CC BY
25
Перспективы создания Евразийского парка альтернативной энергетики
ВИ. Чиндяскин, к.т.н., ГВ.Петрова, д. с.-х.н, профессор, ЕВ. Большаков, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Евразийский экономический союз (ЕАЭС) — международная организация региональной экономической интеграции, обладающая международной правосубъектностью и учреждённая Договором о Евразийском экономическом союзе [1]. В ЕАЭС обеспечивается свобода движения товаров, а также услуг, капитала и рабочей силы и проведение скоординированной, согласованной или единой политики в отраслях экономики.
ЕАЭС сформирован в целях всесторонней модернизации, кооперации и повышения конкурентоспособности национальных экономик и создания условий для стабильного развития в интересах повышения жизненного уровня населения государств-членов — Армении, Белоруссии, Казахстана, Киргизии, России.
В настоящее время количество стран-членов увеличилось по сравнению с количеством стран, первоначально подписавших договор. Расширение Евразийского экономического союза имеет перспективу. Около 50 стран выразили желание
сотрудничать с Евразийским экономическим союзом.
Работа, проводимая в Комитете ГД по делам СНГ, евразийской интеграции и связям с соотечественниками, показала свою эффективность.
Для укрепления связей Евразийского сотрудничества и создания более 1000 рабочих мест в Оренбургской области предлагается создание парка альтернативной энергетики, который в свою очередь охватит Шёлковый путь и дорогу-дублер с созданной инфраструктурой.
Надёжная и качественная работа электрических сетей является важным звеном в системе обеспечения электроэнергией сельских потребителей. По статистическим данным, в настоящее время в России отработали свой ресурс более 50 тыс. км ВЛ 35 - 110 кВ, 560 тыс. км ВЛ 6 - 10 кВ и 510 тыс. км ВЛ 0,38 кВ. Около 30 — 35% воздушных линий и трансформаторов отработали свой нормативный срок. Средняя продолжительность отключений потребителей составляет 70 — 100 час. в год, в то время как в промышленно развитых странах -60 мин. в год [2]. С целью решения проблемы обеспечения надёжной и качественной работы электрических сетей, особенно в системе обеспечения электроэнергией сельских потребителей, что актуально и для Оренбуржья, проводятся научные исследования, разрабатываются и внедряются альтернативные источники электроэнергии.
В Оренбургском ГАУ разработано несколько конструкций альтернативных источников электроэнергии.
1. Ветроэнергетическая установка [3] (рис. 1):
2. Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция [4] (рис. 2).
3. Модульная гибридная электростанция [5] (рис. 3).
Конструкция включает: ветрогенератор 1, дизельный генератор 2, биогазовую установку 3, газотурбинную установку 4, малую гидроэлектростанцию (выносной модуль) 5. Вышеперечисленные элементы вырабатывают переменный ток, таким образом, они могут быть непосредственно соединены с шиной переменного тока (АС) либо с конвертерами АС/АС. Преобразователь солнечной энергии в электрическую (солнечные батареи) 6 вырабатывает постоянный ток вместе с аккумуляторными батареями 7, соединён с шиной постоянного тока фС) через DC/AС конверторы 8. Двунаправленный инвертор DC/АС 9 используется для заряда аккумуляторных батарей 7 от энерго-генерирующих устройств, вырабатывающих переменный ток, и передачи энергии потребителю 10 от солнечного модуля 6 и аккумуляторных батарей 7. Контроллер заряда батарей 11 служит для защиты аккумуляторных батарей от перегрузки, постоянно контролирует напряжение аккумуляторной батареи, когда она будет полностью заряжена, контроллер останавливает зарядку или уменьшает
Рис. 1 - Конструкция ветроэнергетической установки:
1 — ветроколесо, 2 — датчик частоты вращения ве-троколеса, 3 — генератор, 4 — анемометр, 5 — блок управления, 6 — выпрямитель, 7 — нагревательные элементы, 8 — аккумуляторная батарея, 9 — инвертор, 10 — полезная нагрузка
Рис. 2 - Конструкция погружной свободнопоточной микрогидроэлектростанции:
1 — вал гидротурбины, 2 — рама гидротурбины, 3 — ортогональная лопасть, 4 — скользящий подшипник, 5 — пружина, 6 — отверстие в раме гидротурбины, 7 — отверстие в ортогональной лопасти
количество тока, поступающего от устройства генерирования к аккумуляторной батарее. Система приточно-вытяжной вентиляции и отопления 12 предназначена для автоматического поддержания требуемого микроклимата внутри контейнерной электростанции.
В настоящее время проведены экспериментальные исследования [6 — 8], подтверждающие эффективность предложенных технических решений.
Потенциальный рынок альтернативных источников электроэнергии в Оренбургской области позволит:
— расширить розничный и оптовый рынок электроэнергии;
— при развитии инфраструктуры нового Шёлкового пути обеспечить возможность каждого потребителя получать электропитание отдельно по локальной сети;
— обеспечить стабильное снабжение предприятий АПК, электротранспорта, предприятий бизнеса, государственных и муниципальных организаций, населённых пунктов и физических лиц.
Рис. 3 - Модульная конструкция гибридной электростанции
Подсчитано, что потенциальный суммарный объём мощности рынка альтернативных источников электроэнергии Оренбургской области (3% потребляемой мощности) составляет 7,5 млрд руб., соответственно объём рынка электроэнергии — 1,3 млрд руб/год.
На первом этапе работ будут установлены гибридные электростанции на основе альтернативных источников электроэнергии мощностью 15 МВт на сумму 1,5 млрд руб., с выработкой электроэнергии 131,4 млн кВтч/год, что составит 187,9 млн руб/год.
Для расчёта экономической эффективности таких электростанций необходимо знать затраты на оплату электроэнергии и стоимость оборудования.
Расчёт осуществляли на установленную мощность Р = 15 МВт.
Затраты на приобретение и установку ветроге-нератора рассчитывали, зная стоимость ветроге-нератора и его монтажа:
К = Б • Р
К = 1500000000 руб.
Разработка проекта будет равна 225000000 руб., стоимость оборудования составит 675000000 руб., стоимость монтажа и пусконалодочных работ — 600000000 руб.
Годовой отпуск электроэнергии рассчитывали по формуле:
ШГ = Рр ■ ТМ, (1)
где Рр — перспективная расчётная мощность кВт;
ТМ — количество часов использования нагрузки.
Тогда Wг = 15000 кВт 8760 ч = 131400000 кВт-ч/ год.
Доход от реализации электрической энергии, вырабатываемой гибридной электростанцией, рассчитывали по формуле:
ПГ = ^э, (2)
где Жг — годовой отпуск электроэнергии (количество проданной электроэнергии), ZЭ — тариф на электроэнергию, руб/кВт-ч ^э = 1,43 руб./ кВт-ч).
Тогда Пт = 131400000 руб.
При расчёте срока окупаемости использовали формулу:
К
Т = -
Пг
(3)
где К — капитальные вложения;
Пг — годовая прибыль.
Получили Т = 7,98 года, т.е. срок окупаемости проекта — в пределах нормы (для энергетической отрасли норма составляет 6 — 8 лет).
Результаты расчёта производственной и экономической эффективности применения такого альтернативного источника, как электроэнергия, вырабатываемая гибридной электростанцией, для Оренбургской области представлены в таблице.
Таким образом, учитывая вышеизложенное, предложенные технико-экономические решения по созданию парка альтернативной энергетики
Эффективность применения электроэнергии гибридной электростанции в Оренбургской области
Показатель Значение
Потребляемая мощность в Оренбургской области всего, МВт 2500
В т.ч. предприятий АПК (3%), МВт 75
Стоимость 1 кВт установленной мощности ВИЭ, руб. 100000
Общая стоимость установленной мощности, руб. 7500000000
Выработка электроэнергии, кВтч/год 657000000
Тариф расчётный, руб/кВтч 2,00
Стоимость выработанной электроэнергии, руб/год 1314000000
По первому этапу
План установленной мощности ВИЭ, МВт ' 15
Стоимость 1 кВт установленной мощности, руб. 100000
Стоимость проекта, руб. 1500000000
Выработка электроэнергии, кВтч/год 131400000
Тариф расчётный, руб/кВтч 1,43
Стоимость выработанной электроэнергии, руб/год 187902000
Срок окупаемости, лет 7,98
позволят применять экологически чистые гибридные электростанции для электроснабжения потребителей сельского хозяйства и Шёлкового пути.
Литература
1. Евразийский экономический союз. Официальный сайт. [Электронный ресурс]. URL:// http://www.eaeunioii.org.
2. Рекомендации и предложения по созданию устойчивых и экономически эффективных локальных систем электроснабжения сельских поселений от 100 до 500 дворов на основе комплексного использования альтернативных источников электроэнергии. / Чиндяскин В. И. [и др.] /Рассмотрены и одобрены на заседании Научно-технического совета Министерства сельского хозяйства РФ. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 224 с.
3. Патент на изобретение RU№ 2582386 «Ветроэнергетическая установка» / В.И. Чиндяскин, A.A. Митрофанов, опубл. 27.04.2016.
4. Патент на изобретение RU № 2585161 «Погружная свобод-нопоточная микрогидроэлектростанция» / В.И. Чиндяскин,
A.A. Попова, опубл. 27.05.2016.
5. ЧиндяскинВ.И. Новые техшмесюте решения и конструкции возобновляемых источников электроэнергии, подключаемых к сельским электрическим сетям / В.И. Чиндяскин,
B.А. Шахов, Д.В. Гринько, A.A. Митрофанов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. №1 (63). С. 82-85.
6. В.И. Чиндяскин, Е.В. Большаков. Экспериментальные исследования переходных процессов при подключении возобновляемых источников электроэнергии к электрическим сетям // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (63). С. 92 — 96.
7. Чиндяскин В.И. Электроснабжение потребителей сельскохозяйственного назначения с применением ВИЭ. // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 5 (20). С. 35 — 40.
8. Чиндяскин В.И., Гринько Д.В. Выбор оптимального решения для применения комбинированных установок на основе возобновляемых источников энергии. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. №1 (45). С. 40-43.
