CC BY
17
УДК 621.31(571.52)
doi 10.24411/2221-0458-2022-92-34-50
ВОЗМОЖНОСТИ МАЛОЙ ГЕНЕРАЦИИ В ИЗОЛИРОВАННЫХ ЭНЕРГОРАЙОНАХ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
Севек В.К., Севек Ш.В. Тувинский государственный университет, г. Кызыл
POSSIBILITIES OF SMALL ENERGY-GENERATION IN ISOLATED ENERGY REGIONS OF THE REPUBLIC OF TUVA
V.K. Sevek, Sh.V. Sevek Tuvan State University, Kyzyl
В статье описаны итоги круглого стола на тему «Развитие малой генерации электроэнергии в Республике Тыва», проведенного в январе 2020 года на базе экономического и инженерно-технического факультетов Тувинского государственного университета при поддержке Тувинского регионального отделения ВЭО России, посвященного дню российской науки. Цель круглого стола - объединение представителей региональных исполнительных и муниципальных органов власти, деловых кругов, ученых, молодых исследователей, занимающихся исследованиями развития малой генерации электроэнергии, направленное на социально-экономическое развитие региона. Особое внимание на круглом столе было уделено проблемам энергетической безопасности Республики Тыва. На круглом столе заслушаны четыре доклада представителей Саяно-Шушенского филиала Сибирского федерального университета и Института проектирования энергетических систем г. Новосибирска: «Условия развития малой генерации электроэнергии Республики Тыва», «Анализ изолированных энергорайонов в Туве и решения по их гарантированному энергоснабжению», «Развитие малой гидрогенерации электроэнергии Республики Тыва», «Анализ экономической эффективности применения мини ГЭС в Туве (на примере электроснабжения населенного пункта Ырбан Тоджинского кожууна)». В обзоре представлены основные тезисы докладов круглого стола. Представлен анализ энергодефицита 12 населенных пунктов республики, расчеты затрат подключения изолированных населенных пунктов к общей энергосистеме и возможности использования всех видов локальной генерации энергии со сравнительными расчетами экономической эффективности. На их основе сформулированы выводы работы круглого стола: перечислены
научные и практические рекомендации органам власти Республики Тыва в области энергообеспечения изолированных от ЕЭС России населенных пунктов республики.
Ключевые слова: малая генерация; электроэнергетика; энергорайон; электроэнергия; выработка; мощность; тариф; населенный пункт; Республика Тыва; перспектива
On January 29, 2020, a round table "Development of small power generation in the Republic of Tuva" dedicated to the day of Russian science was held at The Tuvan State University with the support of the Tuvan regional branch of the Russian Ministry of energy. The purpose of the round table is to bring together representatives of regional executive and municipal authorities, business circles, scientists, and young researchers who are engaged in research on the development of small-scale electricity generation aimed at the socio-economic development of the region. The round table focused on the problems of energy security of the Republic of Tuva. The round table included four reports from representatives of the Sayano-Shushchensk branch of the Siberian Federal University and the Institute for energy systems design in Novosibirsk: "the Conditions of development of small power generation in the Republic of Tuva", "Analysis of isolated power districts in Tuva and solutions guaranteed power supply," "Development of small hydro power of the Republic of Tuva", "Analysis of economic efficiency of application of mini-hydro plants in Tuva (for example, the power supply of the settlement Yrban of Tozhu district)". The review presents the main theses of the round table reports. The article presents an analysis of the energy deficit of 12 settlements in the Republic, calculations of the costs of connecting isolated settlements to the General power system and the possibility of using all types of local energy generation with comparative calculations of economic efficiency. The conclusions of the round table are formulated: scientific and practical recommendations to the authorities of the Republic of Tuva in the field of energy supply of settlements isolated from the united energy system of Russia are listed.
Keywords: small generation; electric power industry; power district; electric power; generation; capacity; tariff; locality; Republic of Tuva
Введение
В январе 2020 г. в г. Кызыле на базе экономического факультета и инженерно-технического факультетов ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет»
совместно с Саяно-Шушенским филиалом Сибирского федерального университета и институтом проектирования энергетических систем г. Новосибирска при поддержке Тувинского регионального отделения ВЭО
России был проведен межрегиональный круглый стол «Развитие малой генерации электроэнергии в Республике Тыва», посвященный Дню российской науки. Организаторами круглого стола выступили Тувинское региональное отделение Вольного экономического общества России (ТувРО ВЭО России), экономический и инженерно-технический факультеты
ТувГУ, а также Саяно-Шушенский филиал Сибирского федерального университета (СШФ СФУ) и Институт проектирования энергетических систем г. Новосибирска (ИПЭС).
В программный и организационный комитет круглого стола входили: декан экономического факультета ТувГУ, председатель ТувРО ВЭО России, д.э.н., профессор В. К. Севек и А. Г. Кузнецов, куратор по взаимодействию и реализации проектов, СШФ СФУ, к. соц. н.; Ч. С. Манчык-Сат, к.э.н., доцент, заместитель председателя ТувРО ВЭО России; А. С. Сандан, и.о. заведующего кафедрой общеинженерных дисциплин инженерно-технического факультета ТувГУ, к.т.н., доцент; К-К. В. Кенден, старший преподаватель кафедры общеинженерных дисциплин инженерно-технического
факультета ТувГУ; А. А. Сарыглар, старший преподаватель кафедры
экономики и менеджмента экономического факультета ТувГУ.
Программа проведения конференции была составлена из трех частей: открытие круглого стола (модератор круглого стола -В. К. Севек и А. Г. Кузнецов), приветственное слово (проректор по научной работе ТувГУ У. В. Ондар) и доклады для обсуждения.
Цель круглого стола - объединение представителей региональных исполнительных и муниципальных органов власти, деловых кругов, ученых, молодых исследователей, занимающихся исследованиями развития малой генерации электроэнергии, направленное на социально-экономическое развитие региона. Особое внимание на круглом столе уделялось проблемам энергетической безопасности Республики Тыва.
Среди участников круглого стола (общее количество их составило около 50 чел.) были руководители и специалисты региональных министерств топлива и энергетики, главы и председатели энергетически изолированных муниципальных районов республики, представители республиканской торгово-промышленной палаты и общественной организации субъектов малого и среднего предпринимательства «Предприниматели Республики Тывы», ученые ТувГУ, Тувинского
института комплексного освоения природных ресурсов СО РАН (ТувИКОПР СО РАН), Тувинского института гуманитарных и социально-прикладных исследований (ТИГПИ), а также студенты, магистранты и аспиранты экономического и инженерно-технического факультетов ТувГУ.
С докладами для обсуждения выступили четыре основных докладчика: Булатов В.А., заместитель директора по производственной деятельности СШФ СФУ; Житков А. А., главный инженер департамента института проектирования энергетических систем г. Новосибирска (ИНПЭС); Масленникова А. В., доцент кафедры гидроэнергетики, гидроэлектростанций, электроэнергетических систем и электрических сетей (ГГЭЭС); Кашурников М. В., главным инженером проекта ИНПЭС.
Энергоснабжение удаленных сельских поселений Республики Тыва
С докладом «Условия развития малой генерации электроэнергии Республики Тыва» выступил заместитель директора по производственной деятельности СШФ СФУ Булатов В. А. Он акцентировал внимание на условия энергоснабжения и особенности гидроэнергетического потенциала Республики Тыва. По его мнению, основными отличительными характеристиками удален-
ных сельских поселений Тувы являются: дизельная генерация энергоснаб-жения Монгун-Тайгинского, Тере-Хольского и Тоджинского приграничных районов Тувы; слабо развитая транспортно-дорожная сеть; продолжительный период промерзания мелких рек в зимний период; уязвимость флоры и фауны Республики Тыва от техногенных воздействий; расположение в указанных районах наиболее перспективных гидроэнергетических створов для ГЭС на удалении от населенных пунктов.
В. А. Булатовым отмечено, что для энергоснабжения изолированных от энергетических систем районов Тувы необходимо внедрить в стратегию РусГидро и Минэнерго в увязке потребностей в электроэнергии как для повышения уровня жизни муниципальных образований, так и для перспектив роста экономики районов, занятости населения, привлечения инвестиций. Исходя из этого, по мнению докладчика, надо построить решение задач энергоснабжения поэтапно, но с учетом имеющихся и перспективных программ развития с оптимизацией затрат. Так, предлагаемая концепция построения системы наращивания энергетических мощностей для Республики Тыва включает следующие четыре этапа:
1 этап - Пилотные проекты наиболее востребованных малых ГЭС на территориях районов Тувы.
2 этап - Решение задач энергоснабжения для обеспечения достойного уровня жизни населения районов и обеспечения первоочередных бизнес-проектов. Для этого необходимо определить максимальную реальную мощность создаваемой гидрогенерации энергодефи-цитных районов и необходимость их дополнения теплогенерацией (МТЭЦ). Ввод в работу внутренних замкнутых систем ЛЭП.
3 этап - Наращивание гидрогенерации для развития отраслей экономики, при необходимости дополнение МТЭЦ и ТЭЦ. Ввод в работу дополнительных потребных ЛЭП. При этом необходимо учесть эффективные бизнес-проекты промышленных зон, транспортной инфраструктуры, легкой промышленности, животноводства и пищевой промышленности, туризма, уникальных реабилитационных курортов.
4 этап - Объединение внутренних сетей ЛЭП в укрупненные сети между районами и магистральными энергосетями Объединенного диспетчерского управления (ОДУ) «Сибирь».
В качестве пути технологической реализации стоящих задач предлагается проведение изысканий и НИОКР для разработки и выбора размещения створов и компоновки малых ГЭС с гарантированной потребной для поселения выработкой электроэнергии на минимальных транзитных
расходах для различных гидрологических условий и рельефа:
- деривации параллельно узким каньонам и водопадам с туннельными или трубопроводными вариантами;
- деривации на излучинах рек с вариантами каналов или трубопроводов;
- деривации горных рек с порогами (сжатие русла для водозабора, подпор фильтрующей плотиной из негабаритов и каменной наброски для водозабора);
- напорные малые ГЭС в наиболее узких равнинных створах с вариантами: транзитных быстротоков через гребень плотины, береговых ГЭС со сжатым сечением русла, ГЭС с мостовым переходом и съемными шандорными перекрытиями пролетов, ГЭС с частично-фильтрующей плотиной из каменных набросков с обратным фильтром.
- микро ГЭС на мелких реках с использованием мобильных открытых ортогональных и закрытых баковых гидротурбин.
При увеличении энергопотребления потребностей промышленности гидрогенерации предлагается компенсировать дефицит электроэнергии тепловой генерацией малых ТЭЦ. Электрические сети в рамках района должны быть увязаны с работой энергоисточников.
Контроль за работой оборудования и управление объектами малой энергетики
предлагается автоматизировать рамках района или промышленной группы.
Принятие концепции системы наращивания энергетических мощностей предусматривает выполнение следующих этапов:
- обсуждение, оценка, корректировка и принятие концепции;
- разработка механизма рассмотрения и принятия решений по этапам принятой концепции;
- разработка программы реализации концепции;
- решение вопросов финансирования изысканий, НИОКР и ТЭО;
- заключение соглашения о партнерстве с СШФ СФУ и ИНПЭС и последующих договоров финансирования;
- выполнение ТЭО по первоочередным потребным объектам генерации.
Главный инженер департамента института проектирования энергетических систем г. Новосибирска (ИНПЭС) Житков А. А. в докладе «Анализ изолированных энергорайонов в Туве и решения по их гарантированному энергоснабжению» представил анализ энергопотребления шести изолированных энергорайонов Республики Тыва (табл. 1).
Таблица 1. Изолированные энергорайоны Республики Тыва
Районы Населенный пункт Установленная мощность ДЭС, кВт Выработка электроэнергии, кВт.ч Отпуск электроэнергии потребителями, кВт.ч Экономически обоснованный тариф, руб./кВт.ч
Пий-Хемский Хут 100 170000 125000 70,3
Севи 60 25000 14000 70,3
Тоджинский Сыстыг-Хем 90 103000 67000 21,1
Ырбан 515 825000 553000 21,1
Тора-Хем 2600 6170000 4600000 21,1
Хамсара 30 73000 48000 21,1
Каа-Хемский Усть-Ужеп 100 151000 115000 71,26
Катазы 30 29700 18000 71,26
Тере-Хольский Кунгуртуг 400 860700 592000 26,44
Тал 50 55800 34000 26,44
Эрзинский Качык 30 154000 91000 95,89
Монгун-Тайгинский Тоолайлыг 50 56500 35400 26,44
Мугур-Аксы 945 3200000 2200000 26,44
Кызыл-Хая 200 614 409000 26,44
Как видно из таблицы 1, отпуск электроэнергии потребителям от дизельных электростанций (ДЭС) в среднем составляет 60-70% от вырабатываемой электроэнергии, а стоимость 1 кВт/ч
электроэнергии дороже от 7 до 20 раз по сравнению с населенными пунктами, где электроэнергия передается через общую систему электроснабжения. Вместе с тем, подключение к энергосистеме отмеченных
в таблице 1 четырнадцати сельских поселений, по мнению представителей ИПЭП в ближайшей перспективе не возможно в связи с потребностью большого объема капитальных вложений. Ниже в
таблицах 2 и 3 представляем итоговую таблицу потребности в капитальных вложениях, выполненную представителями ИПЭП.
Таблице 2. Затраты подключения к энергосистеме изолированных населенных пунктов
Республики Тыва
Населенный Энергосетевой объект Провод/ Длина, м / Кап.вл., Итого,
пункт Схем РУ 35 кВ Мощность трансформат ора, Ква млн. руб. млн. руб.
Хут ВЛ 35 кВ Туран - Хут АС-70 66 489,9 551,4
ПС 35/04 кВ Хут 35-3Н 160 61,5
Севи ВЛ 35 кВ Хут - Севи АС-70 29 215,3 283,1
ПС 35/04 кВ Севи 35-3Н 100 67,8
Сыстыг-Хем ВЛ 35 кВ Севи - Сыстыг-Хем АС-70 45 334,1 401,9
ПС 35/04 кВ Сыстыг-Хем 35-3Н 100 67,8
Ырбан ВЛ 35 кВ Сыстыг-Хем - Ырбан АС-70 16 118,8 186,6
ПС 35/10 кВ Ырбан 35-3Н 400 67,8
Тоора-Хем ВЛ 35 кВ Ырбан - Тоора-Хем АС-70 40 296,9 368,2
ПС 35/10 кВ Тоор-Хем 35-3Н 2500 71,3
Хамсара ВЛ 35 кВ Тоора-Хем - Хамсала АС-70 95 705,2 773,0
ПС 35/04 кВ Хамсара 35-3Н 100 67,8
ВЛ 35 кВ Сарыг-Сеп - Усть- АС-70 52 386,0
Усть-Ужеп Ужеп 435,8
ПС 35/04 кВ Усть-Ужеп 35-3Н 100 363,7
ВЛ 35/04 кВ Усть-Ужеп - АС-70 49 67,8
Казыты Катазы 431,5
ПС 35/04 кВ Катазы 35-3Н 100
ВЛ 35/04 кВ Катазы - АС-70 80 593,9
Кунгуртуг Кунгуртуг 661,7
ПС 35/04 кВ Катазы 35-3Н 400 67,8
Тал ВЛ 35/04 кВ Кунгуртуг - Тал АС-70 32 237,5 305,3
ПС 35/04 кВ Тал 35-3Н 100 67,8
Качык ВЛ 35/04 кВ Эрзин - Качык АС-70 97 720,1 787,9
ПС 35/04 кВ Качык 35-3Н 100 67,8
ВЛ 35/04 кВ Ак-Довурак - АС-70 74 549,3
Тоолайлыг Тоолайлыг 617,1
ПС 35/04 кВ Тоолайлыг 35-3Н 100 67,8
ВЛ 35/04 кВ Тоолайлыг - АС-70 23 170,7
Мугур-Аксы Мугур-Аксы 240,1
ПС 35/04 кВ Мугур-Аксы 35-3Н 1000 69,4
ВЛ 35/04 кВ Мугур-Аксы - АС-70 55 408,3
Кызыл-Хая Кызыл-Хая 476,1
ПС 35/04 кВ Кызыл-Хая 35-3Н 250 67,8
Таблица 3. Целесообразность подключения к энергосистеме изолированных пунктов _Республики Тыва_
Район Населенный пункт Капвложения, млн. руб. ЧДД, млн. руб. ВНД, %
Пий-Хемский Хут 551,4 -489,2 -14,3
Хут, Севи 834,5 -791,5 -
Тоджинский Хут, Севи, Сыстыг-Хем 1236,4 -1209,0 -
Хут, Севи, Сыстыг-Хем, Ырбан 1422,9 -1339,6 -
Хут, Севи, Сыстыг-Хем, Ырбан, Тоора-Хем 1791,2 -1012,4 0,2
Хут, Севи, Сыстыг-Хем, Ырбан, Тоора-Хем, Хамсала 2564,2 -1795,4 -2,7
Каа-Хемский Усть-Ужеп 453,8 -402,9 -
Усть-Ужеп, Катазы 885,4 -847,8 -
Тере-Хольский Усть-Ужеп, Катазы, Кунгуртуг 1547,0 -1405,4 -
Усть-Ужеп, Катазы, Кунгуртуг, Тал 1852,4 -1731,6 -
Эрзинский Качык 787,9 -723,4 -
Монгун-Тайгинский Тоолайлыг 617,1 -631,0 -
Тоолайлыг, Мугур-Аксы 857,3 -437,9 1,1
Тоолайлыг, Мугур-Аксы, Кызыл-Хая 1333,3 -852,4 -1,3
Итого: 15849,4
Как видно из таблицы 3, предварительные расчеты капитальных вложений по подключению к энергосистеме 14 изолированных от ЛЭП муниципальных образований Тувы составляют 15849,4 млн. руб. Такой объем инвестиционных вложений с представленной в таблице 3 последовательностью подключения к энергосистеме Тувы для дотационного региона даже с учетом на среднесрочный период 5-10 лет представляется не возможным. Заметим, что в 2020 году из 44 государственных программ РФ (распоряжение Правительства РФ от 11.11.2010 г. № 1950-р) правительство Республики Тыва смогло защитить государственную поддержку по 19 государственным программам (2019 г. -по 17 госпрограмм, 2018 г. - по 17 госпрограмм) на сумму 9726,26 млн. руб.
[1], а в 2018 г. - 4138,16 млн. руб., 2017 г. -2747,09 млн. руб.
Ниже представляем преимущества и недостатки производства энергии при использовании малой генерации.
Использование локальной генерации МГЭС - малые гидроэнергетические станции
Преимущества:
1. Отсутствуют резкие изменения генерируемой мощности. Простота прогнозирования режима. Нет необходимости держать горячий резерв.
2. Экологичность. Недостатки:
1. Сезонное снижение генерации (зимой реки перемерзают, и объем выработки снижается).
2. Требуется резервный источник генерации, в основном, для работы в зимний период.
3. Сложность строительства и выбора места установки.
На основе природных условий Тувы, где имеются значительное количество малых, средних и больших рек одним из альтернативных источников энергетического обеспечения муниципальных образований является использование малых гидроэнергетических станций.
ВЭС - ветряных электростанций Преимущества:
1. Простота установки. Большой выбор мест установки.
2. Экологичность Недостатки:
1. Резко переменный и трудно прогнозируемый график выработки.
2. Требуется маневренный резервный источник генерации в горячем резерве или СНЭЭ.
3. Шум, вибрация.
СЭС - солнечные электростанции Преимущества:
1. Простота установки. Большой выбор мест установки.
2. Экологичность Недостатки:
1. Резко переменный и трудно прогнозируемый график выработки.
2. Требуется маневренный резервный источник генерации в горячем резерве или СНЭЭ - система накопленной электрической энергии.
МТЭС - микротурбинные электростанции
По виду вырабатываемой энергии:
- с когенерацией (существенно повышается КПД за счет одновременной выработки тепло и электроэнергии);
- без когенерации.
По типу топлива:
- ДГУ - дизельное топливо;
- ГПУ, ГТУ - газ;
- Угольные МТЭС - уголь, в том числе местный;
Для Республики Тыва наиболее перспективны ДГУ и угольные МТЭС на местных видах топлива. Также возможно применение ГПУ малой мощности, работающей на биогазе (животноводство).
Угольные МТЭС на местном топливе
Преимущества:
1. Возможность контейнерного исполнения.
2. Надежный резервный источник при отсутствии резкопеременной нагрузки.
3. Когенерация.
Недостатки:
1. Низкая маневренность и регулировочный диапазон (при
резкопеременной нагрузке или совместно с
ВЭС и СЭС может потребоваться дополнительный источник генерации);
2. Высокие выбросы и дополнительные отходы в виде шлака.
Как и любой другой способ производства энергии, применение малой локальной генерации имеют как преимущества, так и недостатки. Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие [2, 3, 4]. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от
поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат и относительно быстро окупается. Кроме того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования.
Выводы по обеспечению электроснабжения изолированных энергорайонов в Туве.
1. Необходима разработка ТЭО с оценкой потенциала МГЭС, СЭС, ВЭС,
МТЭС и ДЭС с выбором наиболее оптимального решения.
2. ВЭС и СЭС из-за резкопеременного и труднопрогно-зируемого графика выработки не могут считаться надежным источником и требуют резервного маневренного источника, в качестве которого может выступать только ДГУ. При этом экономически ВЭС и СЭС могут быть эффективны вследствие экономии топлива ДЭС.
3. График выработки МГЭС не имеет резких изменений и в некоторых случаях ГЭС может являться надежным основным источником питания. Однако в зимний период потребуется резервирование МГЭС. В качестве резерва может использоваться как ДЭС так и МТЭС на местных углях.
4. Компетенции ООО «ИНПЭС»:
5. Разработка технических решений по МГЭС (совместно с СШФ СФУ), ВЭС, СЭС, МТЭС, ДЭС.
6. Разработка технических решений по электрическим и тепловым сетям.
7. Выполнение экономических расчетов, выбор оптимальных решений.
Опыт ООО «ИНПЭС» по НИР в части электроснабжения изолированных и удаленных районов
1. Выполнение НИР по разработке специальной индивидуальной программы
развития (СИПР) электроэнергетики Республики Тыва на 2020-2024 годы.
2. Расчетные работы по титулу: «Оптимизация режимов работы распределительных электрических сетей Ярактинского НГКМ. Оптимизация работы устройств».
3. Оптимизация режимов работы электрической сети о. Итуруп. Оптимизация работы устройств.
4. Выполнение работ по ТЭО проекта обеспечения надежного функционирования изолированных энергосистем Чукотского автономного округа.
5. Формирование электронной базы данных по энергоснабжению объектов на удаленных, в том числе, не имеющих технологической связи с энергетической инфраструктурой территориях, находящихся в зоне ответственности ПАО «МРСК Сибири» и разработка методики по комплексным решениям энергоснабжения на основе распределенных источников энергии, в том числе возобновляемых» для нужд ПАО «МРСК Сибири».
6. Концепция повышения эффективности схемы электроснабжения населенных пунктов, находящихся в зоне децентрализованного электроснабжения Ханты-Мансийского автономного округа -Югры, на период до 2030 года.
7. Разработка оптимальной схемы энергообеспечения потребителей о. Пара-мушир до 2030 года с оценкой энергопотенциала острова Парамушир.
8. Внестадийная работа по разработке мероприятий, связанных с технологическим присоединением солнечных электрических станций и обоснованием применения систем накопления энергии в электрических сетях ГАЭС напряжением 0,4-110 кВ.
9. Разработка и апробация инновационных технологий по снижению расхода на собственные нужды подстанций в рамках реализации мероприятий Дорожной карты Национального проекта "Энергоэффективная подстанция". Раздел «Использование возобновляемых источников энергии».
Доцент кафедры гидроэнергетики, гидроэлектростанций, электроэнерге-
тических систем и электрических сетей (ГГЭЭС) А.В. Масленникова в докладе «Развитие малой гидрогенерации электроэнергии Республики Тыва» отметила, что Республика Тыва обладает мощным неиспользованным гидропотенциалом. Расходы водотоков и рельефы республики позволяют использовать различное сочетание напоров и расходов для выработки электроэнергии. Основными
преимуществами использования энергии речного потока ею отмечаются:
- минимальное воздействие на окружающую среду;
- возобновляемый источник электроэнергии;
- экологически чистое производство электроэнергии;
- гарантированное обеспечение электроэнергией по водному режиму;
- возможность применения подземных зданий ГЭС, безплотинных структур водозабора, тоннельной деривации;
- использование скальной выемки из тоннелей для устройства дорог (отсыпка ограждающих дамб и т.д.);
- дополнительная инфраструктура и рабочие места.
Концепция внедрения малой генерации подразумевает строительство в непосредственной близости от потребителя и ввод в эксплуатацию независимых от централизованных сетей источников следующей энергии и распределительных сетей:
- микро-ГЭС - не более 100 кВт;
- мини-ГЭС - от 100 до 1000 кВт;
- малые ГЭС до 30000 кВт.
В Республике Тыва, как было выше отмечено, насчитывается 14 населенных пунктов, которые из-за значительной удаленности и малых объемов
электропотребления не охвачены централизованным электроснабжением и получают энергию от дизельных электростанций небольшой мощности (150500 кВт). Высокая себестоимость производства электроэнергии (от 26 до 70 руб./кВт).
По мнению А.В. Маслениковой схемы компоновок объектов МГЭС для Тувы могут быть всех типов:
- плотинная;
- деривационная;
- смешанная (плотинно-дерива-ционнная).
Использование водотока:
- с регулированием (водохранилище суточного, недельного, сезонного, годичного водотока);
- без регулирования (работа на бытовом стоке).
Представляется интересным показать предварительные расчеты, выполненные коллективом кафедры ГГЭЭС СШФ СФУ гидросооружений напорного типа для некоторых сельских поселений Тувы.
Монгун-Тайгинский район
с. Мугур-Аксы - 4402 чел. населения. Установка гидросооружения напорного типа в р. Каргы: мощность -2,5 МВт =2500 кВт; напор - 10 м; расход - 30 м/с; длина по гребню - 215 м; длина ЛЭП - 4,6 км.
с. Кызыл-Хая - 1448 чел. р. Монгур-Бурен. Реконструкция существующего микро ГЭС: напор 1,3 м; мощность -150/210 кВт. Горный вариант: мощность -1,92 МВт = 1920 кВт; напор - 10 м; расход - 22,5 м /с; длина по гребню - 165 м; длина ЛЭП - 1,5 км.
Тере-Хольский район Тип плотины - напорная. Река Балыктыг-Хем, Кунгуртукская МГЭС: напор - 10 м; длина по гребню - 100 метров; ширина реки - 63 метра; расход -63 м /с; мощность - 5,3 МВт =5300 кВт; длина ЛЭП - 8,22 км.
Тес-Хемский район
с. Самагалдай - 3361 чел., р. Тес-Хем. Первый вариант: напор - 4 м; мощность 1,7 МВт = 1700 кВт; длина по гребню - 150 м; расход - 50 м /с; ширина реки - 100 м. Второй вариант: напор - 5 м; мощность -2,1 МВт, Q=35 м /с; длина по гребню - 215 м; длина ЛЭП - 20 км. Каа-Хемский район с. Усть-Ужеп - 168 чел., р. Ужеп: напор - 3 м; мощность 0,75 МВт; длина деривации -220 м; расход - 30 м/с; ширина протоки - 43 м.
Тоджинский район
Села Тоора-Хем - 3170чел.; Адыр-Кепжик - 1390 чел.; Ий - 1420чел.:
Потребность жилого сектора в электроэнергии (3170 + 1394 + 1420) / 4 = 1495 семей * 0,7 кВт = 1,0465 кВт.
На притоке р. Тоора-Хем на расстояние 22 км от Большого Енисея (Бий-Хем) отметка берегов (гребня плотины Ь=150 м) - 949 м, отм. НБ - 945м, Н=3м, Б0-100кв.м, 0-150куб.м/сек (У=1,5м/с); Р = 3,0 МВт = 3000 кВт.
При условии реализации выше отмеченных гидросооружений напорного типа для районов Тувы СШФ СФУ может провести исследования ниже отмеченных исходных данных, которые будут нужны для проектирования:
- выбор створа - топографические карты, спутниковые съемки;
- гидрология - ряд наблюдений водотока за год плюс река-аналог;
- кривые связи - зависимость отметок бьефов от расхода;
- водноэнергетический расчет -определение установленной мощности ГЭС, выработки;
- выбор оборудования - турбины, генератор, вспомогательное оборудование;
- компоновка сооружений - выбор схемы концентрации напора;
- схема выдачи мощности - напряжение, распределительное устройство и др.
Интересным был изложенный М. В. Кашурниковым, главным инженером
проекта ИНПЭС доклад на тему «Анализ экономической эффективности применения мини ГЭС в Туве (на примере электроснабжения населенного пункта Ырбан Тоджинского кожууна)». Так, по состоянию 2018 года технико-экономические показатели электроснабжения изолированного от ЕЭС России с. Ырбан Тоджинского района Республики Тыва составляет:
Таблица 4. Выработка электроэнергии на Мини ГЭС в с. Ырбан
Мощность МГЭС кВт 120
Годовая выработка электроэнергии МГЭС (с учётом КИУМ МГЭС = 0,5) кВт.ч 525 600
Полезный отпуск от МГЭС (с учётом собственных нужд МГЭС = 1% и потерь в сетях = 15%) кВт.ч 442 292
Доля полезного отпуска от МГЭС % 80,0%
Таблица 5. Укрупненный расчёт капитальных и эксплуатационных затрат на Мини ГЭС
мощностью 150 кВт для с. Ырбан (с учётом НДС)
Удельная стоимость 1 кВт установленной мощности МГЭС тыс. руб./кВт 160
Стоимость строительства МГЭС тыс. руб. 192
Стоимость разработки проектной и рабочей документации (8,5% от стоимости строительства) тыс. руб. 23 040
Итого стоимость МГЭС с учётом проектирования (с НДС) тыс. руб. 1 958
Ежегодные эксплуатационные затраты по объекту (1% от капитальных вложений) тыс. руб. 24 998
Таблица 6. Расчёт ежегодного экономического эффекта
Экономически обоснованный тариф на электроэнергию руб./кВт.ч 21,1
Ежегодные затраты на электроснабжения н.п. Ырбан тыс. руб. 11 668
Ежегодная экономия при электроснабжении от МГЭС тыс. руб. 9 082
Простой срок окупаемости проекта год 3
- установленная мощность дизельной электростанции (ДЭС) - 515 кВт;
- выработка электроэнергии ДЭС - 825 тыс. кВт.ч;
- отпуск электроэнергии потреби-телям -553 тыс. кВт.ч;
- экономически обоснованный тариф -21,1 руб./кВт.ч.
Таблица 7. Показатели экономической эффективности проекта сооружения Мини ГЭС _в с. Ырбан_
Показатель Ед. изм. Значение
Капвложения млн. руб. 25,0
Чистый дисконтированный доход млн.руб. 84,6
Внутренняя норма доходности % 35,3
Дисконтированный срок окупаемости лет 4,3
Таблица 8. Сравнение себестоимости производства электроэнергии на разных видах _возобновляемой энергии (ВИЭ)_
Наименование показателя Ед. изм. ВЭС (до 25 МВт) СЭС (до 25 МВт) МГЭС (до 1 МВт) МГЭС (1-25 МВт)
Удельная стоимость строительства (за 1 кВт установленной мощности)1 руб./кВт. 109 451 103 157 300 000 146 000
Срок службы оборудования лет 25 25 30 30
Ежегодные затраты на возврат капитальных вложений в течение срока службы оборудования (без учёта кредита и дисконтирования) руб./кВт. 4 378 4 126 10 000 4 867
Ежегодные эксплуатационные затраты руб./кВт. 5 473 2 063 3 000 1 460
Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) % 0,15 0,35 0,12 0,17 0,40 0,55 0,40 0,55
Себестоимость электроэнергии руб./кВт.ч 7,5 3,2 5,9 4,2 3,7 2,7 1,8 1,3
На основе таблицы 8 низкую себестоимость имеют малые гидроэлектростанции, причем, чем выше их производственная мощность, тем меньше издержки производства энергии.
1 Удельная стоимость строительства ВИЭ принята в соответствии с Распоряжением Правительства РФ от 08.01.2009 N 1-р (ред. от 15.05.2018) «Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2024 года».
Таблица 9. Механизмы финансирования проектов ВИЭ
Без подключения объекта ВИЭ к ЕЭС России Подключение объекта ВИЭ к ЕЭС России
1. Государственное финансирование. При повышении эффективности электроснабжения снижается экономически обоснованный тариф, что обеспечивает экономию ежегодной субсидии на электроснабжение. 2. За счёт средств инвестора. - Приказом ФАС России от 29.05.2019 N 686/19 утверждены Методические указания по расчету регулируемых цен на электроэнергию для изолированных и не связанных с Единой энергетической системой России территорий. - Принцип «тариф в обмен на эффективность» -производитель электроэнергии сохраняет экономию от реализации мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности на срок их окупаемости и на два года после его окончания. Конкурентный отбор ВИЭ - Механизм поддержки ВИЭ заключается в проведении конкурсных отборов инвестиционных проектов по строительству генерирующих объектов, функционирующих на основе ВИЭ, и заключении в отношении отобранных проектов Договоров поставки мощности (ДПМ ВИЭ). - Договоры ДПМ обеспечивают инвестору срок возврата инвестиций - 15 лет, с базовой доходностью 12 %.
Выводы по применению Мини ГЭС в Тыве для электроснабжения изолированных от ЕЭС России населенных пунктов
1. Предварительная оценка экономической эффективности показала, что проект строительства мини ГЭС в с. Ырбан Тоджинского района является экономически эффективным и устойчив к возможным экономическим рискам.
2. Эффективность проекта была рассчитана исходя из текущего экономически обоснованного тарифа на электроэнергию в Тоджинском районе -21,1 руб./кВт.ч. Учитывая, что экономически обоснованные тарифы на электроэнергию в других изолированных от ЕЭС России населенных пунктах Тувы находятся в диапазоне 26,44-71,26 руб./кВт.ч можно сделать вывод, что
применение мини ГЭС экономически эффективно для целей электроснабжения изолированных от ЕЭС населенных пунктов республики.
3. Для получения конкретных технических и экономических параметров применения мини ГЭС необходимо выполнить полноценное технико-экономическое обоснование по каждому изолированному от ЕЭС населенному пункту Тувы.
4. В рамках проведения полноценного технико-экономического обоснования будет рассматриваться комбинирование мощности мини ГЭС с другими видами генерации (ТЭС на местных видах топлива, ВЭС, СЭС и др.) что позволит повысить коэффициент использования установленной мощности ГЭС и достичь максимального экономического эффекта.
Библиографический список
1. Информация об объемах господдержки Республике Тыва из федерального бюджета на 2020 год // Официальный портал Правительства Республики Тыва : [сайт]. — URL: http://gov.tuva.ru/press_center/news/economy/4178 4/ (дата обращения: 15.02.2022). - Текст : электронный
2. Ларин, В. Малая гидроэнергетика России год // Государственная информационная статистика в области энергоснабжения и повышения энергетической безопасности [сайт]. - URL: https://gisee.ru/articles/altemate/24815/ (дата обращения: 15.02.2022). - Текст : электронный.
3. Асаул, А. Н. Конкурентные преимущества и инфраструктурные ограничения в Республике Тыва: вызовы времени / А. Н. Асаул, М. А. Асаул, Ю. А. Левин, В. К. Севек. - Текст : непосредственный // ЭКО. - 2020. - № 9. - С. 156-168. - DOI: 10.30680/ЕС00131-7652-2020-9-156-168.
4. Севек, В. К. Анализ приграничных регионов Сибирского федерального округа России по уровню социально-экономического развития (на примере Республики Тыва) / В. К. Севек, Х. Б. Бадарчи. - Текст : непосредственный // Аграрный вестник Урала. - 2019. - № 4 (183). -С. 78-85.
References
1. Informacija ob ob'emah gospodderzhki Respublike Tyva iz federal'nogo bjudzheta na 2020 god [Information on the volume of state support to the
Republic of Tuva from the federal budget for 2020]. Official portal of the Government of the Republic of Tuva [online]. Available at:
http://gov.tuva.ru/press_center/news/economy/4178 4 (access date: 02/15/2022). (In Russian)
2. Larin V. Malaja gidrojenergetika Rossii [Small hydropower of Russia]. State Information Statistics in the field of energy supply and improvement of energy safety [online]. Available at: https://gisee.ru/articles/alternate/24815 (access date: 02/15/2022). (In Russian)
3. Asaul A.N., Asaul M.A., Levin Yu.A., Sevek V.K. Konkurentnye preimushhestva i infrastrukturnye ogranichenija v Respublike Tyva: vyzovy vremeni [Competitive advantages and infrastructural constraints in the Republic of Tuva: challenges of time]. ECO. 2020, No.9. Pp. 156-168. DOI: 10.30680/ESO0131-7652-2020-9-156-168. (In Russian)
4. Sevek V.K., Badarchi Kh.B. Analiz prigranichnyh regionov Sibirskogo federal'nogo okruga Rossii po urovnju social'no-jekonomicheskogo razvitija (na primere Respubliki Tyva) [Analysis of the border regions of the Siberian Federal District of Russia by the level of socio-economic development (on the example of the Republic of Tuva)]. Urals' Agrarian Journal. 2019. No 4 (183). (In Russian)
Севек Вячеслав Кыргысович, доктор экономических наук, профессор, декан экономического факультета Тувинского государственного университета, Кызыл, Россия, email: [email protected].
Севек Шончалай Вячеслав уруу, аспирант кафедры экономики и менеджмента Тувинского государственного университета, Кызыл, Россия, e-mail: [email protected].
Vyacheslav K. Sevek, Doctor of Economics, Professor, Dean of the Faculty of Economics, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: [email protected].
Shonchalay V. Sevek, postgraduate, Department of Economics and Management, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: [email protected].
Статья поступила в редакцию 03.06.2022
