Распределенная генерация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распределенная генерация

Введение

В настоящее время промышленно распределённое производство энергии подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т.д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения.

В качестве дополнительных источников электроэнергии могут применяться как средства альтернативной энергетики (солнечные батареи, ветровые генераторы, топливные элементы), так и традиционные когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности. В последнем случае благодаря расположению когенерационных установок непосредственно у потребителей, становится возможным использование не только вырабатываемой электроэнергии, но и побочной тепловой энергии на нужды отопления, горячего водоснабжения или абсорбционного холодоснабжения самого владельца КГУ или сторонних потребителей, расположенных поблизости. Это позволяет добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии).

Главными факторами, стимулирующими развитие распределенной генерации, являются:

· адаптация потребителей к рыночной неопределенности в развитии электроэнергетики и в ценах на электроэнергию; это способствует снижению рисков дефицита мощности и повышению энергетической безопасности;

· повышение адаптационных возможностей самих ЭЭС к неопределенности рыночных условий развития экономики и снижение тем самым инвестиционных рисков;

· появление новых высокоэффективных энергетических технологий (ГТУ и ПГУ);

· рост доли газа в топливоснабжении электростанций;

· ужесточение экологических требований, стимулирующее использование ВИЭ (гидроэнергии, ветра, биомассы и др.) при протекционистской политике государств[1].

электроэнергия альтернативный генерация

1.Распределенная генерация

Распределённое производство энергии (англ. Distributed power generation) -- концепция строительства источников энергии и распределительных сетей, которая подразумевает наличие множества потребителей, производящих тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а также направляющих излишки в общую сеть (электрическую или тепловую)[2].

Данная концепция подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения[2].

В качестве дополнительных источников электроэнергии могут применяться как средства альтернативной энергетики (солнечные батареи, ветровые генераторы, топливные элементы), так и традиционные когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, работающие на природном газе (как на наиболее чистом виде топлива). В последнем случае благодаря расположению когенерационных установок непосредственно у потребителей, становится возможным использование не только вырабатываемой электроэнергии, но и побочной тепловой энергии на нужды отопления, горячего водоснабжения или абсорбционного холодоснабжения самого владельца КГУ или сторонних потребителей, расположенных поблизости. Это позволяет добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии) [2].

При этом в системе «потребитель -- местный источник энергии» регулярно возникают дисбалансы между производством и потреблением энергии или между потребностью в её видах, например:

Мощность солнечных батарей и ветрогенераторов изменяется в зависимости от погодных условий, а потребление

· электроэнергии от погоды может не зависеть или изменяться в противоположную сторону.

· В зимнее время потребление тепловой энергии остается постоянно высоким, а потребление электроэнергии изменяется по времени суток.

Наличие подключения к общей электрической сети позволяет компенсировать недостаток электроэнергии за счет её потребления от общей сети, а в случае избыточного производства электроэнергии собственным источником - выдавать её в сеть, с получением соответствующего дохода.

Такой подход позволяет:

· Снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании.

· Уменьшить число, протяжённость и необходимую пропускную способность магистральных линий электропередачи.

· Смягчить последствия аварий на центральных электростанциях и главных линиях электропередач за счет наличия собственных источников энергии.

· Обеспечить взаимное многократное резервирование электрогенерирующих мощностей (частично).

· Снизить воздействие на окружающую среду за счет применения средств альтернативной энергетики, более полного использования потенциальной энергии ископаемого топлива.

Для реализации концепции распределённой энергетики необходимо выполнение ряда условий, в том числе:

1. Технических: наличия систем двустороннего учета, согласованная работа местных и центральных генераторов, соответствующие системы защит для всех вариантов работы местных и центральных генераторов, поддержание стабильности напряжения и частоты в общей сети.

2. Организационных: должно быть налажено взаимодействие между всеми участниками во избежание перегрузок генерирующих мощностей или строительства лишних, которые будут простаивать.

3. Правовых и экономических: должна быть предусмотрена юридическая возможность продажи потребителями избытков энергии собственной выработки, должен существовать развитый рынок электроэнергии или установлены экономически привлекательные для всех участников тарифы на генерацию, потребление и транзит электроэнергии.

Технологических : должны быть доступны экономически эффективные устройства для местного производства энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, когенерационные установки).

Полный отказ от мощных центральных электростанций и окончательная децентрализация электрогенерации в настоящее время невозможна как по экономическим соображениям, так и в связи со сложностью управления множеством объектов и их технического обслуживания, необходимостью постоянного поддержания баланса генерации и потребления, необходимостью наличия резервных мощностей[2].

2.Категории распределенной генерации в России

Распределенной генерацией можно считать те объекты, которые находятся вблизи конечного потребления, вне зависимости от того, кто является их владельцем. На сегодняшний день в России можно выделить три категории генерирующих мощностей, которые подпадают под широкое определение распределенной генерации:

· блок-станции, источник электрической (иногда тепловой) энергии, расположенный на территории или в непосредственной близости от промышленного предприятия и принадлежащий владельцам этого предприятия на правах собственности или ином законном основании, например праве аренды. Блок-станции, как правило, выгодны их владельцам, поскольку могут функционировать за счет побочных продуктов основного производства (попутный или доменный газ и т.п.);

· теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). ТЭЦ и централизованное теплоснабжение населенных пунктов были гордостью советской энергетики. И действительно, комбинированное производство электроэнергии и тепла повышает коэффициент использования топлива (КИТ) в среднем на 30%. На фоне этого эффекта существенные затраты и неудобства при сооружении и эксплуатации теплосетей становятся приемлемыми. Это одна из причин, по которым когенерация широко пропагандируется и поощряется сейчас на Западе;

· объекты малой и средней генерации, в числе которых газотурбинные и газопоршневые станции, а также пока еще малочисленные в России электростанции на возобновляемых источниках электроэнергии (ВИЭ).

При этом распространение малой и средней генерации во владении конечных потребителей в мире в последнее время идет весьма активно. Так, по данным одного из ведущих производителей оборудования для такого рода объектов - фирмы «Катерпиллер», к настоящему моменту ею поставлено и установлено 14600 ГТУ и ПГУ различной мощности по всему миру. Состав заказчиков такого оборудования весьма разнообразен - от военных аэродромов до целлюлозно-бумажных комбинатов. И это только один из трех ведущих производителей[3].

3.Причины популярности распределенной генерации

Уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения - общемировая тенденция. Сюда следует добавить и такие факторы, как потеря доверия к государству в целом и к энергокомпаниям в частности. Выгоды, которые распределенная генерация приносит ее владельцам, очевидны, но эффекты присутствия таких объектов положительны и для системы энергоснабжения в целом.

Вот основные причины привлекательности распределенной генерации:

· Повышение энергоэффективности за счет возможного производства электроэнергии и тепла с использованием единого источника первичной энергии:

· Снимается необходимость реконструкции и строительства новой сетевой инфраструктуры.

· Наличие источников напряжения в непосредственной близости от нагрузки увеличивает надежность энергоснабжения, способствует поддержанию должных уровней напряжения в сети и снижает риск потери устойчивости.

· Снижаются потери в сетях и перетоки реактивной мощности.

· Финансовые риски, связанные с объектами малой и средней генерации, намного ниже, чем для объектов с большой установленной мощностью.

· Снижается уязвимость от террористических атак, т. к. защита распределенной генерации от такого рода диверсий интегрирована с охраной самого промышленного предприятия.

· Предсказуемость затрат на энергоснабжение.

· Повышение надежности энергоснабжения для владельца собственного источника электроэнергии, ведь большинство перерывов в энергоснабжении связано с нештатными ситуациями в сетевом хозяйстве.

Возможность расширения производства на предприятии, т.к. нет необходимости ждать развития инфраструктуры поставщиками электроэнергии. По закону сетевой

· компании дано право осуществлять технологическое присоединение с отсрочкой в два года. Также отпадает необходимость оплаты технологического присоединения к сетям[3].

4.Проблемы интеграции распределенной генерации в электроэнергетическую систему

Основными проблемами интеграции распределенной генерации в электроэнергетическую систему являются (рис 5):

· Трудности режимного управления энергосистемой ;

· повышение напряжения в распределительной сети ;

· избытки мощности и проблемы регулирования частоты ;

· реверсивные потоки мощности в сетях низкого и среднего напряжения;

· обеспечение устойчивости энергосистемы при отключении большого числа установок ;

· обеспечение изолированной работы всех типов установок ;

· сложность обслуживания фидеров с активными потребителями и установками распределенной генерации[5].

Рис.1 Проблемы интеграции распределенной генерации в электроэнергетическую систему

Заключение

Тенденции развития электроэнергетики в мире связаны не только с ростом масштабов производства электроэнергии на традиционных крупных электростанциях, но и с увеличением доли распределенной генерации. Эти тенденции определяются появлением новых высокоэффективных энергетических технологий, ростом доли высококачественных видов топлива, ужесточением экологических требований, стимулирующем использованием ВИЭ при протекционистской политике государств.

Мировые тенденции органичного сочетания централизованной и распределенной генерации характерны и для России. Более половины территории России не электрифицировано вообще, и здесь распределенная генерация как нельзя кстати. Климатические и географические особенности порождают более высокую, чем в других странах, потребность в электроэнергии и тепле. Огромные расстояния в совокупности низкой плотностью населения делают централизованное энерго - и теплоснабжение очень дорогим. А доступность энергоресурсов, дополненная прочими достоинствами распределенной генерации, делают ее весьма привлекательной.

Рост доли распределенной генерации в ЭЭС не только имеет положительные стороны, но и создает определенные технические проблемы, которые связаны с изменением свойств систем, возможностей управления ими в нормальных и аварийных условиях. Эти проблемы решаемы, однако при этом усложняется диспетчерское и автоматическое управление ЭЭС, требуется разработка новых математических моделей по обоснованию развития ЭЭС и систем электроснабжения, анализу их режимов и управлению ими. В данной работе были рассмотрены три режима подключения отдельных генерирующих блоков к системе и представлен пример решения проблемы с передачей энергии в сеть.

Список литературы

1.Тригенерация, когенерация и мини-ТЭЦ http://www.combienergy.ru/stat983.html

2.Википедия свободная эециклопедия https://ru.wikipedia.org/wiki/Распределённая_энергетика

3.Джек Нюшлосс, И.Ю. Ряпин Некоммерческое партнёрство инженеров http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5371

4.МОХЛ энергетика-решения на оборудовании МОХА для энергетики http://power.moxa.ru/tehnologii/microgrid/.

Размещено на Allbest.ru