический подход
для принятия решения по НДТ представлен на рис. 1 [2].
Термин «наилучшие доступные технологии» впервые появился в ЕС в Директиве рабочей группы по атмосферному воздуху в 1984 г. и относился к выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух от крупных промышленных предприятий. Позже принципы НДТ были сформированы в Директиве парламента и совета ЕС по вопросам комплексного предотвращения и контроля загрязнений, принятой 15 января 2008 г., которая, в свою очередь, заменила аналогичную директиву ЕС 96/61/ЕС от 24 сентября 1996 года. В дальнейшем действовала объединенная директива ЕС по предотвращению и контролю загрязнений (IPPC Directive). В 2010 г. была опубликована модифицированная формулировка данной директивы, которая в итоге, наряду с еще шестью другими директивами, регулирующими большие промышленные объекты, вошла в состав директивы промышленных выбросов. Согласно этому документу были разработаны и утверждены отраслевые справочники наилучших доступных технологий.
Справочники НДТ являются одним из базовых документов, направленных на внедрение НДТ и установление нормативов качества для
1 Леонид Владимирович Макаревич - генеральный директор ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД», e-mail: info@elektrozavod.ru;
Виктор Дмитриевич Ковалев - директор по науке и инновационным программам ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД», д.т.н., e-mail:
v.kovalev@elektrozavod.ru
Рис. 1. Логический подход для принятия решения по НДТ
конкретной отрасли. Эти справочники используются регулирующими органами при выдаче хозяйствующим субъектам природоохранных разрешений на право хозяйственной деятельности, а также при формировании предприятиями своей экологической политики.
За рубежом принцип НДТ является основным инструментом при регулировании техногенного воздействия на окружающую среду. Директивой ЕС предусматривается выдача комплексных экологических разрешений (КЭР) на все виды воздействия (выбросы, сбросы, отходы).
1 января 2015 г. в России вступил в силу Федеральный закон № 219-ФЗ от 21 июля 2014 г. «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации», заложивший основы перехода к экологическому нормированию крупных предприятий ключевых отраслей экономики на основе НДТ.
Порядок отнесения технологий к НДТ определен Постановлением Правительства РФ от 23.12.2014 г. № 1458 «О порядке определения технологий в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических
справочников по наилучшим доступным технологиям».
Распоряжением Правительства РФ № 2178-Р от 31 октября 2014 г. был утвержден и поэтапный график создания в 2015-2017 гг. отраслевых справочников НДТ. В 2015-2016 гг. были разработаны 23 справочника НДТ, в 2017 г. планируется разработать еще 28 справочников, в том числе справочник по электроэнергетике, и под № 48 справочник по энергоэффективности.
Информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям, применяемым в отнесенных к областям применения НДТ видах хозяйственной и (или) иной деятельности, должны содержать следующие сведения:
• указание о конкретном виде хозяйственной и (или) иной деятельности (отрасли, части отрасли, производства), осуществляемой в Российской Федерации, включая используемые сырье, топливо;
• описание основных экологических проблем, характерных для конкретного вида хозяйственной и (или) иной деятельности;
• методологию определения наилучшей доступной технологии;
• описание наилучшей доступной технологии для конкретного вида хозяйственной и (или) иной деятельности, в том числе перечень основного технологического оборудования;
• технологические показатели наилучших доступных технологий;
• методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие технического переоснащения, реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду;
• оценку преимуществ внедрения наилучшей доступной технологии для окружающей среды;
• данные об ограничении применения наилучшей доступной технологии;
• экономические показатели, характеризующие наилучшую доступную технологию;
• сведения о новейших НДТ, в отношении которых проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы или осуществляется их опытно-промышленное внедрение;
• иные сведения, имеющие значение для практического применения наилучшей доступной технологии.
Информационно-технические справочники по НДТ разрабатываются с учетом имеющихся в РФ технологий, оборудования, сырья, других ресурсов, а также с учетом климатических, экономических и социальных особенностей страны. При их разработке могут использоваться международные информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям. Пересмотр технологий, определенных в качестве наилучшей доступной технологии, осуществляется не реже чем один раз в десять лет.
Справочники НДТ не имеют статуса предписаний, в них не устанавливаются предельные значения выбросов/сбросов, лимитов образования отходов для определенного промышленного сектора. Принципы НДТ - это принципы государственного регулирования бизнеса. Вопросы внедрения наилучших доступных тех-
нолгий активно обсуждаются сегодня на уровне Государственной Думы и правительственных структур с приглашением представителей научно-технической общественности и бизнеса.
На «Неделе российского бизнеса 2017» 15 марта 2017 г. широко обсуждались вопросы перехода на наилучшие доступные технологии в энергетике. Дорожная карта внедрения НДТ в России представлена на рис. 2.
Разработку и публикацию отраслевых справочников НДТ планируется завершить в 2018 г., утверждение технологических нормативов в 2019 году. Технологические нормативы и показатели обеспечат учет специфики применяемой технологии и позволят создать определенные преференции предприятиям, внедряющим НДТ. С 2019 г. к предприятиям будут применяться разрешительные меры, выдаваться комплексные экологические разрешения (КЭР) в пилотном режиме на основе программ повышения экологической эффективности.
КЭР будет являться единственным официальным документом, подтверждающим возможность осуществлять деятельность, связанную с воздействием на окружающую среду, и содержащим обязательные для выполнения требования в области ее охраны. Получение КЭР является обязательным для объектов со значительным воздействием на окружающую среду.
Также с 2019 г. проектирование новых предприятий будет только на основе НДТ. Вводится государственная экологическая экспертиза проектов нового строительства и модернизации производств на основе НДТ.
В зависимости от степени воздействия на окружающую среду определены четыре категории предприятий РФ. Выдача КЭР предприятиям первой категории (300 предприятий) будет осуществляться с 2019 г., второй - с 2020 года.
Внедрение НДТ будет осуществляться на основе программ повышения экологической эффективности. Срок реализации программ для градообразующих предприятий и компаний стратегического назначения предполагается до 14-ти лет, для остальных - 7 лет.
Для перехода на НДТ государство предоставляет предприятиям ряд льгот: предоставление инвестиционного налогового кредита под 5%,
Постановка объектов на государственный учет
Разработка и публикация отраслевых справочников НДТ
Утверждение технологических нормативов
Выдача КЭР на основе программ повышения экологической эффективности в пилотном режиме
Государственная экологическая экспертиза проектов нового строительства или модернизации производств
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
Формирование перечня предприятий I категории
Разработка программ повышения экологической эффективности (ПЭЭ)
Программы повышения экологической эффективности
Применение мер экономического стимулирования
Рис. 2. Дорожная карта внедрения НДТ в России
Рис. 3. Структура генерирующих мощностей на электростанциях ЕЭС России к 2022 году
дополнительный специальный коэффициент по амортизации, освобождение от налогообложения в отношении объектов НДТ в течение трех лет со дня постановки на учет такого имущества.
Рассмотрим наилучшие доступные технологии, которые, по мнению авторов, можно было бы отразить в планируемых для разработки справочниках НДТ по электроэнергетике и энергоэффективности. Применение наилучших доступных технологий следует рассматривать для всех этапов: выработки, передачи, распределения и потребления электрической энергии.
В энергосистемах развитых стран мира доля возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ - ветроэнергетика, солнечная энергетика, приливные электростанции, биоэлектростанции) постоянно увеличивается. Так, например, Германия планирует к 2050 г. обеспечить использование ВИЭ до 80% от общей генерации.
По данным Института «Энергосетьпроект», генерирующие мощности ЕЭС России к 2022 г. с общим объемом 252,1 тыс. МВт будут иметь структуру, представленную на рис. 3. Несмотря на то, что основным источником остается генерация с использованием углеводородного топлива, увеличивается доля АЭС и ВИЭ. С учетом гидроэлектростанций (ГЭС) и ги-дроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) общая доля возобновляемых источников электрической энергии в структуре генерирующих мощностей ЕЭС России к 2022 г. составит 20,9%.
Широкое использование возобновляемых источников электроэнергии позволит уменьшить
как расходы углеводородного топлива, так и существенно снизить выбросы и сбросы в окружающую среду. Поэтому в справочниках НДТ при развитии и модернизации энергосистем в части генерации электрической энергии необходимо в первую очередь отразить широкое применение ВИЭ, поскольку существующие темпы создания ВИЭ на территории России явно недостаточны и существенно отстают от развитых стран.
Передача больших мощностей на дальние расстояния от источников генерации до центров потребления осуществляется по сверх- и ультравысоковольтным линиям электропередач переменного и постоянного тока. Сегодня класс напряжения переменного тока 1150 кВ и постоянного тока 1500 кВ является самым высоким в мире. В Китае ведутся разработки высоковольтного электротехнического оборудования для передач постоянного тока на класс напряжения ±1000 кВ.
Создание оборудования и линий электропередач на более высокие классы напряжения переменного тока возможно, и такие исследования в Советском Союзе проводились для напряжения 1800 кВ. Однако реализация таких проектов не получила развития из-за технико-экономических соображений.
В общем случае передача больших мощностей на дальние расстояния может осуществляться по сверх- и ультравысоковольтным линиям электропередач или по передачам с меньшими напряжениями, но способным передавать большие токи с малыми потерями. В последнем случае это возможно, например, с использова-
нием технологии сверхпроводимости. Однако на сегодняшний день в мире нет разработанных технологий передачи больших мощностей на дальние расстояния, конкурентных с передачей по сверх- и ультравысоковольтным линиям электропередач.
Поскольку при формировании НДТ для передачи электрической энергии на дальние расстояния должны приниматься во внимание возможности энергосбережения, в НДТ должны быть определены требования по потерям электрической энергии для ПАО «ФСК ЕЭС», а производителям высоковольтного электротехнического оборудования - требования по потерям электрической энергии в высоковольтных трансформаторах и реакторах. Существующие ГОСТы, определяющие потери в трансформаторах, сегодня устарели. Отечественные предприятия производят трансформаторы и реакторы с потерями на 20-30% ниже заданных ГОСТом, а новые требования до настоящего времени отсутствуют.
Существенное снижение потерь электрической энергии в дальних линиях электропередач может быть обеспечено за счет применения передач и вставок постоянного тока, устройств продольной компенсации, фазо-поворотных трансформаторов, управляемых шунтирующих реакторов (УШР), накопителей электрической энергии, а также устройств оптимального управления генерирующими мощностями и иерархических систем проти-воаварийного управления.
Основные виды указанного электротехнического оборудования разработаны отечественными предприятиями. На рис. 4 представлен УШР 500 кВ производства ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД».
Потери при распределении электрической энергии в электрических сетях России могут достигать до 30% и более. В распределительных сетях далеко не всегда сбалансированы потоки реактивных мощностей, которые вызывают дополнительные потери к передаче активных мощностей. Необходима оптимальная установка в сетях источников реактивной мощности (шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, конденсаторные батареи, статические компенсаторы). Кроме этого, потребители России не платят за потребление
Рис. 4. Управляемый шунтирующий реактор
реактивной мощности, поэтому значительные потоки реактивных мощностей поступают к потребителям, создавая дополнительные потери в распределительных электрических сетях.
Дополнительное снижение потерь электрической энергии можно получить за счет широкого применения газоизолированных линий с применением элегаза, смеси газов или сжатого воздуха при вводе больших мощностей к городским потребителям, а также использования сверхпроводящих кабелей и сверхпроводящих токоогра-ничителей в распределительных электрических сетях.
Экономическая плотность тока, принятая в России при проектировании электрических сетей, существенно больше экономической плотности тока, используемой в развитых странах, что также приводит к дополнительным потерям электрической энергии. В распределительных сетях установлено большое количество трансформаторов, которые далеко не всегда работают в номинальном режиме. Для того чтобы снизить потери холостого хода распределительных трансформаторов целесообразно использовать трансформаторы с магнитопроводами из
Рис. 5. Аморфный трансформатор 10 кВ, 630 кВА (ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД.»)
аморфной стали (рис. 5), в которых потери холостого хода в 4-5 раз меньше потерь электрической энергии традиционных трансформаторов. Хотя российскими производителями разработаны трансформаторы с магнитопроводами из аморфной стали, они до настоящего времени не нашли применения в электрических сетях России, в то время как, например, в Китае до 40% распределительных трансформаторов применяются с магнитопроводами из аморфной стали.
Энергоемкость ВВП в России в 3 раза выше энергоемкости ВВП западных стран. Необходимо снижать энергопотребление промышленных предприятий за счет внедрения новых энергоэффективных технологий. 60% электрической энергии российскими предприятиями потребляется электроприводами. Объем же применяемых частотно-регулируемых приводов (ЧРП) не превышает 10% от их общего количества, в то время как за рубежом применяется до 50% ЧРП. Проведенные исследования показали, что при увеличении объемов ЧРП до 50%, можно получить экономию в потреблении электрической энергии до 10% от общего объема вырабатываемой электрической энергии в стране [3]. Применение
аморфных трансформаторов и отбор тепла от силовых трансформаторов для отопления зданий высоковольтных подстанций также позволит существенно снизить потребление электрической энергии.
В Постановлении Правительства РФ № 600 от 17.06.2015 г. «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности» нашли отражение только распределительные трансформаторы 10 кВ мощностью 100-2500 кВА. Для указанных трансформаторов данным постановлением определены предельные значения потерь холостого хода и короткого замыкания, по которым можно относить распределительные трансформаторы к объектам высокой энергетической эффективности. Требования же к электрическим потерям силовых трансформаторов практически ничем не регламентированы. Указанные выше технологии, снижающие потери электрической энергии в электрических сетях и потребление электрической энергии, безусловно, должны найти свое отражение в НДТ.
Вопросы энергосбережения охватывают все отрасли экономики. Переход на увеличение использования электрической энергии взамен топливной составляющей позволит существенно снизить выбросы, сбросы и отходы в окружающую среду: широкое внедрение электротехнологий в производственных процессах промышленных предприятий, РЖД, ЖКХ; переход на электромобили; замена газовых плит на электроплиты и т.п.
Выводы
1. Актуальна разработка справочников НДТ по электроэнергетике и энергосбережению. НДТ будут способствовать ускорению внедрения инновационного энергетического и электротехнического оборудования, а также созданию новых энергосберегающих видов оборудования.
2. Комплексные экологические разрешения (КЭР) в части ограничения потерь электрической энергии должны распространяться на «Россети» и «ФСК ЕЭС».
3. Необходимо рассмотреть вопрос о введении ограничений на потребление электрической энергии в зависимости от вида и объема выпускаемой предприятиями продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон № 219-ФЗ от 21 июня 2014 г. «О внесении изменений в Федеральный закон ««Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2. ГОСТ Р 54097-2010 Ресурсосбережение. Наилучшие доступные технологии. Методология идентификации.
3. Ковалев В.Д., Макаревич Л.В. Энергосбережение и электробезопасность в электроэнергетике // ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2010. № 2. С. 2-8.
Поступила в редакцию 28.03.2017 г.
L.V. Makarevich, V.D. Kovalev2
ON BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES IN ELECTRIC POWER INDUSTRY AND ENERGY CONSERVATION
The paper covers the principles of best available technologies (BAT) as product-making, work and service provision technologies based on modern science and engineering advances to ensure the most efficient environmental protection. The road map for BAT introduction in Russia is provided including the development of BAT business reference books, technological standards and issue of integrated environmental permits to plants that have a significant impact on the environment. It is proposed to consider the application of BAT principles for electric power generation, transfer, distribution and consumption stages. Basic solutions and high-voltage electrical equipment are considered to be presented in BAT reference books. It is noted that BAT principles will lead to accelerated introduction of innovative power and electric equipment and design of new energy conservation equipment types.
Key words: best available technologies, environmental protection, electric power industry, energy efficiency.
2 Leonid V. Makarevich - General Director at OJSC «ELEKTROZAVOD», e-mail: info@elektrozavod.ru;
Viktor D. Kovalev - Director for Science and Innovative Programs at OJSC «ELEKTROZAVOD», Doctor of Engineering, e-mail: v.kovalev@elektrozavod.ru
