CC BY
21Энергетика, Автоматика
УДК 621.315.05
А.Н. Козлов, Т.С. Шаракчинова
ПРОБЛЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МАЛОНАСЕЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Рассмотрена проблема энергоснабжения малонаселенных и труднодоступных регионов. Решение проблемы состоит в подключении к централизованному электроснабжению или в использовании нетрадиционных и возобновляемых источников.
Ключевые слова: малонаселенные территории, энергоснабжение, источники энергии, дизель-генераторы, альтернативные источники энергии.
THE PROBLEM OF ELECTRICITY SUPPLY OF SMALL-POPULATED TERRITORIES
The problems of energy supply in sparsely populated and inaccessible regions are considered. Solving the problem by connecting to a centralized power supply or using non-traditional and renewable sources.
Key words: sparsely populated areas, energy supply, energy sources, diesel generators, alternative energy sources.
DOI: 10/22250/jasu.l4
На протяжении многих лет ситуация с энергоснабжением остается главной проблемой поселений с малой плотностью жителей. Такие территории в наибольшем количестве находятся в северовосточной части России, так как значительная ее часть не охвачена централизованным энергоснабжением. Энергоснабжение таких территорий осуществляется в основном за счет привозного топлива, что увеличивает стоимость энергии. Кроме того, часто возникают перебои в энергоснабжении из-за того, что в локальных энергосистемах нередко существует один главный источник энергии, который может выйти из строя.
В нашей стране социально-экономические проблемы таких регионов обостряются вследствие их удаленности от развитой инфраструктуры, суровых климатических условий, а также потому, что они в наибольшей степени пострадали от экономического спада. Это привело к миграции населения, переходу оставшихся к доиндустриальным формам хозяйствования и, как следствие, к снижению уровня и качества жизни. Снабжение таких потребителей осуществляется от автономных источников - небольших дизельных электростанций, котельных малой мощности и др. [1].
Решением проблемы может стать подключение к централизованному электроснабжению путем строительства линий электропередач (ЛЭП) небольшой мощности или использование нетрадиционных источников энергии.
Возможность присоединения электроприемника к энергосистеме ограничена его удаленностью в связи с потерями напряжения в питающей линии. В соответствии с требованиями ГОСТ на параметры электроэнергии установлены ограничения: допустимое отклонение напряжения в ЛЭП не должно превышать ±10%. Максимальная протяженность ЛЭП при номинальных значениях напряжения выражена формулой:
58
Вестник ЛмГУ
Выпуск 89, 2020
Д£/% = ■
Р-1Л05
(1)
с^-и2-/
где Аи - 10%-ная потеря напряжения; и - номинальное напряжение, В; Р - мощность передачи электроприемника, кВт; 8 - сечение провода, мм2; / - длина линии электропередач, м; с - коэффициент, характеризующий потерю напряжения; у - удельное сопротивление материала провода, см (м/(Оммм2)).
Для нагрузок небольшой мощности определяющим фактором выбора минимального сечения провода является механическая прочность. Обычно для мощностей до 160 кВт выбирается провод с сечением не ниже 8 = 16 мм2, которое определяется, с одной стороны, электрическими нагрузками ЛЭП, с другой, условиями механической прочности, достаточной для противостояния ветровым нагрузкам, обледенению. Строительство ЛЭП малой мощности в сельской распределительной сети выполняется из алюминиевого провода, удельное сопротивление провода которого у = 32,2 См (м/(Ом-мм2)).
Значения максимальной длины ЛЭП в зависимости от мощности объекта электроснабжения для напряжения распределительной сети 6 и 10 кВ представлены на графике (рис. 1).
Ь. км;
120,00
100г00 80,00 б(Ш 40г00 20.00 0Г00
103.04
10^0
3,71 250 Р, кВт;
-■-ЛЭП 6 кЕ —«— ЛЭП 10 к]В Рис. 1. Протяженность линий электропередач в зависимости от передаваемой мощности.
Из графика видно, что использование более высокого распределительного напряжения позволяет при тех же условиях увеличить протяженность централизованного электроснабжения ЛЭП. К сожалению, строительство более высоковольтных и дорогих ЛЭП при малых передаваемых мощностях нецелесообразно из-за низкого коэффициента загрузки по мощности. Это делает очевидным ма-ловероятность электроснабжения малонаселенных потребителей с помощью присоединения их к централизованным электрическим сетям [2].
Наилучшим решением для автономных территорий представляется развитие распределенной генерации с нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии. Выбор и целесообразность использования того или иного вида топлива обусловливается его географическими и природно-климатическими характеристиками [3].
Па таких территориях конкурируют многочисленные технологии, использующие практически все виды возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Па обширных малонаселенных территориях Восточной Сибири, Дальнего Востока, ряда северных регионов России сосредоточенно 80% геотермального и 60% ветрового потенциала, 70%) потенциала малых водотоков, 60% запаса древесины. К 2030 г. рациональные масштабы ввода мощности ВИЭ для децентрализованных потребителей на востоке России составят 330-360 МВт, а в целом по стране не превысят 1000 МВт. Обсуждаемые оценки масштабов ВИЭ (до 4,5 ГВт к 2020 г. и 6 ГВт - к 2025 г.) относятся к зонам централизованного энергоснабжения.
Незначительные масштабы применения ВИЭ обусловлены существенной капиталоемкостью и низким коэффициентом использования установленной мощности. Для совмещения графиков потребления энергии и ее выработки ВИЭ должны включать накопители энергии. Оптимальное сочетание таких структур позволит значительно сократить расходы дорогого для данных территорий органического топлива.
Альтернативой строительства ЛЭП являются стационарные и передвижные дизельные электростанции (ДЭС), которых по России насчитывается более 5 тыс. и которые вырабатывают порядка 1,8 млрд. кВт-ч электроэнергии при потреблении около 0,8 млн. т условного топлива ежегодно. Только на территории Республики Саха (Якутия) работает 145 дизельных станций (например, село Се-бянн-Кюель Кобяйского улуса Республики Саха (Якутия) (рис 2)).
Рис. 2. Дизельная электростанция, село Себян-Кюель Кобяйского улуса Олекминского района.
Для этих систем характерны высокие удельные расходы топлива, высокий износ оборудования, высокий износ и высокий уровень потерь в местных электрических сетях и большая стоимость электроэнергии [4].
Таким образом, территории с малой плотностью населения будут существовать в будущем не только как места проживания коренных народов, но и по условиям усиления международной безопасности страны. В связи с этим обеспечение здесь комфортной среды проживания является государственной задачей, при решении которой необходимо ориентироваться на более широкое использование энергоэффективных технологий и оборудования, местных и возобновляемых энергоресурсов.
1. Сидоров, А.Д. Основные проблемы h задачи энергоснабжения России / А.Д. Сидоров, А.Д. Ромашкин, И.С. Урунов // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - СПб.: Научное изд-во «Институт стратегических исследований». - 2003. - № 5. - С. 34. - URL https://www.ruscable.ru/press/prom-energy/show-657.html / (дата обращения: 12.03.2020).
2. Суржикова, O.A. Обеспечение электроэнергией труднодоступных, малонаселенных и удаленных регионов // Региональная экономика. - 2010. - № 11. - С. 67-72.
3. Суржикова, O.A. Проблемы и основные направления развития электроснабжения удаленных и малонаселенных потребителей России // Вестник науки Сибири. - 2012. - № 3. - С. 103-108.
4. Стенников, В.А. Проблема энергоснабжения и энергоэффективности малонаселенных территорий / В.А. Стенников, C.B. Жарков, П.А. Соколов // Промышленная энергетика. -2017. - № 2. - С. 2-9.
