Размещено на http://www.allbest.ru/

О перспективах развития "малой" энергетики

В.Г. Семенов

Введение

В электроэнергетике к объектам "малой" энергетики относятся электростанции установленной мощностью до 25 МВт. В Российской Федерации имеется более 50 тыс. таких стационарных электростанций суммарной мощностью около 20 тыс. МВт. Большей частью это дизельные станции, обеспечивающие энергоснабжение удаленных поселений и изолированных потребителей.

В последние годы увеличиваются темпы ввода малых электростанций в неизолированных районах для обеспечения тепло- и электроэнергией новых объектов капитального строительства, включая жилые комплексы и промышленные предприятия.

Суммарные объемы вводов составляют до 1 тыс. МВт в год, что сопоставимо с увеличением мощности федеральных электростанций большой мощности. В большинстве случаев выбор в пользу малых ТЭЦ определяется сложностью и высокой стоимостью подключения объектов к объединенным электрическим сетям.

Регулярно предпринимаются попытки противопоставить "большую" и "малую" энергетику, на самом деле их противопоставление лишено смысла и в большинстве развитых стран они разумно дополняют друг друга. Выбор мощности источника должен определяться конкретными особенностями территориальной энергосистемы и подключенной нагрузки

Энергоснабжение изолированных районов

До 70% территории России не охвачено федеральными электрическими сетями, соответственно эти районы являются приоритетными для развития "малой" энергетики, т.к. для нее просто нет альтернативы. Себестоимость производства электрической энергии в этих районах чрезвычайно высока (до 20-40 руб./кВтч) и определяется в основном стоимостью привозного топлива. Вот откуда надо начинать энергосбережение.

Именно в этих районах наиболее перспективно использование местных возобновляемых энергоресурсов: энергии солнца, ветра, водных потоков, биомассы и т.д. Учет огромной экономии бюджетных средств при сокращении затрат на "северный завоз", компенсацию разницы в тарифах и стоимости топлива, жилищные субсидии сделает проекты быстроокупаемыми.

Необходима значительная предварительная инжиниринговая работа, которую не возьмет на себя частный бизнес: оценка фактических нагрузок; отбор типовых вариантов; оценка проектов энергосбережения, снижающих потребную мощность энергоисточников; "упаковка" однотипных проектов в общий инвестиционный проект, охватывающий несколько мелких муниципалитетов. Осуществление проектов возможно на принципах перфоманс-контрактов с оплатой инвестиционных затрат из экономии бюджетных средств. Объединение мелких проектов в относительно крупные позволит решить проблему окупаемости ремонтных баз и снижения стоимости обслуживания.

Автономные источники мощности на крупных ТЭЦ

При крупных авариях в электрических сетях с полным отключением ТЭЦ и потерей собственных нужд возникают проблемы сохранения работоспособности теплоснабжения и запуска станций. В период морозов даже кратковременное (на 2-3 секунды) отключение насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя, может привести к вскипанию теплоносителя в некоторых точках системы теплоснабжения и разрушающим гидравлическим ударам при последующем пуске насосов. Целесообразно на каждой крупной ТЭЦ иметь газотурбинные блоки, выделенные в отдельное здание (как отдельная малая ТЭЦ) и обеспечивающие электрическую нагрузку собственных нужд, включая бесперебойную работу насосов и пиковых водогрейных котлов, а также подогрев резервного топлива.

Функционирование этих блоков в базовом режиме в течение отопительного периода позволит не только увеличить установленную мощность ТЭЦ, но и обеспечить пуск станции с "0" при отключении ее по любым причинам, а также смягчение последствий такой аварии для системы теплоснабжения. Гарантированное сохранение циркуляции теплоносителя, работоспособность пиковых водогрейных котлов с возможностью перехода на резервное топливо должны обеспечиваться при любых повреждениях основного оборудования крупных ТЭЦ, это гораздо дешевле полного резервирования тепловыми сетями.

Малые ТЭЦ промышленных предприятий

С точки зрения электроснабжения промышленное предприятие представляет из себя набор близко расположенных электропотребляющих установок. Возможность распределения весьма большой мощности на низком генераторном напряжении предопределяет высокую конкурентоспособность промышленных ТЭЦ по сравнению с системами электроснабжения общего пользования, включающими в себя высоковольтное оборудование и протяженные сети.

Наиболее эффективно строительство собственных ТЭЦ для предприятий круглосуточного цикла, использующих в производстве термические процессы. Паром или горячими газами, образующимися при выработке электроэнергии, может обеспечиваться пропарка, подогрев материалов или их сушка. Для получения пара используются паротурбинные установки как гораздо более долговечные. Газотурбинные агрегаты используются при наличии на предприятии сухих высокотемпературных термических процессов. Важна первичная проработка таких проектов и обеспечение доступности информации по ним.

Подключение к промышленным ТЭЦ тепловой нагрузки новых жилых микрорайонов также часто более целесообразно по сравнению со строительством энергоисточников в зоне жилой застройки. Законом "О теплоснабжении" введены ограничения на прекращение деятельности по теплоснабжению, это снижает риски энергоснабжения от частных промышленных предприятий, для которых энергетика не является основным видом деятельности. энергоснабжение автономный мощность

Малые ТЭЦ общего пользования

В городах с крупными теплоэлектроцентралями малые ТЭЦ общего пользования обычно не конкурентны из-за низкого электрического КПД и больших удельных затрат на единицу прироста мощности. Надстройка электрогенерацией котельных, находящихся в зоне тепловых сетей крупной ТЭЦ, менее целесообразна, чем закрытие котельных или перевод их в пиковый режим для совместной работы с ТЭЦ. Надстройка или замещение котельных, находящихся вне зоны действия крупных ТЭЦ, целесообразна при наличии дефицита электрической мощности.

Строительство новых ТЭЦ должно осуществляться по результатам разработки схем теплоснабжения с учетом требований энергоэффективности, надежности и управляемости. Пока же наблюдается расширение практики хаотичного строительства энергоисточников не в целях развития энергосистем, а для обеспечения максимальной прибыли от продажи построенной коммерческой недвижимости.

Наиболее предпочтительно строительство малых ТЭЦ в небольших городах, имеющих перспективы развития. Затраты на строительство энергоисточника могут оказаться ниже затрат на новые электрические сети. Законом "О теплоснабжении" формализован механизм, позволяющий новым ТЭЦ претендовать также на существующую тепловую нагрузку.

Пиковые электростанции

Единая энергосистема, задуманная для энергоснабжения регионов, республик и стран, которые находятся во многих часовых поясах, обеспечивает сегодня, в основном, потребителей Европейской части России, имеющих разницу во времени до двух часов. Обострилась проблема обеспечения пиковых электрических нагрузок, т.к. мощности гидроэлектростанций в европейской части России совершенно недостаточно для регулирования пикового электропотребления.

В последние годы кардинально изменилась и структура электропотребления с увеличением коммунально-бытовой нагрузки и преобладанием вечернего пика. Еще в 80-х гг. прошлого века кроме мер по выравниванию графиков потребления электрической мощности планировалось создание в Европейской части страны сети пиковых электростанций, расположенных непосредственно в центрах нагрузок. Эти планы не были реализованы (построено всего несколько объектов), и только после аварии 2005 г. в Москве было создано предприятие "Мобильные газотурбинные электростанции", осуществившее еще несколько проектов строительства пиковых мобильных энергоисточников.

Неравномерность графика нагрузок потребовала перевода в маневренный режим работы практически всех крупных тепловых электростанций, что значительно ухудшило показатели их работы, включая удельные расходы топлива и себестоимость производства. Организации, строящие малые ТЭЦ, рассчитывают на полную их электрическую загрузку по тепловому графику, в том числе в ночное время. Тем самым, при положительном эффекте когенерации все сильнее сказывается негативный эффект ночной разгрузки паротурбинных блоков крупных ТЭС, не имеющих возможности быстрого отключения и включения (при снижении нагрузки их приходится оставлять в горячем вращающемся резерве).

Чрезвычайно дорого продолжать практику обеспечения пиковых электрических нагрузок за счет увеличения мощности федеральных электростанций и сетей. Гораздо более дешевый вариант - массовое строительство пиково-резервных электростанций на территории центров питания и у потребителей. Их же можно использовать для обеспечения жизнедеятельности особо важных объектов при крупных авариях.

Очень перспективен вариант использования в качестве пиковых электростанций малых ТЭЦ, строящихся как надстройка существующих котельных либо работающих совместно с котельными. Ликвидируются все противоречия между "большой" и "малой" энергетикой: малый электрический КПД компенсируется полезной утилизацией тепловой энергии; снижение тепло- потребления в теплое время сопровождается снижением электропотребления, и малые ТЭЦ могут в этот период вообще отключаться; отключение электрогенерации во внепиковый период суток позволяет меньше разгружать базовые ТЭС.

Действующий сегодня механизм функционирования рынка мощности и электроэнергии пока еще не позволяет правильно оценить общесистемную эффективность вариантов обеспечения пиковых нагрузок и гарантировать возврат инвестиций в пиковую генерацию. Повышенную плату за мощность имеют только новые электростанции, включенные в долгосрочные договора поставки мощности (ни одной пиковой ТЭС), а плата за подключение новых потребителей используется только на строительство электрических сетей и подстанций.

Несмотря на общее понимание важности пиковых электростанций малой и средней мощности, особенно для энергоснабжения городов, имеющих большую неравномерность электропотребления, эта тема отсутствует даже в Энергетической стратегии России.

В такой гораздо более богатой стране как США уделяется серьезное внимание пиковым источникам и, например, все больницы в период пикового потребления переходят на электроснабжение от собственных резервных электростанций.

Обеспечение годовых максимумов электропотребления

Кроме административных и экономических механизмов снижения зависимости электропотребления от погодного фактора, необходимо предусматривать и строительство электростанций обеспечения зимнего максимума (ЭЗМ). Так как число часов работы этих электростанций не будет превышать 500 ч в год, и в основном они вообще будут простаивать, требования к их КПД могут быть очень низкими. Можно использовать блочные станции на основе отечественных списанных авиационных двигателей, которых накопилось на авиационных заводах тысячи.

В периоды максимальных зимних нагрузок сказывается и дефицит сетевого газа, поэтому можно сразу предусматривать дешевый вариант строительства электростанций только на жидком топливе (тем более, отечественных двухтопливных двигателей не существует).

Мощность таких электростанций в большинстве случаев не будет превышать 25 МВт, т.к. размещение их в центрах нагрузок позволит получить существенную экономию по мощности высоковольтных электрических сетей.

Заключение