CC BY
52
2. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы Электронная книга. М., 2003. 278 с.
3. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. Пер. с англ. Б.И. Копылова. М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. 832 с.
4. Жмудь В.А. Адаптивные системы автоматического управления с единственным основным контуром. Автоматика и программная инженерия, 2014. № 2 (8). С. 106-122.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЕНЕРИРУЮЩИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ВИЭ С УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТЬЮ ДО 15 КВТ В АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Ковязин А.А. Email: Kovyazin646@scientifictext.ru
Ковязин Александр Алексеевич - студент, направление подготовки: электроэнергетика и электротехника, Высшая школа энергетики нефти и газа Северный Арктический федеральный университет им. Ломоносова, г. Архангельск
Аннотация: в России в течение последних 6 лет реализуется политика развития электроэнергии на основе возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ). Реализуется множество проектов строительства и планов развития альтернативной энергетики. Одним из последних направлений является изменение рынка продажи электроэнергии. Разработанный правительством план подразумевает возможность генерации электроэнергии частными лицами установками на основе ВИЭ малой мощности. Этот план имеет различные перспективы развития в каждом регионе страны. Архангельская область имеет большой потенциал развития данной отрасли энергетики, а ВИЭ тем временем позволят области устранить некоторые проблемы электроснабжения. Ключевые слова: электроэнергия, электрическая сеть, Архангельская область, генерация электроэнергии, ВИЭ - возобновляемый источник энергии, электростанции, солнечная панель, качество электроэнергии.
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF GENERATING FACILITIES BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES WITH AN INSTALLED CAPACITY OF UP TO 15 KW IN THE ARKHANGELSK REGION Kovyazin A.A.
Koviazin Alexander Alekseevich - Student, DIRECTION: ELECTRICAL POWER ENGINEERING AND ELECTRICAL, HIGHER SCHOOL OF ENERGY OF OIL AND GAS ENGINEERING NORTHERN ARCTIC FEDERAL UNIVERSITY NAMED AFTER LOMONOSOV, ARKHANGELSK
Abstract: in Russia, during the last 6 years, the policy of electricity development based on renewable energy sources (RES) is being implemented. Many construction projects and alternative energy development plans are being implemented. One of the latest trends is the change in the market for the sale of electricity. The plan developed by the government implies the possibility of generating electricity by frequent persons using installations based on low-power RES. This plan has different development prospects in each region of the country. The Arkhangelsk region has a great potential for development of this energy sector,
and RES in the meantime will allow the region to eliminate some electricity supply problems.
Keywords: electricity, electric grid, Arkhangelsk region, electricity generation, RES -renewable energy source, power plants, solar panel, power quality.
УДК 621.3.051
Альтернативная энергетика имеет тенденцию развития во всех странах. Реализуются проекты обеспечения городов и предприятий электроэнергией при помощи станций на основе энергии ветра и солнца. Также практикуется применение индивидуальных генерирующих установок на частной территории. Эти установки могут вырабатывать энергию и перераспределять ее в общую электросистему. Солнечная и ветровая энергетика являются на данный момент самыми перспективными и быстрорастущими отраслями ВИЭ со среднегодовыми темпами роста 32% и 27% соответственно [1].
В России данный вид энергетики не имеет массового распространения. Доля ВИЭ к концу 2017 года составила лишь 0,69% [2]. Несмотря на это, разрабатываются новые направления, нацеленные на развитие альтернативной энергетики. Одним из этих направлений является розничная торговля электроэнергией частными лицами, в 2017 г. в России был разработан план мероприятий по стимулированию развития генерирующих объектов на основе возобновляемых источников энергии с установленной мощностью до 15 кВт [3]. Таким образом, любое физическое лицо сможет сгенерированную на основе ВИЭ энергию направлять в общую сеть и получать прибыль от количества переданной энергии.
При внедрении этого плана нужно учитывать воздействие на каждый регион и его климатические особенности, особенности ценообразования и инфраструктуры. На комплексной основе этих факторов необходимо принимать решение о корректировке плана для каждого региона. Только при выполнении этих условий будет возможно качественное и равномерное развитие альтернативной энергетики во всех регионах страны.
В ходе этой работы будет оценены условия Архангельской области для развития ВИЭ и в частности развития розничной торговли электроэнергией физическими лицами. Также будут предложены некоторые способы стимулирования и ускорения развития альтернативной электроэнергетики в регионе.
Основные источники электроэнергии в Архангельской области: Архангельская ТЭЦ (450 МВт), Северодвинская ТЭЦ-2 (410 МВт), Северодвинская ТЭЦ-1 (188,5 МВт), ТЭЦ-1, 2, 3 Архангельского ЦБК (205 МВт), ТЭЦ-1, ТЭС-2, 3 Котлаского ЦБК (353 МВт), ТЭЦ-1 Соломбальского ЦБК (36 МВт), Вельская ГТ ТЭЦ (18 МВт), Нарьян-Марская ГТЭС (36,3 МВт), Мезенская ДЭС (7,03 МВт). В зонах децентрализованного электроснабжения работают 63 местных ДЭС (35 МВт) [6]. В силу высокой степени износа оборудования и отсутствия централизованного технического обслуживания средневзвешенный удельный расход топлива на выработку электроэнергии очень высок и превышает паспортные характеристики современных образцов техники в среднем на 34 процента, а в некоторых районах достигает 96 процентов [7]. Электроэнергетика области является дефицитной, поскольку 24,2% потребляемой электроэнергии являются перетоками от Вологодской области и Республики Коми [6]. Также важным фактором энергетики является ее неравномерное производство. Территория Архангельской области занимает 587 тыс. км2, при этом 74% генерирующих мощностей расположены на краю области в двух соседних городах (Архангельск и Северодвинск).
На основе анализа приведенных выше фактов можно сделать следующие выводы:
• Основными источниками электроэнергии области являются крупные ТЭЦ, которые используют в качестве топлива горючие ископаемые (природный газ, нефтепродукты, каменный уголь);
• В области имеется множество децентрализованных зон, где в качестве источника электроэнергии применяются ДЭС, которые имеют значительный перерасход топлива;
• Имеет место локальный дефицит электроэнергии, который приходится на южные районы области;
• Большая территория не позволяет равномерно распределить электростанции по области, от этого появляются значительные потери в ЛЭП для передачи в отдаленные участки.
Эффективными способами генерации электроэнергии для физических лиц будут являться солнечные панели и ветрогенераторы. Причем первые имеют большую популярность за относительное постоянство энергии, меньшую стоимость, модульное строение, позволяющее изменить объемы установки. Поэтому больший акцент в работе будет сделан именно на этот тип установок.
Уровень солнечной радиации на горизонтальной поверхности в северной части области (в городе Архангельск) за 1 год на 1 м2 составляет 2936 МДж/м2 [8]. С учетом потерь на температуру (8%), оценочных потерь из-за эффектов углового отражения (5,8%), КПД солнечной панели (17%) и потерь на преобразование электроэнергии (27%) [9] средняя годовая электроэнергия выработанная солнечной панелью с площадью 1 м2 составляет 486,9 кВт*ч в год.
Согласно руководству «Getting Wind and Sun onto the Grid» и докладу «The Role of Grid Codes for VRE integration into Power System» международного энергетического агентства, интеграция ВИЭ возможна до 15% при относительно простых методах регулирования электроэнергетическим хозяйством. Такие способы как: прогнозирование, контроль локальной концентрации ВИЭ, возможность централизованного управления некоторыми установками позволят использовать генерирующие установки без серьезного вреда для электростанций и существующих пунктов распределения [10], [11]. Годовое поступление электроэнергии в Архангельскую область равно 7862,3 млн кВт*ч [12]. Соответственно для покрытия 15% электропотребления области потребуется 2,4 км2 солнечных модулей.
Чтобы добиться таких объемов солнечных установок, необходимо стимулировать граждан на установку солнечных панелей на своей частной собственности.
Основным способом стимуляции приобретения установки на ВИЭ будет являться оплата выработанной электроэнергии. Оплата может производиться по как фиксированному тарифу, так и по плавающей цене, которая меняет свое значение за определенную единицу времени в зависимости от спроса на электроэнергию в этот период. Поскольку Архангельская область относится к неценовой зоне оптовой торговли электроэнергией, то тарифы на электроэнергию будут непосредственно зависеть от выработанных объемов топлива действующих традиционных станций [13]. Таким образом, и тариф на электроэнергию должен также иметь возможности для изменения величины с учетом выработанной электроэнергии.
В целях повышения интереса общества к развитию ВИЭ и привлечению масс к участию в реализации продажи электроэнергии необходимо, чтобы доход от продажи восполнил капитальные затраты на установку системы. Это можно реализовать различными мероприятиями, отвечающими за доступность оборудования и созданием специализированных на этой отрасли компаний.
Важной частью развития альтернативной электроэнергетики является создание безопасных условий для реализации этой системы. При установке системы необходимо определить уровень воздействия на электроприборы в доме, электрическую сеть на ближайших участках и воздействие на глобальную электросеть. Для решения этих проблем необходимо установить определенные нормы на качество генерирующих установок по стандартам уже существующих директив типа «IEEE 1547 and 2030 Standards for Distributed Energy Resources Interconnection and Interoperability with the Electricity Grid» [14]. Также важно произвести учет всех генерирующих установок и их предельной мощности для исключения локальных
точек загруженности на электрическую сеть и возможности прогнозировать генерируемые мощности данных установок.
Подводя итог исследованию, можно сделать вывод, что развитие альтернативной энергетики в Архангельской области имеет положительное влияние как для частных лиц, так и для энергетики области в целом. Альтернативная энергетика позволит разгрузить нынешние станции, создать более равномерную электрическую нагрузку на регион, избавить децентрализованные районы от ДЭС, исчерпавших свой ресурс. Соблюдая все правила установки и подобрав оптимальный вариант, частные лица смогут иметь возможность зарабатывать на собственных генерирующих установках. Однако без строгого выполнения норм установки этих систем и стимуляции развития ВИЭ, данный план не будет иметь должного эффекта.
Список литературы / References
1. Миролюбова T.B. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в системе рационального природопользования в регионе // Вестник ПГУ. Серия: Экономика, 2010. № 4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-vozobnovlyaemyh-istochnikov-energii-v-sisteme-ratsionalnogo-prirodopolzovaniya-v-regione/ (дата обращения: 06.0S.201S).
2. ФГБУ Российское Энергетическое Агентство. Годовой отчёт о функционировании электроэнергетики за 2017 год.
3. Правительство Российской Федерации. План мероприятий по стимулированию развития генерирующих объектов на основе возобновляемых источников энергии с установленной мощностью до 15 кВт.
4. Национальное рейтинговое агентство. Развитие альтернативной энергетики в России (результаты за 2015 год).
5. Министерство энергетики Российской Федерации. Система государственного стимулирования хранения электроэнергии в России.
6. Коновалова O.E. Современное состояние энергоснабжения Архангельской области // Труды Кольского научного центра РАН, 2017. № S-15 (S). [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennoe-sostoyanie-energosnabzheniya-arhangelskoy-oblasti-1/ (дата обращения: 06.08.2018).
7. Администрация Архангельской области. Распоряжение от 19 мая 2009 г. № 176-ра/21. О проекте Стратегии развития энергосбережения в Архангельской области.
S. Справочные таблицы Суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/м2 (территория бывших республик СССР)
9. Солнечная радиация. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://intateks-energo.ru/?page_id=350/ (дата обращения: 06.0S.201S).
10. International Energy Agency «Getting Wind and Sun onto the Grid», 2017.
11. Dr. Ackermann Thomas, Schierhorn Peter-Philipp, Dr. Martensen Ing. Nis. «The Role of Grid Codes for VRE integration into Power System», 2015.
12. Правительство Архангельской области. Состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса жилищно-коммунального хозяйства Архангельской области на 2017 год.
13. Постановление Правительства РФ от 27.12.2010 № 1172 (ред. от 30.06.2018) «Об утверждении Правил оптового рынка электрической энергии и мощности и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам организации функционирования оптового рынка электрической энергии и мощности».
14. Basso Thomas. IEEE 1547 and 2030 Standards for Distributed Energy Resources Interconnection and Interoperability with the Electricity Grid 2014.
