Не так уж хороша большая энергетика россии. Энергетика как большая система Малая энергетика имеет свои плюсы
Энергетика — включает в себя хозяйственно-э кономическую деятельность человека, объединяющиую естественные и искусственные подсистемы, служащие для распределения и использования энергетических ресурсов. Цель энергетики - это обеспечение всех видов производства энергией путём преобразования природной первичной энергии во вторичную, скажем в электрическую или тепловую энергию. Такое преобразование претерпевает несколько стадий:
1.получить и концентрировать энергетические ресурсы, например - добыть, переработать и обогатить ядерное топливо;
2.перед ать эти ресурсы к энергетическим установкам, например доставить мазут на тепловую электростанцию;
3.преобразовать первичную энергию во вторичную при помощи электростанций, например химическую энергию угля преобразовать в электрическую или тепловую;
4.пер едать вторичную энергию потребителям, например по линиям электропередачи.
Структура энергетики включает в себя следующие понятия: электроэнергетика, теплоснабжение, энергетическое топливо и энергетические системы.
Электроэнергетика — это подсистема энерг етики, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и доставкой ее потребителям по линии электропередачи. Основными её элементами являются электростанции. Электроэнергетика может быть традиционной и нетрадиционной.
Традиционная электро энергетика хорошо и давно зарекомендовала себя как основной поставщик электроэнергии на традиционных электростанциях, где электрическая мощность превышает 1000 Мвт. Традиционная электроэнергетика имеет несколько направлений, таких как: тепловая энергетика, гидроэнергетика и ядерная энергетика.
Тепловая энергетика производит электроэнергию на тепловых электростанциях, которые делятся на:
Паротурбинные электростанции, где энергия преобразуется с помощью паротурбинной установки;
Газотурбинные электростанции, где энергия преобразуется с помощью газотурбинной установки;
Парогазовые электростанции, где энергия преобразуется с помощью парогазовой установки.
Гидроэнергетика производит электроэнергию на Гидроэлектростанциях (ГЭС) при помощи энергии водного потока .
Ядерная энергетика производит электроэнергию на Атомных электростанциях (АЭС)при помощи энергии цепной ядерной реакции, например урана.
Нетрадиционная электроэнергетика основана на обычных традиционных принципах, отличие лишь в том, что первичной энергией служат ветряные, геотермальные. Нетрадиционную энергетику отличает экологическая чистота и то, что на нее затрачиваются очень большие расходы, например, чтобы построить мощную солнечную электростанцию нужны очень дорогостоящие зеркала огромных размеров. Приоритетными направлениями нетрадиционной электроэнергетики являются
Малые гидроэлектростанции, солнечная энергетика, геотермальная энергетика, ветровая энергетика, биоэнергетика,
Водородная энергетика, установки на топливных элементах, термоядерная энергетика.
К понятию "Малая энергетика " можно отнести электростанции с мощностью 30 МВт, агрегаты которых имеют мощность 10 МВт. Они работают на органическом топливе и к ним можно отнести газопоршневые и дизельные электростанции, а также газотурбинные установки с незначительной мощностью.
Электрические сети — это совокупность подстанций и различных распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи. Электрические сети предназначены для распределения и передачи потребителю энергии и они обеспечивают передачу мощности электростанций на большие расстояния. Также электрические сети преобразуют энергию на подстанциях и распределяют ее по всей территории вплоть до конечной точки получения электроэнергии электроприемниками.
Кроме электроэнергии для человека очень важна и тепловая энергия. Теплоснабжение играет очень важную роль в жизни современного человека. Для бытовых целей необходимо в помещения пользоваться и горячей водой и отоплением, ведь от этого зависит здоровье человека. Поэтому в развитых странах температурные условия в разных помещениях имеют свои правила и стандарты, которые могут быть соблюдены при постоянном обеспечении помещения горячей водой и отопления. Для промышленных предприятий иногда требуется специальный пар,имеющий давление от одного до трех МПа. Все это обеспечивает система, состоящая их следующих элементов:
котельной, теплоприёмника, например батареи водяного отопления, тепловых сетей, таких как трубопроводы пара или горячей воды.
Теплоснабжение может быть централизованным и децентрализованным. Централизованное теплоснабжение имеет разветвленную тепловую сеть, снабжающую таких крупных потребителей, как: заводы, жилые помещения, государственные учреждения. И при этом используются два вида источника. Это теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и котельные, которые в свою очередь делятся на: водогрейные и паровые.
Децентрализованное теплоснабжение - это такое теплоснабжение, которое совмещает в себя и источник теплоты и теплоприемник. Децентрализованное теплоснабжение может быть индивидуальным, в случае, если у здания есть собственная малая котельная или, если в каждом помещении используются отдельные отопительные приборы, например электрические. К видам децентрализованного отопления относятся: малые котельные и электричекие. А электрические делятся на: печное, прямое, теплонасосное и аккумуляционное.
К теплоснабжению также относятся и тепловые сети, которые представляют собой очень сложные инженерно-строительные сооружения, транспортирующие тепло с помощью воды, пара, теплоносителя от источника (ТЭЦ или котельной) непосредственно до потребителя. Магистральные теплопроводы подают горячую воду в населенные пункты от коллекторов прямой сетевой воды. К многочисленным ответвлениям магистральных теплопроводов присоединяется разводка к тепловым пунктам, где находится само теплообменное оборудование с регуляторами, которые в свою очередь и обеспечивают потребителей теплом и горячей водой. Чтобы обеспечить бесперебойное теплоснабжение во время аварий и ремонтов, и для повышения надежности теплоснабжения, тепловые магистрали котельных и соседних ТЭЦ соединяют перемычками с запорной арматурой. И так мы видим, что тепловая сеть любого города является очень сложным комплексом теплопроводов, самих источников тепла и его потребителей.
Энергетическое топливо является важным элементом структуры энергетики, так как добыча, переработка и доставка топлива жизненно необходима для людей. Существует два вида такого топлива - это органическое топливо и ядерное топливо. В свою очередь органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое. И каждое из них может быть естественным и искусственным. Доля органического топлива в мировой энергетике составляет 65 процентов, из которых 39 процентов приходится на уголь, 16 процентов - на природный газ, 9 процентов - на жидкое топливо.
К естественному газообразному топливу относится природный газ, а к искусственному - коксовый газ, доменный газ, продукты перегонки нефти, генераторный газ, синтез-газ и газ подземной газификации.
К естественному жидкому органическому топливу относится нефть, а к искусственному - продукты перегонки нефти: соляровое масло, керосин, бензин,мазут.
К естественному твёрдому органическому топливу относятся: каменный уголь, горючий сланец, биомасса, бурый уголь, антрацит, дрова, древесные отходы, растительное топливо.
А к искусственному твердому топливу можно отнести: кокс и полукокс, древесный уголь, углебрикеты, отходы углеобогащения.
Ядерное топливо как разновидность энергетического топлива получают из природного урана, добыча которого происходит в шахтах, открытых карьерах и способом подземного выщелачивания. После того как уран будет добыт, его отправляют на обогатительный завод для переработки, где после переработки 90 процентов побочного обедненного урана отправляют на хранение, а 10 процентов обогащаются до нескольких процентов (от 3,3 до 4,4 процента для энергетических реакторов). И уже обогащенный диоксид урана опять отправляется на завод и там из него делают таблетки в форме цилиндра и помещают их в четырехметровые герметичные циркониевые трубки, так называемые ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы).Потом их по несколько сотен объединяют в тепловыделяющие сборки(ТВС).Все это делается для обогащения урана, так как именно такой уран используется на АЭС.
К одним из элементов структуры энергетики относятся энергетические системы, включающие в себя энергетические ресурсы абсолютно всех видов, а также способы и средства для их получения, распределения, преобразования, и использования, и которые в конечном счете обеспечивают потребителей всеми видами энергии. К энергетическим системам относятся системы нефте- и газоснабжения, угольная промышленность, электроэнергетическая, ядерная энергетика и другие. И все эти системы в масштабах страны объединяются в единую энергетическую систему, которую иначе называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом.
В более узком смысле понятие энергосистемы подразумевает совокупность электростанций, включающих в себя и электрические и тепловые сети, которые скреплены друг с другом общими режимами непрерывных процессов преобразования, распределения и передачи тепловой и электрической энергии, что позволяет в конечном итоге осуществлять централизованное управление такой сложной системой. Наиболее распространенное и современное снабжение потребителей электроэнергией происходит от электростанций, которые строятся вблизи от потребителей и энергия передается по линиям электропередач. Если же электростанция находится на удаленном расстоянии, то передачу электроэнергии приходится осуществлять на усиленном напряжении и для этого нужно будет соорудить дополнительные подстанции. По электрическим линиям с помощью таких подстанций электростанции связываются друг с другом и работают параллельно на общую нагрузку. И таким же образом с помощью теплопроводов тепловые пункты объединяют между собой котельные и ТЭЦ. Все это в совокупности и называется энергосистемой, которая имеет следующие технико—экономические преимущества:
Обеспечение безопасности и надежности электрической и тепловой энергии для потребителя;
Снижение необходимой резервной мощности электростанций;
Значительное снижение стоимости электрической и тепловой энергии;
Повышение экономичности работы различных типов электростанций.
Мощность энергетических систем с каждым годом все более возрастает.
Среди крупнейших промышленных стран мира Россия - единственная страна, обеспечивающая не только себя топливно-энергетическими ресурсами, но и в больших объемах экспортирующая электроэнергию и топливо во все страны мира. Доля России в мировом балан се топливно-энергетических ресурсов велика и составляет по запасам природного газа более 40 процентов и занимает первое место, а по добыче и запасам нефти около 10 процентов и занимает третье место после США и Саудовской Аравии. Энергетика России - это важнейшее звено рыночной экономики страны. И производственная сфера деятельности и материальное производство зависят от свободных цен на энергоносители, которые приближаются к ценам мирового рынка. Россия является самой холодной страной нашей планеты, поэтому значительная часть энергии тратится на преодоление холода. К тому же из-за своей протяженности на 8 тыс.км приходиться тратить много энергии на грузовые и пассажирские перевозки. Поэтому в России ежегодно производится 19 т угольного топлива на человека.
Другая причина, из-за которой расходуется много энергии в России - это то, что в экономике страны очень много отраслей тяжелой индустрии, в которых преобладают преимущественно энергорасточительные технологии. И к тому же еще и происходят прямые потери эн ергии в производстве, быту, в сетях. Если бы можно было избежать таких потерь, то расход энергии в России снизился бы на 5-7 процентов.
А в данное время из-за таких причин расход энергии России в 2-3 раза больше, чем в странах Западной Европы и в США и в 4 раза больше, чем в Японии. Тем не менее, несмотря на такой большой расход энергии, Россия остается крупнейшей топливно-энергетической державой мира.
Среди крупнейших энергетических компаний наиболее известны: ФСК ЕЭС, ОГК-1, ОГК-4, Атомэнергокомплект, Ква дра-генерирующая компания (ТГК-4),ТГК-2, Кузбассэнерго, Кубаньэнерго, ТГК-11, Енисейская ТГК (ТГК-13), РКК Энергия им.С.П.Королева, Холдинг ТИТАН-2, Электроцентромонтаж, Дальневосточная РСК. Все эти компании являются крупнейшими поставщиками электроэнергии, основными задачами которых являются обеспечить предприятия материально-техническими ресурсами, их доставку, ремонт оборудования и тепловых сетей, в том числе и их строительство. На других компаниях остановимся несколько подробнее.
Холдинг МРСК — это х олдинговая управляющая компания, владеющая и управляющая дочерними и зависимыми обществами. Также в него входят научно-исследовательские, проектно-конструкторские институты. 100 филиалов, принадлежащих этой компании, расположены на огромной территории Российской федерации. Сама компания ОАО «Холдинг МРСК» была создана в октябре 2007 года и ей были переданы все акции многочисленных филиалов, распределенных по всей России.
На сегодняшний день по всем филиалам в общей сложности в обращении находится 43 116 90 3 368 акций, как привилегированных, так и обыкновенных. Также много очень акций, находящихся в обращении, принадлежат дочерним и зависимым обществам. Таких обществ в общей сложности - сорок семь. Кроме этого есть и одиннадцать контрольных пакетов, принадлежащих распределительно-сетевым компаниям, научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтам, а также строительным и сбытовым организациям. На капитальные инвестиции ОАО «Холдинг МРСК» с начала своей деятельности направил 185,6 млрд рублей. Более двух миллионов километров достигают общие линии электропередач, проложенные ОАО «Холдинг МРСК».Специалисты компаний Холдинга МРСК высокообразованные и перспективные молодые люди, средний возраст которых не превышает 30 лет.
Также очень солидная энер гетическая компания «КЭС-Холдинг» (ЗАО «Комплексные энергетические системы», КЭС), штаб-квартира которой находится в Москве. По данным журнала Forbes, компания за 2009 год была крупнейшей по размеру, несмотря на свой молодой возраст, рождением которой является 2002год.
Основной деятельностью компании является создание проектов в энергетике жилищно-коммунального хозяйства, которые работают в 22 регионах страны. Общая стоимость акций компании составляет 4 млрд.рублей. Электростанции, принадлежащие компании, выработали мощность около 16 тыс.МВт. Основная стратегическая цель КЭС-Холдинга создать эффективную энергетическую компанию, охватывающую все сегменты электроэнергетики. Для этого проводится огромная работа по консолидации профильных активов, по соверше нствованию системы управления бизнесом, по внедрению современных производственных технологий. Так как специалисты компании идут в ногу со временем, они уделяют большое внимание применению самых последних разработок в области информационных технологий для решения всех задач холдинговой компании.
Оператор российских атомных электростанций - это российская энергетическая компания ОАО «Концерн Росэнергоатом» , была образована 8 сентября 2001г. В концерн входят атомные станции и предприятия, оказывающие услу ги по их ремонту, эксплуатации и научно-технической поддержке. «Росэнергоатом» является ответственной организацией, отвечающей за обеспечение ядерной, пожарной и технической безопасности на всех этапах жизнедеятельности АЭС, в том числе в случае аварийных ситуаций. На сегодняшний день ОАО «Концерн Росэнергоатом» объединяет 10 российских АЭС с общей мощностью 23,24 ГВт (эл.). По производству электроэнергии концерн вышел на первое место среди генерирующих компаний в стране. Выпускаемый собственный ежемесячный журнал «Росэнергоатом» описывает все достижения и перспективы развития компании на ближайшие годы.
Владельцем большинства гидроэлектростанций страны является крупнейшая генерирующая компания по установленной мощности станций - ОАО «РусГидро» , штаб - квартира которой находится в Москве.
С началом реформ энергетической отрасли, компания была создана в декабре 2004г и на данный момент уставный капитал составил 290,3 млрд рублей.
В состав «РусГидро» входят две гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), т ри геотермальные станции на Камчатке, 55 гидроэлектростанций и единственная в стране приливная электростанция. Самая крупная электростанция в России -
Саяно-Шушенская ГЭС также принадлежит ОАО «РусГидро». В проектах 2011-13 годов планируется строительств о
Богучанского энергометаллургического комплекса мощностью 3000 МВт и Богучанского алюминиевого завода мощностью 600 тыс. тонн алюминия в год. На техническое перевооружение Саяно-Шушенской ГЭС планируется затратить около 58 млрд.руб. А также в планах - с троительство 4 малых ГЭС на Северном Кавказе и Алтае, Северной приливной электростанции в Мурманской области и двух геотермальных электростанций на Камчатке.
Оператором магистральных путей является российская энергетическая компания ОАО «ФСК ЕЭС» , созданная 25 января 2002г. как организация по управления единой общероссийской электрической сетью, целью которой будет задача по ее развитию и сохранению. Штаб - ква ртира в Москве. Приоритетными направлениями компании являются:
Поставка электрической энергии и подсоединение к электрической сети субъектов оптового рынка;
Возможность управления электрической сетью для всей территории Российской Федерации;
Технические п роверки за уровнем состояния электрических сетевых объектов;
Соблюдение контроля о возможном состоянии электрических сетей;
А также постоянное наблюдение за инвестиционной деятельностью в области развития единой общероссийской электрической сети.
ОАО «Инте р РАО ЕЭС» - одна из многих крупнейших энергетических холдинговых компаний, основным направлением которой является производство и продажа электроэнергии как в России, так и за рубежом. Товарооборот компании в 2010году составил 2 млрд евро, а чистая прибыль 290 млн евро.
С 2011 года ИНТЕР РАО контролирует акции ОАО «Мосэнергосбыт», ОАО «Петербургская энергосбытовая компания», а также ОАО «ОГК-1», ОАО «ОГК-3», ОАО «ТГК-11». Основными акционерами являются государственные организации.
А также ИНТЕР РАО имеет права на ряд распределительных активов за рубежом.
К 2020 г. ИНТЕР РАО планирует занять одно из первых мест среди крупнейших энергетических компаний Европы и мира.
ОАО «Башкирэнерго» — это региональная энергетическая компания России, созданная 30 октября 1992 г., штаб-квартира в городе Уфа. В состав компании входят: две гидроэлектростанции, десять ТЭЦ, одна ГРЭС, несколько малых и микроГЭС.
«Иркутскэнерго» — независимая от РАО «ЕЭС России» энергетическая компания,основанная в 1992г. с размером уставного к апитала 4766,8 млн руб. Такие крупные гидроэлектростанции как: Усть-Илимская ГЭС, Братская ГЭС, Иркутская ГЭС находятся под управлением «Иркутскэнерго». Кроме этого компании подчиняются 9 теплоэлектростанций, тепловые и электрические сети.
После принятых реформ РАО «ЕЭС России» была создана оптовая генерирующая компания № 1 (ОГК-1),в состав которой входят Каширская, Уренгойская, Пермская, Верхнетагильская, Нижневартовская и Ириклинская ГРЭС с общей мощностью 9531 МВт.
Крупнейшая энергетическая итальянск ая компания в мире - это Enel ОГК-5 , которая по праву занимает второе место в Европе по силе мощности. Основной деятельностью компании является распределение и продажа электроэнергии и газа. Компании принадлежит широкая сеть ТЭС, ГЭС и АЭС. Важной стратегической задачей компании является развитие экологически безопасного производства. Компания Enel самая первая в мире заменила традиционные механические счетчики на электронные приборы. Компания Enel управляет российской электростанцией Север-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге, имеет 59,8 процентов акций открытого акционерного общества под названием «Пятая генерирующая компания оптового рынка электроэнергии» («ОГК-5»).
Также созданная в результате реформы РАО «ЕЭС России»ОАО ОГК-4 — российская энергетическая ко мпания, зарегистрирована в Сургуте в марте 2005г. В ее состав входят: Шатурская ГРЭС, Смоленская ГРЭС, Березовская ГРЭС,
Сургутская ГРЭС-2, Яйвинская ГРЭС с суммарной мощностью 10 295 МВт.
Дествующая в дальневосточном регионе страны энергетическая комп ания - ОАО «Дальневосточная генерирующая компания» со штабом-квартирой в городе Хабаровске, зарегистрированна 19 декабря 2005г.
В состав ОАО «Дальневосточная генерирующая компания» входит: Благовещенская ТЭЦ, Амурская генерация,
Райчихинская ГРЭС, Приморс кая ГРЭС, Лучегорский топливно-энергетический комплекс, Нерюнгринская ГРЭС, Артемовская ТЭЦ, Владивостокская ТЭЦ-1, Приморские тепловые сети, Владивостокская ТЭЦ-2 и другие.
Новосибирскэнерго — одна из старейших российских энергетических компаний. В сос тав компании входят: 4 ТЭЦ в Новосибирске ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5.Также одна ГРЭС в Куйбышеве и Барабинская ГРЭС.
Еще одна компания, созданная в результате реформы РАО «ЕЭС России» - это АО «Фортум» - российская энергетическая компания, деятельность к оторой и производственные активы сосредоточены в Западной Сибири и на Урале.
95 процентов акций компании принадлежит финскому энергетическому концерну Fortum.
В состав компании входят: Челябинская ТЭЦ-1, Аргаяшская ТЭЦ, Няганская ГРЭС, Тобольская ТЭЦ, Челябинская ТЭЦ-2,
Челябинская ТЭЦ-3, Тюменская ТЭЦ-1, Тюменская ТЭЦ-2, Челябинская ГРЭС. А также дочерние компании: ОАО «Челябэнергоремонт»,ООО «ТГК-10-Инвест»,ОАО «Уральская теплосетевая компания»,ОАО «Уральская энергетическая Компания".
Ленэнерго - одна из Санкт-Петербургских энергетических компаний с уставным капиталом 1019 285 990 рублей.
Ленэнерго был создан 16 июля 1886 года императором Александром III. На сегодняшний день предприятие обслуживает электроэнергией город Санкт-Петербург и Ленинградскую область с объемом финансирования 19 млрд руб.
Одна из крупнейших электроэнергетических компаний Краснодарского края и Республики Адыгей - это ОАО «Кубаньэнерго». С июля 2008 года ОАО «Кубаньэнерго» входит в состав ОАО «Холдинг МРСК», с 49% голосующих ак ций. Основная задача ОАО «Кубаньэнерго» - это распределение и передача электроэнергии для потребителей Краснодарского края и республики Адыгей. В состав ОАО «Кубаньэнерго» входят 11 филиалов, 54 распределительных электрических сетей и 200 сетевых участков.
Энергетика в Якутии начала развиваться в 1914 г. и сегодня занимает лидирующее положение по площади обслуживания, более 20 тыс.км и имеет наибольшее число дизельных электростанций, хотя всем известно, что Якутия - это край вечной мерзлоты. В состав Отк рытого акционерного общества "Якутскэнерго" входят: Якутская ГРЭС, Каскад Вилюйских ГЭС им. Е.Н.Батенчука, Якутская ТЭЦ и четыре дочерних общества: открытые акционерные общества «Сахаэнерго», «Якутская энергоремонтная компания», «Энерготрансснаб».
За по следние годы в "Якутскэнерго" возведено более 1000 км электропередачи. И на данный момент основной задачей ОАО АК "Якутскэнерго" является замена всех дизельных электростанций на энергию от Якутской ГРЕС и каскада Вилюйских ГЭС с помощью линий электропередач. И это даст возможность уменьшить себестоимость электроэнергии почти в пять раз, а то и больше.
Необходимым условием для хорошей работы энергетических компаний является приобретение и наличие электротехнического оборудования, производством которого з анимается такая отрасль как энергетическое машиностроение. В этой отрасли выпускается электротехническое оборудование следующих наименований: электрические генераторы, турбины, силовые трансформаторы для тепловых, атомных и гидроэлектростанций. А также энергетическое оборудование такое, как: понижающие и повышающие трансформаторы, электрические машины, работающие в режиме генератора и в режиме двигателя, линии электропередач (ЛЭП),кабельные трассы и электромагниты.
⇑ Вверх страницы
2009-2019 сайт - оборудование для бизнеса и промышленности. Российский портал и торговая площадка по рынку оборудования.
Моральный и физический износ существующих генерирующих мощностей «большой энергетики» находится на критическом уровне, а новые много миллиардные инвестиции, в условиях кризиса невозможны, выход в пересмотре развития энергетической концепции, в сторону обеспечения энергобережливости и энергоэффективности производств даже в тех зонах, где большая энергетика до сего времени рассматривалась как безальтернативная. Отсутствие инвестиций в сетевые мощности, привело к введению платы за технологическое присоединение к сетям. Для потребителя это значительные, а порой и «неподъемные» суммы. Более того, есть регионы, где даже за плату получить мощность невозможно - ее просто нет.
В этом случае оптимальное (а порой, и единственное) решение - малая энергетика. Понятие "малая энергетика" обычно включает в себя расположенные в непосредственной близости от потребителя или группы потребителей, энергогенерирующие установки мощностью до 25 МВт.
К объектам малой энергетики относятся малые ГЭС и ТЭЦ, биогазовые, ветроэнергетические и солнечные установки, газовые и дизельные электростанции. Преимущества таких объектов это высокая автономность и эффективность, экологичность, существенно меньше инвестиций и малые сроки создания, что позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения и его состояния и использовать оптимальные для данных условий источники и средства производства энергии. Строительство когенерационной ТЭЦ мощностью 1МВт «под ключ» стоит в среднем 1 000 000- 1 200 000 евро.
Поэтому сегодня высок интерес к малой энергетике, как со стороны владельцев промышленных предприятий, так и региональных и муниципальных руководителей. Потребность в объектах малой энергетики, и реконструкции существующих настолько высока, что нет практически ни одного населенного пункта, промпредприятия или района, где не требовалась бы новая генерация.
В России наибольшее распространение получили газовые и дизельные теплоэлектростанции, работающие по принципу когенерации .
Когенерация - это технология комбинированной выработки двух форм полезной энергии (электрической и тепловой) из одного первичного источника топлива. Только при оптимальном использовании обоих форм энергии достигается наибольший экономический эффект когенерации в малой энергетике.
Оценка среднего коэффициент использования топлива при раздельном производстве электрической и тепловой энергии в большой энергетике:
При этом потери при передаче электроэнергии на большие расстояния могут достигать 30%, а тепловой, в случае изношенных сетей - 70%.
Оценка среднего коэффициент использования топлива когенерационного цикла:
Следует заметить, что при этом когенерационная установка отличается значительно меньшими эксплуатационными расходами (одна единица основного оборудования производит оба вида энергии в одном цикле), простотой в обслуживании, легкостью и малыми затратами на монтаж, малыми сроками доставки и производства.
Наиболее рентабельны проекты строительства энергоцентров при промышленных предприятиях, имеющих двух-трех сменный режим работы. В этом случае, коэффициент загрузки оборудования будет близок к 90%, что значительно снизит сроки окупаемости проекта (3-5 лет).
Выгодно принимать участие в технической реконструкции существующих объектов малой энергетики, используя при этом новое оборудование и современные технологии. Такие объекты, как правило, находятся в районе с развитой инфраструктурой и проблем со сбытом тепла и электричества не возникает.
Обеспечивать энергоносителями объекты ЖКХ выгодно, в первую очередь, с политической точки зрения, экономика, в подобных проектах, на втором плане. Хотя семилетняя окупаемость проектов тоже является привлекательной.
Малая энергетика требует благоприятного инвестиционного климата, должной государственной (как региональной, так и федеральной) поддержки, решения вопросов газификации региона или отдельно взятого предприятия. На первом этапе это и технические вопросы, и лимиты на газ. На втором этапе, выбирается техническое решение, подбирается оборудование, проектная организация, схема финансирования, генеральный подрядчик.
Как правило, в регионах, нет специалистов способных возглавить процесс организации строительства энергоцентров от начального этапа до ввода его в эксплуатацию. И как следствие, на каждом этапе Заказчика ждут подводные камни и недобросовестные консультанты. В итоге замедляются сроки строительства, теряется финансовая привлекательность проекта.
ООО «ТрансДорСтрой» сегодня решает весь комплекс вопросов связанных со строительством объектов малой энергетики от финансирования строительства, газификации, получения всех необходимых разрешений и согласований, до сдачи объекта под ключ и последующей эксплуатации.
География уже выполненных проектов обширна это: Курская область, Новосибирская область, Алтайский край, Республика Алтай, Московская область, республика Коми и т.д.
Результат работы с нами это значительный экономический эффект, от общего увеличения эффективности и стабильности функционирования энергосистемы за счет снижения потерь и увеличения КПД, экономии природных ресурсов, улучшения экологической обстановки.
Энерге́тика - область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию. При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:
Электроэнергетика
Электроэнергетика - это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей. Необходимо отметить, что преобладание того или иного вида электростанций в определённом государстве зависит в первую очередь от наличия соответствующих ресурсов. Электроэнергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную .
Традиционная электроэнергетика
Характерной чертой традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в разнообразных условиях эксплуатации. Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичная электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт . Традиционная электроэнергетика делится на несколько направлений .
Тепловая энергетика
В этой отрасли производство электроэнергии производится на тепловых электростанциях (ТЭС ), использующих для этого химическую энергию органического топлива. Они делятся на:
Теплоэнергетика в мировом масштабе преобладает среди традиционных видов, на базе угля вырабатывается 46 % всей электроэнергии мира, на базе газа - 18 %, ещё около 3 % - за счет сжигания биомасс, нефть используется для 0,2 %. Суммарно тепловые станции обеспечивают около 2/3 от общей выработки всех электростанций мира
Энергетика таких стран мира, как Польша и ЮАР практически полностью основана на использовании угля, а Нидерландов - газа . Очень велика доля теплоэнергетики в Китае , Австралии , Мексике .
Гидроэнергетика
В этой отрасли электроэнергия производится на гидроэлектростанциях (ГЭС ), использующих для этого энергию водного потока .
ГЭС преобладает в ряде стран - в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработки ГЭС превышает 70 %, включает несколько десятков.
Ядерная энергетика
Отрасль, в которой электроэнергия производится на атомных электростанциях (АЭС ), использующих для этого энергию управляемой цепной ядерной реакции , чаще всего урана и плутония .
По доле АЭС в выработке электроэнергии первенствует Франция , около 70 %. Преобладает она также в Бельгии , Республике Корея и некоторых других странах. Мировыми лидерами по производству электроэнергии на АЭС являются США , Франция и Япония .
Нетрадиционная электроэнергетика
Большинство направлений нетрадиционной электроэнергетики основаны на вполне традиционных принципах, но первичной энергией в них служат либо источники локального значения, например ветряные, геотермальные, либо источники находящиеся в стадии освоения, например топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика. Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются их экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное строительство (например для солнечной электростанции мощностью 1000 Мвт требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км²) и малая единичная мощность . Направления нетрадиционной энергетики :
- Установки на топливных элементах
Также можно выделить важное из-за своей массовости понятие - малая энергетика , этот термин не является в настоящее время общепринятым, наряду с ним употребляются термины локальная энергетика , распределённая энергетика , автономная энергетика и др . Чаще всего так называют электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. К ним можно отнести как экологичные виды энергетики, перечисленные выше, так и малые электростанции на органическом топливе, такие как дизельные электростанции (среди малых электростанций их подавляющее большинство, например в России - примерно 96 % ), газопоршневые электростанции , газотурбинные установки малой мощности на дизельном и газовом топливе .
Электрические сети
Электрическая сеть - совокупность подстанций , распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи , предназначенная для передачи и распределения электрической энергии . Электрическая сеть обеспечивает возможность выдачи мощности электростанций, её передачи на расстояние, преобразование параметров электроэнергии (напряжения , тока) на подстанциях и её распределение по территории вплоть до непосредственных электроприёмников.
Электрические сети современных энергосистем являются многоступенчатыми , то есть электроэнергия претерпевает большое количество трансформаций на пути от источников электроэнергии к её потребителям. Также для современных электрических сетей характерна многорежимность , под чем понимается разнообразие загрузки элементов сети в суточном и годовом разрезе, а также обилие режимов, возникающих при выводе различных элементов сети в плановый ремонт и при их аварийных отключениях. Эти и другие характерные черты современных электросетей делают их структуры и конфигурации весьма сложными и разнообразными .
Теплоснабжение
Жизнь современного человека связана с широким использованием не только электрической , но и тепловой энергии . Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно дома, на работе, в любом общественном месте, все помещения должны отапливаться и снабжаться горячей водой для бытовых целей. Так как это напрямую связано со здоровьем человека, в развитых государствах пригодные температурные условия в различного рода помещениях регламентируются санитарными правилами и стандартами . Такие условия могут быть реализованы в большинстве стран мира только при постоянном подводе к объекту отопления (теплоприёмнику ) определённого количества тепла, которое зависит от температуры наружного воздуха, для чего чаще всего используется горячая вода с конечной температурой у потребителей около 80-90 °C . Также для различных технологических процессов промышленных предприятий может требоваться так называемый производственный пар с давлением 1-3 МПа . В общем случае снабжение любого объекта теплом обеспечивается системой, состоящей из:
- источника тепла, например котельной ;
- тепловой сети , например из трубопроводов горячей воды или пара ;
- теплоприёмника, например батареи водяного отопления .
Централизованное теплоснабжение
Характерной чертой централизованного теплоснабжения является наличие разветвлённой тепловой сети, от которой питаются многочисленные потребители (заводы , здания , жилые помещения и пр.). Для централизованного теплоснабжения используются два вида источников:
- Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ );
- Котельные , которые делятся на:
- Водогрейные;
- Паровые.
Децентрализованное теплоснабжение
Систему теплоснабжения называют децентрализованной, если источник теплоты и теплоприёмник практически совмещены, то есть тепловая сеть или очень маленькая, или отсутствует. Такое теплоснабжение может быть индивидуальным, когда в каждом помещении используются отдельные отопительные приборы, например электрические, или местным, например обогрев здания с помощью собственной малой котельной. Обычно теплопроизводительность таких котельных не превышает 1 Гкал /ч (1,163 МВт). Мощность тепловых источников индивидуального теплоснабжения обычно совсем невелика и определяется потребностями их владельцев. Виды децентрализованного отопления:
- Малые котельные;
- Электрическое, которое делится на:
- Прямое;
- Аккумуляционное;
Тепловые сети
Тепловая сеть - это сложное инженерно-строительное сооружение, служащее для транспорта тепла с помощью теплоносителя, воды или пара, от источника, ТЭЦ или котельной, к тепловым потребителям.
Энергетическое топливо
Так как большинство из традиционных электростанций и источников теплоснабжения выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.
Органическое топливо
Газообразное
природный газ , искусственным:
- Доменный газ;
- Продукты перегонки нефти ;
- Газ подземной газификации;
Жидкое
Естественным топливом является нефть , искусственным называют продукты его перегонки:
Твёрдое
Естественным топливом являются:
- Ископаемое топливо :
- Растительное топливо:
- Древесные отходы;
- Топливные брикеты ;
Искусственным твёрдым топливом являются:
Ядерное топливо
В использовании ядерного топлива вместо органического состоит главное и принципиальное отличие АЭС от ТЭС. Ядерное топливо получают из природного урана , который добывают:
- В шахтах (Франция , Нигер , ЮАР);
- В открытых карьерах (Австралия , Намибия);
- Способом подземного выщелачивания (Казахстан , США , Канада , Россия).
Энергетические системы
Энергетическая система (энергосистема) - в общем смысле совокупность энергетических ресурсов всех видов, а также методов и средств для их получения, преобразования, распределения и использования, которые обеспечивают снабжение потребителей всеми видами энергии. В энергосистему входят системы электроэнергетическая, нефте- и газоснабжения , угольной промышленности , ядерной энергетики и другие. Обычно все эти системы объединяются в масштабах страны в единую энергетическую систему , в масштабах нескольких районов - в объединённые энергосистемы . Объединение отдельных энергоснабжающих систем в единую систему также называют межотраслевым топливно-энергетическим комплексом , оно обусловлено прежде всего взаимозаменяемостью различных видов энергии и энергоресурсов .
Часто под энергосистемой в более узком смысле понимают совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, которые соединёны между собой и связаны общими режимами непрерывных производственных процессов преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии, что позволяет осуществлять централизованное управление такой системой . В современном мире снабжение потребителей электроэнергией производится от электростанций, которые могут находиться вблизи потребителей или могут быть удалены от них на значительные расстояния. В обоих случаях передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередачи. Однако в случае удалённости потребителей от электростанции передачу приходится осуществлять на повышенном напряжении, а между ними сооружать повышающие и понижающие подстанции. Через эти подстанции с помощью электрических линий электростанции связывают друг с другом для параллельной работы на общую нагрузку, также через тепловые пункты с помощью теплопроводов, только на гораздо меньших расстояниях связывают между собой ТЭЦ и котельные. Совокупность всех этих элементов называют энергосистемой , при таком объединении возникают существенные технико-экономические преимущества:
- существенное снижение стоимости электро- и теплоэнергии;
- значительное повышение надёжности электро- и теплоснабжения потребителей;
- повышение экономичности работы различных типов электростанций;
- снижение необходимой резервной мощности электростанций.
Такие огромные преимущества в использовании энергосистем привели к тому, что уже к 1974 году лишь менее 3 % всего количества электроэнергии мира было выработано отдельно работавшими электростанциями. С тех пор мощность энергетических систем непрерывно возрастала, а из более мелких создавались мощные объединённые системы .
Вся энергетика делится на крупные объекты и объекты, имеющие малую мощность, которые работают благодаря традиционным и нетрадиционным видам топлива. Согласно нормативным документам, четкого определения «малая энергетика» не существует. Однако, очень часто к малым станциям относятся станции, мощность которых не превышает 30 МВт, а агрегаты единичной мощности не более 10 МВт. Как правило, такие станции бывают трех подклассов:
Микроэлектростанции – мощность не более 100 кВт;
Миниэлектростанции – мощность 100 кВт-1 МВт;
Малые – мощность не менее 1 МВт.
Благодаря малой энергетике появляется возможность, когда потребитель уже не зависит от централизованного энергоснабжения, а также его состояния. Он может использовать другие более оптимальные варианты источников производства энергии. Кроме термина «малая энергетика», существуют и другие понятия, например, «распределенная энергетика».
Распределенная энергетика представляет определенную систему организации теплового или электрического снабжения региона. Это масштаб мощностей устройств, которые могут быть потенциально использованы как источники генерации на объектах, разбросанных по региону, также они будут работать в общую систему. Таким образом, по региону возникает распределенная сеть станций. Выходит, что малая и распределенная энергетика являются синонимами.
Развитие малой энергетики
В результате износа основного оборудования на электростанциях и электрических сетях, а также дефициту электроэнергии в промышленных районах, существенно увеличивается количество и продолжительность перерывов в снабжении электроэнергией от централизованной системы. Именно поэтому многие предприятия и учреждения, как государственного, так и частного характера, несут большие политические и финансовые потери. В свою очередь, такие потребители начинают решать эту проблему самостоятельно.
Среди значимых причин, из-за которых потребители принимают решение строить собственную автономную электростанцию, можно указать следующие:
1. Тепловая или электрическая энергия, поставляемая от собственного источника, имеет низкую себестоимость по сравнению со стоимостью энергии от других источников.
2. Средства, потраченные на строительство автономной станции, соизмеримы с ущербом от перерыва в снабжении электроэнергией, длительность которого не менее 2 часов. Для других же предприятий, стоимость может быть соизмерима с ущербом от перерыва, длительность которого составила 15-20 минут.
3. Общие капитальные затраты, связанные с выполнением условий по присоединению к централизованной системе, для большинства предприятий могут быть значительно выше, чем строительство собственного источника энергии.
4. Надежность работы автономной станции в разы превышает надежность работы централизованной системы, тем более, если предусматривается параллельный режим автономной станции с внешней системой.
5. Благодаря наличию собственной станции предприятие имеет энергетический суверенитет, следовательно, обладает экономической независимостью от рынка энергетики.
С учетом всех требований заказчиков относительно малой энергетики и постоянного увеличения количества заказчиков, которые решили создать собственную автономную теплоэлектростанцию, можно выделить основные направления развития современной малой энергетики.
Развитие современной малой энергетики:
1. Создание источников теплой и электрической энергии, в основе которых лежат газо-поршневые двигатели, КПД которых равняется 45 процентам.
2. Улучшение оборудования для системы когенерации тепла, в результате чего снижается ее массогабаритные и стоимостные показатели, увеличивается показатель КПД, и улучшаются другие технические характеристики.
3. Производство автономной станции в блочно-модульном виде, в основе которой модули заводской максимальной подготовленности, следовательно, максимально сокращается время на строительство станций.
4. Возникновение максимального внедрения источников энергии на базе ГЭС для эксплуатации энергии рек.
5. Улучшение источников энергии благодаря использованию комбинированных устройств по производству энергии.
В ближайшее время малая распределенная энергетика будет широко применять оборудование, в основе которого лежит развитие первых четырех направлений. Данные четыре направления нуждаются в таком объеме инвестиций, который вполне по силам ведущим компаниям, работающим на современном рынке малой энергетики. Помимо этого, пятое направление нуждается в достаточно большом объеме инвестиций, выделить который могут только ведущие зарубежные предприятия.
Могут располагаться в пределах централизованной системы снабжения электрической энергии и на изолированной территории, где не присутствуют электрические сети. В первую очередь, объекты находятся на тех участках, где предприятиям удобно пользоваться собственной генерацией. Например, это могут быть объекты мелких предприятий, аварийно-спасательные службы и т. п.
Помимо этого, распределенная малая энергетика может представлять объекты там, где предприятия объявляют при уже существующем дефиците энергии о росте нагрузок. А также там, где коммунальное энергоснабжение нуждается в создании когенерационных установок.
Характерная черта установок в распределенной энергетике – это компактность генераторных блоков, при этом существует мобильность систем. Работа подавляющего большинства установок осуществляется на газе и дизельном топливе. Потребители получают электроснабжение от передвижных или стационарных станций. Малая электростанция имеет среднюю мощность, равную 340 кВт.
Именно благодаря развитию малой энергетики повышается устойчивость, эффективность функционирования энергетики, сдерживание роста цен на электрическую энергию, следовательно, лучшее удовлетворение потребностей потребителей. С целью успешного развития и выдерживания конкуренции с компаниями большой энергетики малая распределенная энергетика нуждается в новых законодательных решениях, совершенствовании финансирования проектов и осуществления других мер.
МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА РОССИИ
КЛАССИФИКАЦИЯ, ЗАДАЧИ, ПРИМЕНЕНИЕ
Алексей Михайлов
, д.т.н., профессор
Александр Агафонов
, д.т.н., профессор
Виктор Сайданов
, к.т.н., доцент
Военный инженерно-технический университет, г. Санкт-Петербург
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения и его состояния, использовать оптимальные для данных условий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят себе место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с различным климатом.
До настоящего времени публикации, посвященные малой энергетике, появлялись в нашем журнале эпизодически. Теперь редакция планирует сделать эту тему одной из ключевых и регулярно представлять ее, в том числе и в рамках специальной рубрики. Сегодня о задачах российской малой энергетики, ее роли в обеспечении энергетической безопасности страны, возможностях в повышении надежности энергообеспечения – в материале специалистов Военного инженерно-технического университета.
Общепринятого термина «малая энергетика» в настоящее время нет. В электроэнергетике наиболее часто к малым электростанциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три подкласса:
- микроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
- миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт;
- малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика России сегодня – это примерно 49000 электростанций (98,6% от их общего числа) общей мощностью17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5% от выработки всех электростанций страны. Если учесть приведенные данные, то средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт. Энергетическая безопасность и малая энергетика
В настоящее время значимость малой энергетики увеличивается в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. Большую роль играет малая энергетика в обеспечении надежности электроснабжения и энергетической безопасности (ЭБ) потребителей электроэнергии, которая является важной компонентой национальной безопасности страны и трактуется как состояние защищенности граждан, общества, государства, экономики от обусловленных внутренними и внешними факторами угроз дефицита всех видов энергии и энергетических ресурсов. По ситуативному признаку при анализе ЭБ выделяют три основных варианта, соответствующих нормальным условиям функционирования, критическим ситуациям и чрезвычайным ситуациям.
ЭБ в условиях нормального функционирования связывается с необходимостью обеспечения в полном объеме обоснованных потребностей в энергетических ресурсах. В экстремальных условиях (то есть в критических и чрезвычайных ситуациях) ЭБ требует гарантированного обеспечения минимально необходимого объема потребностей в энергии и энергоресурсах.
Непосредственно на ЭБ нашей страны сказываются острый дефицит инвестиционных ресурсов, недофинансирование капиталовложений в топливно-энергетический комплекс и многие другие угрозы экономического характера. В связи со значительной выработкой технического ресурса энергооборудованием всё большее влияние на ЭБ оказывают аварии, взрывы, пожары техногенного происхождения, а также стихийные бедствия.
События последних лет показали существенную неустойчивость в обеспечении электроэнергией и теплом потребителей различных категорий от централизованных энергетических систем. Одна из причин этого – состояние «отложенного кризиса» в энергетике страны, обусловленное быстрым старением основного оборудования, отсутствием необходимых инвестиций для обновления и строительства новых энергетических объектов и их ремонта, сложности со снабжением топливом.
Другой причиной потери энергоснабжения являются природные (прежде всего климатические) катаклизмы, приводящие в ряде случаев к тяжелым последствиям для значительных территорий и населенных пунктов.
Весьма уязвимыми являются централизованные системы энергоснабжения и с военной точки зрения. Например, с помощью сравнительно недорогих боевых блоков, разбрасывающих проводящие нити или графитовую пыль, НАТО удалось всего за двое суток вывести из строя до 70% электроэнергетических систем Югославии.
Кроме того, стратеги ядерных держав в качестве одного из вариантов начала войны рассматривают «ослепляющий удар»: взрыв над территорией противника на большой высоте ядерного боеприпаса, в том числе и специального, с усиленным выходом электромагнитных излучений. Электромагнитный импульс (ЭМИ) высотного взрыва охватывает огромные территории (с радиусом в несколько тысяч километров) и может выводить из строя не только системы управления, связи, но и системы электроснабжения, прежде всего за счет наведения перенапряжений на воздушных и кабельных ЛЭП. Характерно, что одним из стандартов МЭК рекомендуется проверка устойчивости энергетических систем к воздействию ЭМИ высотного ядерного взрыва. Насколько известно, в России работа в этом направлении практически не ведется.
Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.
Опасность потери энергоснабжения вследствие указанных выше причин весьма значительна. Устранить ее средствами централизованного энергоснабжения по тем же причинам затруднительно. Однако задача повышения ЭБ ответственных объектов может быть решена средствами малой энергетики.
Государство должно поощрять повышение энергетической безопасности объектов за счет строительства собственных электростанций малой мощности, например, снижением налогов или их отменой на определенное время с момента ввода электростанции в строй (опыт такого поощрения есть за рубежом).
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны по сравнению с большой энергетикой, которой уделяется основное внимание нашей науки и промышленности, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить.
Во-первых, по разным оценкам, от 60 до 70% территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На этой огромной территории проживает более 20 млн человек и жизнедеятельность людей обеспечивается главным образом средствами малой энергетики.
Во-вторых, обширной сферой применения средств малой энергетики является резервное (иногда его называют аварийным) электроснабжение потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения.
В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна в тех зонах, где большая энергетика до сего времени рассматривалась как безальтернативная. Например, на промышленных предприятиях, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
На рис. 1 представлена классификация различных по характеристикам энергетических установок (ЭУ) малой энергетики, которые в настоящее время широко распространены на энергетическом рынке России.
Рассмотрим возможности и перспективы использования ЭУ различного вида в указанных выше основных сферах их применения, а также современное состояние малой энергетики, её характерные проблемы и возможности в обеспечении надежности электроснабжения и ЭБ.
В зонах децентрализованного энергоснабжения роль малой энергетики в обеспечении ЭБ является определяющей. Рабочие (постояннодействующие) электростанции малой мощности обеспечивают постоянное электроснабжение объектов, размещенных в регионах, где отсутствуют централизованные системы электроснабжения, или удаленных от этих систем на такое расстояние, что строительство линий электропередачи экономически менее эффективно, чем создание рабочей электростанции. Рабочие электростанции должны обеспечивать потребности объектов в энергии в полном объеме в режиме нормального функционирования и в минимально гарантированном объеме в критических и чрезвычайных ситуациях.
Для таких объектов все аспекты обеспечения ЭБ (наличие на рынке, цена, качество, способ транспортировки, создание запасов топлива; технико-экономические характеристики, ресурс, состояние энергетического оборудования, возможность его замены и модернизации и т.п.) имеют значение не меньшее, чем для объектов большой энергетики. Более того, поскольку зоны децентрализованного энергоснабжения охватывают главным образом северную и северо-восточную часть территории нашей страны с суровым климатом, тяжелыми и дорогими условиями доставки грузов, удаленностью от центров снабжения, а маневрирование ресурсами и мощностью на малых объектах затруднительно, проблемы ЭБ для таких объектов становятся особенно острыми.
Рабочие электростанции являются, как правило, стационарными и прежде всего должны по возможности удовлетворять требованиям большого срока службы и малой удельной стоимости вырабатываемой электроэнергии. Однако рабочие электростанции малой энергетики по этим показателям, конечно, уступают крупным электростанциям централизованных систем электроснабжения.
Сегодня в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции (ДЭС). Из 49 тысяч малых электростанций России примерно 47 тысяч являются именно дизельными. Такое широкое применение ДЭС определяется рядом их важных их преимуществ перед другими типами электростанций:
- высокий КПД (до 0,35–0,4) и, следовательно, малый удельный расход топлива (240–260 г/кВт·ч);
- быстрота пуска (единицы-десятки секунд), полная автоматизация всех технологических процессов, возможность длительной работы без технического обслуживания (до 250 часов и более);
- малый удельный расход воды (или воздуха) для охлаждения двигателей;
- компактность, простота вспомогательных систем и технологического процесса, позволяющие обходиться минимальным количеством обслуживающего персонала;
- малая потребность в строительных объемах (1,5–2 м3/кВт), быстрота строительства зданий станции и монтажа оборудования (степень заводской готовности 0,8–0,85);
- возможность блочно-модульного исполнения электростанций, сводящая к минимуму строительные работы на месте применения.
Российская промышленность предлагает широкий выбор ДЭУ во всем необходимом диапазоне мощностей и исполнений (табл. 1). Однако следует отметить, что наши отечественные установки существенно уступают лучшим зарубежным образцам этой техники прежде всего по массогабаритным показателям, характеристикам шумности и экологическим показателям. Кроме того, например, ДЭУ на базе дизельного двигателя фирмы «Waukesha» P9390G при номинальной мощности 800 кВт имеет удельный расход топлива 0,215 кг/кВт ч и ресурс до капитального ремонта 180000 ч.
Данные табл. 1 свидетельствуют о том, что все ДЭС мощностного ряда от 315 до 2500 кВт имеют относительно высокие значения моторесурса (32000–100000 часов) и высокие показатели топливной экономичности (значения коэффициента использования топлива 0,33–0,4). Стоимость электроэнергии, вырабатываемой ДЭС, составляет 5–7,5 руб./кВт·ч, а стоимость 1 кВт установленной мощности – порядка 5–6 тыс. руб. В стоимости электроэнергии доля топливной составляющей (для работы на дизельном топливе) доходит до 80–85%. Дизельные электротепловые станции
Большое распространение получают рабочие дизельные электротепловые станции (ДЭТС), обеспечивающие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии за счет комплексной утилизации тепловых потерь. На таких электротепловых станциях в выхлопной тракт дизеля включаются пассивные или активные котлы-утилизаторы, в которых тепло горячих газов передается воде системы теплоснабжения объекта. В тепловую схему ДЭТС могут включаться также тепловые насосы для повышения температурного уровня охлаждающей дизель воды до уровня, на котором возможно ее использование в системе теплоснабжения. Проведенные в Военном инженерно-техническом университете исследования показали, что применение ДЭТС особенно эффективно для небольших объектов с потребляемой электрической мощностью до нескольких тысяч киловатт и относительно ограниченным теплопотреблением при соотношении между тепловой и электрической нагрузкой от 1,0 до 4,0. Коэффициент использования топлива при раздельном получении электроэнергии от ДЭС и тепла от котельной на таких объектах находится в пределах 0,45–0,65. Применение ДЭТС увеличивает этот коэффициент до 0,8–0,85.
Газодизельные и газопоршневые электростанцииВ последнее время всё большее внимание как во всем мире, так и в нашей стране уделяется газодизельным (ГДЭС) и газопоршневым (ГПЭС) электростанциям, использующим в качестве топлива природный газ. При современных отпускных ценах на дизельное топливо и природный газ топливная составляющая стоимости электроэнергии для газодизельных электростанций в несколько раз меньше, чем у обычных ДЭС. Наряду с высокой экономичностью ГДЭС и ГПЭС обладают хорошими экологическими характеристиками, поскольку состав выхлопных газов у них отвечает самым строгим мировым экологическим стандартам. При использовании газа значительно увеличивается и ресурс собственно дизельного агрегата.
Применение ГДЭС и ГПЭС целесообразно в зонах, имеющих систему газоснабжения. В этих условиях по стоимости электроэнергии они могут конкурировать с системами централизованного электроснабжения, использующими мощные традиционные электростанции, а по срокам окупаемости капиталовложений существенно опережать их. В зонах без систем газоснабжения возможно применение ГДЭС и ГПЭС, использующих привозной сжиженный природный газ. Однако экономическая сторона этого варианта их применения требует дополнительного анализа.
К сожалению, ГДЭС и ГПЭС еще не нашли в нашей стране широкого применения, хотя за рубежом они используются уже достаточно широко. Характеристики выпускаемых в нашей стране ЭУ с поршневыми двигателями, работающими на газе, приведены в табл. 2, а комбинированных ЭУ с системами комплексной утилизации тепла (назовем их мини-ТЭЦ) – в табл. 3.
Анализ данных табл. 2 свидетельствует о том, что в настоящее время в России налажено серийное производство электростанций мощностного ряда от 100 до 2500 кВт на базе ПДВС, работающих по газовому и газодизельному циклам. При этом все электростанции, за исключением 100 и 200 кВт, имеют относительно высокие показатели по ресурсу и топливной экономичности. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой такими станциями, снижается за счет топливной составляющей до 0,5–1 руб./кВ т ч, а стоимость установленной мощности повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с ДЭС.
Эффективность мини-ТЭЦ достаточно высока. Так, для мини-ТЭЦ с электрической мощностью 100 кВт и тепловой мощностью 120 кВт себестоимость электрической энергии составляет 6 руб./кВт·ч, а полной энергии (электрической и тепловой) – 2,5 руб./кВт·ч. Срок окупаемости мини-ТЭЦ составляет 2,2 года.
Для сравнения: мини-ТЭЦ на базе газопоршневого двигателя фирмы «Deutz» TCG2016V12 при номинальной электрической мощности 580 кВт и тепловой 556 кВт имеет удельный расход газа с теплотворностью 33520 кДж/нм3 – 0,26 нм3/кВт ч, коэффициент использования топлива 0,8 и ресурс до капитального ремонта 64000 ч.
В среднем стоимость энергии для мини-ТЭЦ, работающих на дизельном топливе, составляет 3–3,5 руб./кВт·ч, а на газовом топливе – 0,4–0,6 руб./кВт·ч. Стоимость установленной мощности для таких станций порядка 15–20 тыс. руб./кВт.
Пока еще относительно скромное применение в малой энергетике находят газотурбинные электроустановки (ГТУ), которые обладают исключительно высокими массогабаритными показателями даже по сравнению с ДЭУ кратковременного использования. Их удельная массовая мощность составляет 0,11–0,14 кВт/кг, в то время как для ДЭУ этот показатель лежит в пределах 0,03–0,05 кВт/кг.
Однако эти установки имеют по сравнению с ДЭУ меньший КПД (порядка 0,25–0,29), увеличенный расход топлива, требуют большого количества воздуха для охлаждения, обладают высокой шумностью. Поэтому ГТУ используются главным образом на передвижных резервных и автономных электростанциях.
К сожалению, отечественные ГТУ обладают в настоящее время существенно худшими показателями по сравнению с зарубежными. Характеристики некоторых видов ГТУ, выпускаемых в нашей стране, приведены в табл. 4, а ГТУ с комплексной утилизацией тепла – в табл. 5.
