Развитие когенерации в контексте концепциии интеллектуального распределения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Надёжность и диагностирование технического состояния электроэнергетических ...

GROUND AND LIGHTNING

A.G. Lagutenkov

The methods of grounding and lightning protection, are the field of their application. Shows the basic conditions for applying ground wire. The formulas for calculating the mechanical stress acting on the cable, and the cable sag, as well as general guidelines for selec-ing parameters.

Key words: ground, ground wire, storm the activity, suspension, sag, Lightning mode, the arrestor.

Lagutenkov Alexey Gennadevich, student, B-boyko @mail. ru,, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.316.1.05

РАЗВИТИЕ КОГЕНЕРАЦИИ В КОНТЕКСТЕ КОНЦЕПЦИИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

А.С. Судавный

Рассмотрена возможность развития технологии интеллектуального распределения с увеличением доли распределённой генерации на базе когенерации в РФ.

Ключевые слова: когенерация, электроэнергетические системы, распределённая генерация.

По оценкам экспертов тариф на электрическую энергию в России практически исчерпал потенциал роста. Стоимость электрической энергии, получаемой из Единой энергетической системы России, для многих промышленных потребителей приближается к стоимости энергоснабжения от собственных генерирующих мощностей (включая стоимость их строительства), что в том числе приводит к развитию распределенной генерации и уходу потребителей от централизованного энергоснабжения [1].

Распределённая генерация позволяет обеспечить надёжное электроснабжение географически отдалённых объектов без построения протяженных линий электропередач, возможность регулирования нагрузок в электрических сетях. Поэтому отпадает необходимость строительства избыточных мощностей и соответственно сопутствующей им инфраструктуры.

Использование солнечных батарей, ветрогенераторов не всегда выгодно, т.к. выработка электроэнергии этими источниками зависит от по-

годных факторов и не позволяет получать необходимое количество энергии в любой момент времени.

Выходом может служить, использование когенерации, т.е. комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Применение когенерации не ново, этот принцип использовался в теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).

В настоящее время актуально использовать когенераторные установки в малой и средней генерации. Мини-ТЭЦ позволят осуществлять автономное теплоснабжение, электроснабжение микрорайонов, домовых хозяйств, небольших производств и т.д.

Суть когенерации заключается в максимальном использовании энергии топлива, применяемого в установке. Установка, производя электроэнергию, не выбрасывает побочную тепловую энергию в окружающую среду, а использует для обогрева питающегося от неё объекта. Современные генераторные установки, использующие принцип когенерации, могут выдавать КПД, достигающий 90 %,при условии полного сбыта произведённой электрической и тепловой энергии. При сравнении с раздельной выработкой тепловой и электрической энергии экономия топлива может достигать 40 %.

Например, используя тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости газового двигателя мощностью 500 кВт для отопления, можно обеспечить теплом площадь размером в 4...4,5 тыс. кв. м, поддерживая нормальную температуру в помещениях [2].

В программе модернизации российской электроэнергетики до 2020 года задекларировано применение концепции «умных» сетей. Данная концепция включает в себя применение технологий «Интеллектуального распределения». Эта технология даст возможность доступа к сетям альтернативных видов генерации. Таким образом, излишки электроэнергии, производимой установкой, смогут выдаваться в общую сеть, что способствует уменьшению срока окупаемости и приведёт к развитию конкурентного рынка электроэнергии.

В таблице [3] рассмотрен анализ работы различных двигателей ко-генерационных установок.

Распределённая генерация - это направление, развиваемое во всём мире. Так, приняты стратегические документы по развитию электроэнергетики в ЕС (Директива 2004/8/ЕС от 11.02.2004 г. «О развитии когенера-ции на основе полезного тепла на внутреннем энергетическом рынке»), в странах ЕС распределенная генерация составляет ~10 % от общего объема производства электроэнергии (в Дании, например, >50 %, и планируется переход на возобновляемую энергетику к 2020 году до 33 % и полный отказ от ископаемого топлива к 2050 году). В Калифорния (США) принят план развития Распределенной генерации так, в США ~12 млн установок малой распределенной генерации (един. мощностью до 60 МВТ) общей ус-

Надёжность и диагностирование технического состояния электроэнергетических

тановленной мощностью свыше 220 ГВт, а темпы прироста - порядка 5 ГВт в год.

Анализ работы различных двигателей

Двигатель Используемое топливо Диапазон мощностей (МВт) Отношение «тепло/электроэнергия» КПД эл. КПД общий

Паровая турбина Любое 1... 1000 3:1 - 8:1 + 10.20 % до 80 %

Газовая турбина Газ, биогаз, дизельное топливо, керосин, 0,25... 300 1,5:1 - 5:1* 25.42 % 65.87 %

Поршневой двигатель с воспламенением от сжатия (дизель) Газ, биогаз, дизельное топливо, керосин, 0,2.20 0,5:1 - 3:1* Вариант по умолчанию: 0,9-2 35.45 % 65.90 %

Поршневой двигатель с воспламенением от искры Газ, биогаз, керосин, 0,003.6 1:1 - 3:1* Вариант по умолчанию: 0,9-2 35.43 % 70.90 %

*- высокое значение (тепло/электроэнергия) достигается дополнительным сжиганием топлива.

Развивая распределённую генерацию, используя концепцию Smart Grid, можно рассчитывать на следующие эффекты:

1) повышение потребительской надежности;

2) энергобезопасность - за счет внедрения бестопливных технологий и расширения видов топлива, вовлечения местных энергоресурсов;

3) оптимизация управления нагрузкой и резервирования;

4) обеспечение функции гибкости «умных сетей» (в части генерации);

5) энергоэффективность - оптимизация графика нагрузки, снижение потерь в процессе передачи/распределения энергии, расширение когенера-ции и т. д.;

6) обеспечение потребителя электроэнергией заданного качества;

7) снижение нагрузки на окружающую среду, в том числе выбросов

СО2.

Полноценная реализация функционала «умных сетей» проблематична без существенного уровня развития распределенной энергетики -прежде всего, технологий когенерации и возобновляемых источников энергии.

Для развития когенерации в РФ и распределённой генерации в целом необходимо:

1) снять требование обязательности работы ТЭЦ мощностью более 25 МВт на оптовом рынке;

2) розничные рынки электроэнергии организовать на муниципальном и районном уровнях;

3) котловые тарифы в сетях устанавливать на муниципальном уров-

119

не;

4) ввести в нормативно-правовую базу требование обязательности разработки муниципальных схем электроснабжения, согласованных со схемами теплоснабжения;

5) ввести экономические стимулы для внедрения когенерации;

6) разрешить сетевым компаниям строить малую генерацию.

В заключение, можно сделать вывод о перспективности развития распределённой генерации, использующей когенерационные установки.

Список литературы

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 3 апреля 2013 г. N 511-р г. Москва //http://www.rg.ru/2013/04/08/elektroseti-site-dok.html

2. Разуваев А.В. Целесообразность применения систем утилизации тепла ДВС// Турбины и дизели. 2010. №1. С 48-50

3. URL: http://cogeneration.ru/base-benefits/technology.html (дата обращения 20.04.2014).

Судавный Андрей Сергеевич, магистрант, sudavny a@mail.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет

DEVELOPMENT IN THE CONTEXT COGENERA TION CONCEPT OF INTELLECTUAL

DISTRIBUTION

A.S. Sudavny

The possibility of developing technology intellectual distribution with increasing share of distributed generation on the basis of cogeneration in Russia is discussed.

Key words: cogeneration, power systems, distributed generation.

Sudavny Andrey Sergeevich, magister, sudavny a@mail.ru , Russia, Tula, Tula State University