Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уральский государственный технический университет

Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской области

Данилов Н.И., Евпланов А.И., Щеклеин С.Е.

Необходимость повышения коммерческой эффективности электроэнергетического комплекса области в связи с реструктуризацией приводит к необходимости решения следующих проблем /1,2 /.

1. Ликвидации низкоэффективных потребителей и снабжающих их электрических сетей. Для Свердловской области, где имеется около 2000 мест проживания людей, около 500 населенных пунктов оказываются в зоне низкой экономической эффективности - снабжение энергией данных потребителей требует создания автономных энергоисточников.

2. Имеющаяся тенденция роста стоимости органического топлива с одной стороны и, имеющийся на территории области потенциал нетрадиционных источников энергии с другой стороны позволяют ставить вопрос о восстановлении и сооружении широкой сети установок НИВИЭ (нетрадиционных и возобновляемых источников энергии).

Указанному обстоятельству способствует невысокий уровень инвестиций в сооружение установок НИВИЭ малой мощности, что позволяет широко развивать частные и коллективные формы собственности на энергоисточники.

Оценка экономической эффективности использования НИВИЭ должна производиться с учётом снижения (до полного сокращения) затрат на содержание низкоэффективных сетей и замещение жидкого топлива.

Потенциал малой энергетики Свердловской области.

1. Малая гидроэнергетика.

На территории области протекает более 18 тысяч рек и речек. Имеется более 100 водоёмов с объёмом воды выше 1 млн.мі; большая часть из них имеет регулируемый водосброс.

Гидрологический потенциал характеризуется следующими особенностями:

* наличием рек большими дебитами и малыми перепадами высот по длине русла;

* наличием рек с малыми дебитами и значительными перепадами высот;

* наличием большого количества искусственных водоемов (прудов) с регулируемым водосбросом небольшой высоты (2 - 10 м);

* значительной годовой неравномерностью дебита рек.

Указанные факторы осложняют требуют детального обоснования использования энергии рек. В области действует лишь одна ГЭС - Верхотурская установленной мощностью 7 МВт.

электроэнергетический реструктуризация гидроэнергетика торф

Рис.1. Микро ГЭС 10 кВт (МНТО "ИНСЭТ")

Однако научные разработки последних лет по совершенствованию энергетической техники для мини и микро ГЭС позволяют ставить вопрос о восстановлении заброшенных мини ГЭС области (В-Сысертская, Алапаевская, Афанасьевская, Ирбитская - 180 кВт, Речкаловская - 400 кВт и др.) и сооружении ряда новых мини и микро ГЭС /3,4/.

Возможные пункты строительства новых ГЭС на существующих гидротехнических сооружениях приведены в табл.1.

Таблица 1. Перечень гидротехнических сооружений с ожидаемым уровнем мощности выше 1000 кВт

В целом по области существующие гидротехнические сооружения позволяют использовать потенциал мини ГЭС на уровне ~ 200-250 МВт при величине капитальных вложений 10-15 т.руб/кВт. установленной мощности.

Использование потенциала микро ГЭС для рек, берущих начало вблизи 60-го градуса восточного меридиана (отроги Уральского хребта) может быть оценено на уровне от 10 до 50 МВт.

При КИУМ ГЭС на уровне = 0,30ч0,35, характерном для изменения водостока рек области годовое производство электроэнергии возможно в объёмах 300 -500 млн.кВт.ч, что эквивалентно экономии 100-160 тыс.т.у.т./год. На территории области имеются предприятия, осуществляющие выпуск оборудования для ГЭС малой мощность (Уралгидромаш, Уралэлектротяжмаш и др.).

2. Ветровая энергетика.

Область характеризуется достаточно неравномерным распределением ветровых потоков по территории /5/. В табл.2 приведены данные по среднегодовым и среднемесячным скоростям ветра для ряда точек на территории.

Таблица 2.

Рис.2 Ветроэнергетическая установка мощностью 4 кВт (НПК "Ветроток"- ОАО "Завод промавтоматики")

К зонам высоких ветров могут быть отнесены вершины отрогов Уральского хребта (г.Благодать, г.Качканар, г.Магнитная и др.), где среднегодовые скорости ветра находятся на уровне (5,5 - 10) м/с и прилегающие к Свердловской области с севера области Северо-Сосьвинской возвышенности, где среднегодовая скорость ветра оценивается на уровне 6-12 м/с.

При указанных скоростных напорах ветра удельная мощность территорий составляет: от 1 МВт/кв.км (скорость ~ 3-4 м/с) до 4 МВт/кв.км (скорость ~ 8 м/с) КИУМ ВЭУ для гористой части территории области ожидается на уровне 0,4-0,5, что соответствует производству электроэнергии от 4 млн кВт.ч/кмІ.год до 16 млн.кВт.ч/кмІ.год.

Для ВЭС расположенной в заселенной равнинной части области при площади 1 кмІ (10 установок Ч 100 кВт) годовая экономия топлива составит от 1400 т.у.т./год на одну ВЭС.

Для ВЭС расположенных на вершинах гор ~ 4000,0 т.у.т./год.

При площади области ~ 194 тыс.кв.км и использовании под сооружение ВЭС только 10% горной части территории (~ 0,5%) возможная мощность ВЭС оценивается на уровне 200 МВт, с производством электроэнергии 0,6 -0,8 млрд.кВт.ч/год при уровне капитальных вложений 20-30 тыс.руб./кВт.

Указанное производство энергии эквивалентно экономии органического топлива в объёмах 0,2 -0,3 млн.т.у.т./год.

Целесообразно рассматривать возможность широкого использования ветронасосов в быту и в сельском хозяйстве.

Работы по созданию и внедрению ветроэнергетического оборудования ведутся в рядом предприятий Свердловской области при активном участи научных работников и студентов УГТУ.

3. Биоэнергетика.

Существующие технологии получения биогаза из отходов животноводства /6/ для Свердловской области позволяют сделать следующую оценку (табл.3).

Таблица 3.

Что соответствует экономии органического топлива: ~ 370 тыс.т.у.т./год.

Несмотря на кажущуюся незначительность этой экономии целесообразно сооружение биогазовых станций на площадках крупных хозяйств (табл.4).

Таблица 4.

Использование биогаза возможно, как для производства тепловой, так и электрической энергии. В последнем случае используются ДВС с генератором электроэнергии.

4. Использование торфа.

Запасы торфа на территории области оцениваются на уровне 7678 млн.тон 40%-влажности, что соответствует ~ 2000 млн.т.у.т.

Наибольшие запасы торфа сосредоточены в следующих районах (табл.5).

Таблица 5.

В Свердловской области добыча и использование торфа практически свернуты. Если в 1987 году его добывалось около 3,600 млн.т/год, то в 1999 добыча снизилась до 0,135 млн.т.

Использование торфа сопряжено с необходимостью совершенствования технологии его добычи, осушки, приготовления брикетов и полубрикетов, совершенствования технологий использования (включая газогенераторную технику).

Реально торфяные предприятия области способны при соответствующих условиях обеспечить замену на торф дров и привозного угля для частных потребителей и мелких котельных, а в перспективе и для ряда ведомственных ТЭЦ и ЭС АО "Свердловэнерго".

Возможные объёмы производства торфа в течение 5 лет могут составить не менее 1,5 млн.т.у.т./год.

5. Потенциал сбросной теплоты энергетики, промышленный и коммунально-бытовой сфер.

Ежегодные объёмы потребления топлива прямого использования, тепловой и электрической энергии в энергетике, промышленный и коммунально-бытовой сферах области достигают 30-35 млн. т.у.т.

Существующие технологии их использования, приводят к образованию больших количеств низкопотенциальных тепловых сбросов предприятий в окружающую среду через системы оборотного водоснабжения, вентиляции, с теплотой шлаков и золы, сбросных вод электростанций и пр. Энергетический потенциал сбросной теплоты достигает 10-15 млн. т.у.т./год, т.е. составляет почти половину всего поступающего на территорию топлива.

Имеющийся в мире опыт использования сбросной теплоты при помощи тепловых насосов показывает, что не менее 30% этой энергии может быть возвращено в хозяйственный оборот при капитальных вложениях не более 30 тыс.руб./кВт (тепл.).

Для Свердловской области это соответствует ежегодной экономии 3-5 млн.т.у.т.

6. Лесопромышленный комплекс.

Объём производства древесины в Свердловской области составил в 1990 году около 10 млн.мі/год.

На всех стадиях заготовки и переработки древесины в виде щепы, стружки, опила и т.п. образуется и практически не используется до 5 млн.мі/год, что эквивалентно около 3 млн.т.у.т./год.

Использование данного энергетического потенциала возможно лишь при разработке технологий подготовки и использования отходов древесины например путём переработки их в термических газогенераторах или биореакторах.

Возможно прямое ожигание отходов в топках мини и микро ТЭЦ и в котлах с кипящим слоем для ЭС большой мощности.

В настоящее время объёмы лесозаготовки и лесопереработки снизились до ~ 2,50 млн.мі/год из них ~ 1,5 млн.мі/год для целей энергопотребления.

Общий потенциал нетрадиционных и возобновляемых источников энергии и нетрадиционных топлив представлен в табл.6.

Таблица 6.

Выводы

1. Потенциал НИВИЭ области позволяет снизить потребление органического топлива до 5-8 млн.т.у.т.в год.

2. Анализ показывает, что полное использование потенциала НИВИЭ позволит обеспечить устойчивое энергообеспечение свыше 40% децентрализованных и удалённых потребителей.

3. При поддержке правительства области на территории развернуто производство и подготовка к внедрению установок ветроэнергетики ( 4, 16, 30 кВт), солнечных коллекторов, газогенераторной техники, оборудования малой гидроэнергетики.

На базе УГТУ создан учебный полигон нетрадиционных и возобновляемых источников энергии /7/.

4. Развертывание работ по НИВИЭ затруднено отсутствием правовой базы, стимулирующей их создание и внедрение.

Список литературы

1. Щеклеин С.Е. Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии при реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской области. "Энергетика региона", Екатеринбург, №2, 2001.

2. Данилов Н.И., Щеклеин С.Е., Велкин В.В., Шестак А.Н., Малетин А.П. Возобновляемая энергетика - альтернативная в электрификации удаленных районов. Эффективная энергетика, Изд. УГТУ, 2001.

3. Борисова С., Темнова Е., Трошкова А., Щеклеин С.Е. Возможности гидроэнергетического потенциала Свердловской области для развития малой гидроэнергетики региона. Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Изд. УГТУ, 2001.

4. Vlasov V.V., Sheklein S.E. Forecasting of technical and economic parameters of small hydroelectric power stations. Tbilisi, 2001.

5. Власов В.В., Глушкова Е.В., Лабецкий С.М., Немихин Ю.Е., Салаев С., Фирстов С., Щеклеин С.Е. Исследования статистических характеристик ветровых потоков и ветроэнергетического производства для зоны резко - континентального климата. Энерго- и ресурсосбережение, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Изд. УГТУ, 2001.

6. Велькин В.И. Применение биореакторов для комплексного использования субстрата. Всероссийская конференция "Техноген-2001", Екатеринбург, 2001.

7. Тягунов Г.В., Щеклеин С.Е., Велькин В.В., Егоренко С.А., Немихин Ю.Е. Учебный полигон нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в УГТУ. Эффективная энергетика, Изд.УГТУ, 2001.

Размещено на Allbest.ru