Малая энергетика

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.

В основном налаживается 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 0,016–0,03 у. е./кВ т•ч, а стоимость установленной мощности повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с ДЭС.

Мини-ТЭЦ

 

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)– 0,08 у. е./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 0,1–0,11 у. е./кВт·ч, а на газовом топливе – 0,013–0,02 у. е. /кВт·ч. Стоимость установленной  мощности для таких станций порядка 500–660 у. е./кВт.

Газотурбинные электроустановки

 

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.

 

Малая энергетика в России.

Энергопотребление 
    

В России экономический подъем последних лет обусловил рост потребления электрической энергии. В 2004 г. выработка электроэнергии отечественными производителями по сравнению с  предыдущим годом увеличилась на 1,6%, превысив 1000 млрд кВт.ч. Одновременно производство тепловой энергии сократилось на 1,3% - до 1402 млн Гкал, что объясняется мягкими погодными условиями (табл. 1).

 
      На долю холдинга РАО "ЕЭС России" в 2004 г. приходилось 70% предложения электроэнергии, на долю Росэнергоатома - 15,4%. Суммарный удельный вес независимых производителей был примерно равен выработке АЭС (табл. 2). 
    

 Согласно энергетической стратегии5 к 2020 г. энергопотребление в нашей стране вырастет на 22-36%. В то же время на производство единицы ВВП мы тратим в пять-шесть раз больше электроэнергии, чем европейские страны, и в 12-16 раз больше, чем Япония6. Следовательно, потенциал энергосбережения составляет 360-400 млн т у. т. - 40% текущего потребления. Если российские предприятия и граждане смогут в полной мере реализовать потенциал современных энергосберегающих технологий, к 2020 г. энергопотребление, вероятнее всего, останется примерно на том же уровне.

 

Предпосылки развития 
    

На сегодняшний день электроэнергетика  России представляет собой 205 млн кВт установленной мощности, из которых в режиме максимальной нагрузки работают станции на 140 млн кВт7. Если в 1940-1950-е гг. строилось 5-8 млн кВт установленных мощностей в год, а в 1970-1980-е гг. - по 7-10 млн кВт, то за 1990-2004 гг. темп обновления в среднем составил 1,22 млн кВт8. К 2010 г. 55,5% (115 млн кВт) установленных мощностей полностью выработают свой ресурс.  
     

На сегодняшний день износ  основного оборудования по разным оценкам  составляет:

1. генерирующих станций - 50-80%;
2. магистральных сетей - 70% и увеличивается на 2% в год;
3. реальный срок службы теплотрасс в среднем 50-55 лет при норме 35-40 лет. 
       

По статистике РАО "ЕЭС  России", потери при передаче электроэнергии равны 12% от объема производства (табл. 3), а потери при передаче тепла  по существующим теплотрассам достигают 70%. 
     

Таким образом, избегая передачи электроэнергии на дальние расстояния (а тепло может производиться  только рядом с потребителем), можно  не только сократить потери, но и  снизить риск зависимости от магистральных  сетей. Поэтому малая энергетика характеризуется не столько уровнем  мощности и степенью износа оборудования, сколько близостью к потребителям. Основная функция малых ТЭЦ - производство тепла, электроэнергия лишь побочный продукт. 
     

У малой энергетики большое  будущее. Произошла техническая  революция: малые и большие газовые  турбины сегодня могут работать с одинаковым КПД. По статистике потери большой генерации при передаче и трансформации энергии составляют до 10% на 1000 км, тогда как при передаче газа - 1%. Следовательно, когенерирующие (производящие одновременно и электричество, и горячую воду) газовые установки эффективнее строить в непосредственной близости от потребителей: в таком случае КПД использования газа будет на 30-40% выше. Но это сложный и дорогой рынок, требующий серьезных инвестиций в инжиниринг. 

Объем рынка 
     

Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в  энергобалансе страны, ее значение огромно. Как видно из табл. 3, в 2004 г. 4,8% электроэнергии произведено на малых станциях, еще 11,5% - на собственных  станциях крупных потребителей и  около 61% - на больших ТЭС. По разным оценкам, от 50 до 70% территории России не охвачено централизованным электроснабжением  и до 80% - централизованным теплоснабжением. По данным Российской академии наук, суммарная  мощность малых электростанций на сегодняшний  день равна 17 ГВт. Около 26% от общего производства тепла в РФ вырабатывается в малых  котельных и на индивидуальных отопительных установках, моральный и физический износ которых составляет порядка 80%.  
     

Если начать сейчас строить  малые ТЭЦ на замещение выбывающих генерирующих ресурсов, то к 2010 г. размер рынка малой энергетики может  достичь 115-130 млн кВт установленной мощности. На модернизацию существующей инфраструктуры потребуется от 120 до 600 млрд долл. (при цене 600 долл. за установленный кВт), т. е. в среднем 8 млрд ежегодно.

 

Тарифы и топливо 
    

 

 По данным Российского союза  нефтегазостроителей9, в России сосредоточено около 30% доказанных и 40% потенциальных мировых запасов газа. Доля газа в структуре энерготарифа Российской Федерации на сегодняшний день достигла 63% от общей суммы расходов на органическое топливо и продолжает увеличиваться в среднем на 2,3% в год. Несмотря на большие запасы, доступность "голубого топлива" и цены на него остаются непростым вопросом. 
     

При значительных объемах  энергопотребления и определенных сложностях выхода на оптовый рынок  предприятия задумываются о развитии малых энергетических станций, которые  могут полностью обеспечить их потребности. 

Заключение

 

Для активного внедрения  Малой энергетики требуются большие  средства, которыми белорусское государство  в настоящее время не располагает.

С учётом ограниченности финансовых средств программа развития Малой энергетики должна быть полной, но многоэтапной с выделением первоочередных задач, жёсткой системой ответственности и контроля за их выполнением, а также стимулирования и санкций.

Для реализации этой программы  целесообразно определить или специально создать правительственный орган (на уровне министерства или государственного комитета), осуществляющий техническую, организационную и финансовую политику в этой отрасли, которая ранее  в условиях монопольного развития большой  энергетики и централизации энергоснабжения  почти не развивалась.

Что касается экономической  стороны, то практически всегда, как  это показывает практика, вложенные в энергетику средства быстро окупаются.

 

Список литературы

 

1.  Романов А., Украина: эффективность Малой энергетики. - Учеб. Пособие К.1996

2. Новости электротехники №5 (2006) - Информационно-справочный журнал.

3. Максимова И., Белорусский опыт развития малой и нетрадиционной энергетики.- статья на http://electromost.by/