Оценка эффективности инновационного развития энергетического комплекса РФ

В настоящее время опытно-промышленный гидроагрегат с ортогональной турбиной диаметром 2,5 м изготовляется для установки в свободном водоводе Кислогубской ПЭС.

Применение ортогональных гидроагрегатов может почти в два раза сократить стоимость и сроки изготовления гидросилового оборудования ПЭС.

Использование ПЭС для получения водорода. Например, на Мезенской ПЭС при возможной мощности 19,2 ГВт., потребителем в 2015-2020 гг. может быть востребовано лишь 11,4 ГВт. Избыточная (7,8 ГВт) дискретная энергия ПЭС может быть использована для централизованного производства из воды водорода в объемах до сотен млн. м3 в год, транспортировки его по существующим топливно-энергетическим трубопроводам для дальнейшего сжигания в топках ТЭС.

Сравнение традиционной передачи энергии по ЛЭП и водорода по топливным трубопроводам показывает, что при транспортировке энергии на расстояние более 200 км дешевле оказывается транспорт водорода.

Экологический эффект. Экологический эффект (на примере Мезенской ПЭС) заключается в предотвращении выброса 17,7 млн. тонн углекислого газа (СО2) в год, что при стоимости компенсации выброса 1 тонны СО2 в 10 USD (данные Мировой энергетической конференции 1992 г.) может приносить России по формуле Киотского протокола ежегодный доход около 1,7 млрд. USD. В настоящее время в Госдуме РФ готовится пакет законов по Киотскому протоколу, который предусматривает плату за превышение выброса углекислого газа свыше уровня 1990 г.

Обозначим научно-технические проблемы и технологии по различным видам ВИЭ.

1.Фотоэлектричество:

• освоение экологически чистых технологий получения кремния "солнечного качества",
• обеспечивающих снижение стоимости кремния-сырца в два и более раз; повышение КПД солнечных кремниевых элементов до 20–25 %;
• снижение стоимости элементов с многослойными структурами в два и более раз;
• промышленное производство установок с концентраторами, не требующими слежения за солнцем и снижающими удельную стоимость на 30–50 %;
• создание установок получения водорода с использованием солнечной энергии.

2. Использование солнечной энергии для производства тепла: совершенствование конструкций, снижение удельной стоимости и стоимости эксплуатации систем солнечного горячего водоснабжения и отопления на базе жидкостных солнечных коллекторов; освоение воздушных солнечных коллекторов; разработка систем горячего водоснабжения и отопления со стационарными солнечными концентраторами.

3. Использование биомассы: разработка и освоение технологий и оборудования по производству твёрдых (уголь), жидких (масла и спирты) и газообразных углеводородов из древесины, отходов лесозаготовок и лесопереработки, торфа и отходов сельскохозяйственного производства; тепловой и электрической энергии на базе прямого сжигания древесных отходов; биогазовые технологии с использованием биогаза для производства электрической и тепловой энергии; освоение получения жидких топлив из масличных и сахаристых культур (рапс, сорго, лён, топинамбур и др.); экологически чистые технологии переработки твёрдых бытовых отходов; освоение технологий получения водорода из биомассы.

4. Малая гидроэнергетика:

• разработка конструктивных решений,
• обеспечивающих работу рукавных микроГЭС в зимний период;
• проведение натуральных испытаний и разработка конструктивных решений, обеспечивающих работу малых ГЭС в условиях глубокого промерзания русла рек;
• создание свободнопоточных погруженных и наплавных микроГЭС мощностью 1–2–5–10 кВт;
• разработка конструктивных и схемных решений, обеспечивающих снижение удельной стоимости сооружения малых ГЭС и минимизацию отрицательного воздействия на рыбу.

5.Геотермальная энергетика и тепловые насосы: совершенствование оборудования и схемных решений геотермальных электростанций; разработка и сооружение бинарных геотермальных электростанций; системы геотермального теплоснабжения на базе тепловых насосов; схемные решения и экономические механизмы; создание установок с использованием тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения городов.

6.Энергия ветра: разработка и освоение производства систем электроснабжения на базе ветроустановок мощностью 10–20–30–50–100 кВт для автономной работы и в составе ветродизельных электростанций; трансферт технологий производства ветроустановок большой мощности для работы в сети; создание систем аккумулирования электроэнергии, вырабатываемой ветроустановками.

Комплектующие изделия и оборудование: создание газовых паровых турбин (двигателей) малой мощности 10–30–50–100 кВт; автономные инверторы мощностью 1–2–5–10–30 кВт в однофазном и трёхфазном исполнении, инверторов, ведомых сетью мощностью 5–10–20 кВт; создание многополюсных генераторов, освоение производства необслуживаемых электрических аккумуляторов, освоение электрических тепловых аккумуляторов с фазным переходом; металлогидридные аккумуляторы водорода и получение водорода на базе электроэнергии, получаемой от автономных ветровых и солнечных установок; освоение производства компрессоров для теплонаносных установок номинальной мощностью от 10 кВт до 1 МВт; разработка бесшумных насосов горячего водоснабжения мощностью до 1 кВт. Создание и освоение комбинированных систем автономного энергоснабжения типа: солнце-ветер, ветер-дизель, солнце-ветер-дизель, ветер-гидро,  газо -генератор -дизель, газогенератор -гидро -дизель, ветер-водород-дизель.

Развитие использования источников энергии приняло ускоренный характер, особенно быстрыми темпами (25–30 % рост установленной мощности к предыдущему году) развиваются фотоэлектричество и ветроэнергетика.

Потребности развития ВИЭ, основанные на объективных и субъективных факторах, оцениваются увеличением доли ВИЭ в объёме внутреннего потребления первичной энергии до 10 % к 2030 г., электропотребления – до 5 % (Евросоюз – 20 % производства электроэнергии к 2020 г.).

Для этого на федеральном уровне необходимо:

• принятие закона о возобновляемой энергетике (постановление Правительства РФ от 3 июня 2008 г. № 426 – см. 3стор. обложки – существенный шаг, но не исчерпывающий проблему);
• определение органа федеральной и исполнительной власти, уполномоченного в области ВИЭ;
• организация госстатотчётности по ВИЭ;
• разработка технического регламента, строительных норм и правил, включающих обязательность использования ВИЭ для соответствующего ряда объектов.

Обеспечение недискриминационного заявительного подключения к сетям общего пользования (электрическим и тепловым); механизмов стимулирования использования ВИЭ, включая льготные кредиты; оплаты энергии, поставляемой от ВИЭ в сеть.

На примере ветроэнергетики рассмотрим финансовые льготы (принимаемые и существующие) в США. Некоторым муниципальным или кооперативным энергетическим управлениям, которые не платят налоги ввиду "некоммерческого" статуса, предоставляются льготы в виде прямых выплат от федерального правительства. Закон о налогах (1978) ввёл инвестиционные налоговые скидки, уменьшение налога на доход. Физическим лицам предоставляется скидка в размере 30 % за первые 2000 дол. и  20 % - за последующие 8000 долл. Предприятиям добавилась энергетическая налоговая скидка в размере 10 %. Скидки, отменённые в 1985 г., эффективно простимулировали вложения нескольких миллиардов долларов.

Закон 1992 г. установил льготы при производстве энергии за счёт ВИЭ. Скидки для компаний по налогу на производство электроэнергии, выработанной при помощи ВИЭ, определены до 0,015 долл./кВтч. В 2002 г. ставка была скорректирована до 0,018 долл./кВтч. Действует ускоренная амортизация, что ведёт к выигрышу на налогах. Существуют варианты освобождения от налога с продаж оборудования, от налога на имущество, наконец, дешёвые кредиты – снижение стоимости финансирования объекта на льготных условиях.

Важность  использования ВИЭ для России  определяется стимулированием хозяйственного развития и повышением качества жизни населения, находящейся в зоне автономного энергоснабжения; неэкономичностью сооружения и поддержания электрических сетей; сохранением ископаемого органического топлива и увеличением экспортного потенциала; оздоровлением экологической обстановки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Оценка эффективности инновационного развития энергетического комплекса РФ

 

2.1 Программы качественного инновационного развития электроэнергетики (на примере "РАО ЕЭС России")

 

Программы ОАО "РАО ЕЭС России", направленные на развитие электроэнергетики, обеспечивающей адекватное развитие экономического и социального развития России, требуют не только количественного увеличения, но и качественного преобразования производственной базы электроэнергетики.

Проведенный анализ возможных качественно новых технологических решений показал, что одним из таких решений может быть создание оборудования и применение технологий, основанных на явлении сверхпроводимости, т.е. состоянии некоторых видов материалов, обладающих сопротивлением близким к нулю при их охлаждении до низких температур. Различаются два вида сверхпроводимости:

• Низкотемпературная (НТСП), соответствующая температуре жидкого гелия ( 4,2 градусов по шкале Кельвина);
• Высокотемпературная (ВТСП), соответствующая температуре жидкого азота (77 градусов по шкале Кельвина).29

Первые работы в мировой практике по практическому использованию явления низкотемпературной сверхпроводимости в электрофизических и энергетических установках начались с 1961 года. Данные работы показали, что одним из решающих факторов успеха в этой области является высокотехнологичное промышленное производство широкой номенклатуры сверхпроводниковых обмоточных изделий (проводов, кабелей, шин), и обеспечение эффективного криостатироования сверхпроводниковых устройств.

В шестидесятые годы в СССР было создано уникальное высокотехнологическое производство материалов, переходящих в состояние сверхпроводимости при температуре жидкого гелия. Это производство обеспечило стране положение одного из двух мировых лидеров в пионерских сверхпроводниковых разработках.

На этой основе были разработаны и введены в эксплуатацию уникальные сверхпроводящие магнитные системы (СМС), обеспечившие проведение научных исследований по физике высоких энергий и элементарных частиц (ускорители, детекторы), создание первых в мире установок для термоядерных исследований с магнитным удержанием плазмы (Токамаки) и других, в том числе специальных применений. Кроме того, были разработаны и изготовлены сверхпроводниковые прототипы всех основных представителей электротехнического оборудования, включая генераторы, двигатели, трансформаторы, индуктивные накопители энергии, сверхпроводниковые кабели.

Испытания прототипов оборудования продемонстрировали их качественное превосходство над оборудованием традиционного исполнения по эффективности, массогабаритным показателям и пожаробезопасности. Сегодня НТСП технология успешно реализуется при создании устройств индустриальной физики, в первую очередь в медицине при создании сверхпроводниковых магнито-резонансных томографов, объем производства которых, в мире составляет ~2,5 млрд. $ в год30.

Положение со сверхпроводниковой технологией радикальным образом изменилось после открытия в 1986 году высокотемпературных сверхпроводников с более высокими возможными рабочими температурами, вплоть до температуры кипения жидкого азота (77,4 К). Эта технология, наряду с совершенствованием криогенной техники, создала предпосылки для преодоления коммерческого барьера при использовании сверхпроводниковых технологий на основе ВТСП материалов в электроэнергетике и других областях промышленности. ВТСП материалы превосходят традиционные НТСП материалы, а также медь и алюминий, как по пропускной способности, так и по соотношению качество/цена.

С этими достижениями связаны начавшиеся в мире (США, страны ЕС, Япония, Южная Корея Китай, Индия и др.) процессы разработки и применения в электроэнергетических системах технологий со сверхпроводниковыми материалами и оборудованием, в том числе сверхпроводниковых кабелей, синхронных компенсаторов, токоограничителей и индуктивных накопителей энергии. По оценке американских экспертов, выполненным несколько лет назад, в период 2015-2020 гг. более половины этого сегмента электроэнергетического рынка будет составлять сверхпроводниковое оборудование с объемом продаж более 100 млрд. $ в год. Сегодня данные прогнозы реально подтверждаются.31

Что дает применение СП оборудования и технологий в электроэнергетике?

• Сокращение потерь электроэнергии примерно в 2 раза;
• Снижение массогабаритных показателей оборудования;
• Повышение надежности и продление срока эксплуатации электрооборудования за счет снижения старения изоляции;
• Повышение надежности и устойчивости работы энергосистем;
• Повышение качества электроэнергии, поставляемой потребителям;
• Повышение уровня пожарной и экологической безопасности электроэнергетики.
• Создание принципиально новых систем энергетики при совмещении с другими инновационными подходами за счет синергетического эффекта.

Особый эффект СП технологии могут дать при их применении в мегаполисах и крупных городах, в первую очередь в городах Москве и Санкт - Петербурге.