Собственная, распределенная генерация электроэнергии - тема, заслуживающая внимания на самых разных уровнях: от правительства до частного бизнеса. Таким образом, заинтересованные стороны вновь заговорили о феномене малой энергетики, играющей, как оказалось, огромную роль в жизни всей отрасли.
Профессиональное сообщество до сих пор не пришло к единому мнению о значении термина "малая энергетика", под которой сегодня можно понимать практически любую генерацию, основная роль которой - повышение энергетической эффективности предприятий. Сейчас этот термин чаще всего появляется в связи с "зелеными" проектами, направленными на экологические цели.
Тем не менее в электроэнергетике к "малым" принято относить электростанции мощностью до 25 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три подкласса: микроэлектростанции мощностью до 100 кВт, мини-электростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт, малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика России - это примерно 49 тысяч электростанций (98,6 процента от их общего числа) общей мощностью 17 миллионов кВт (8 процентов от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5 процентов от выработки всех электростанций страны. Если учесть приведенные данные, то средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт.
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны по сравнению с большой, которой уделяется основное внимание науки и промышленности, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить. Во-первых, по разным оценкам, от 60 до 70 процентов территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На ней проживает более 20 миллионов 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 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.
Говоря о малой энергетике, мы подразумеваем прежде всего строительство мини-электростанций. Эффективность таких мини-ТЭЦ достаточно высока. Так, для мини-ТЭЦ с электрической мощностью 100 кВт и тепловой мощностью 120 кВт себестоимость электрической энергии составляет 6 рублей за 1 кВт/ч, а полной энергии (электрической и тепловой) - 2,5 рубля. Срок окупаемости мини-ТЭЦ составляет 2,2 года. В среднем стоимость энергии для мини-ТЭЦ, работающих на дизельном топливе, составляет 3-3,5 рубля за 1 кВт/ч, а на газовом топливе - 1,4-1,8 рубля. Стоимость установленной мощности для таких станций около 600-1000 долларов за киловатт.
Сейчас существуют реальные перспективы привлечения финансирования в малую энергетику
Рынок малой энергетики еще совсем молод, есть лишь немногие примеры успешных проектов в этой области, как, например, мини-ТЭЦ мощностью 21,5 МВт для электроснабжения и теплоснабжения потребителей на территории Среднеуральского медеплавильного завода (УГМК).
Запуск станции сразу же привлек к себе внимание экспертов, отдавших проекту победу в международной премии "Малая энергетика - большие достижения". Второй год работы мини-ТЭЦ показал ее эффективность и подтвердил факт, что собственная генерация для предприятий - это экономически выгодная реальность и очевидная перспектива для развития всей отрасли. На сегодня станция обеспечивает не только энергобезопасность СУМЗа, но и энергоэффективность предприятия. Годовая выработка электроэнергии мини-ТЭЦ (2015) составила 177 миллионов кВт/ч, а средняя наработка одной ГПА - 8577 часов, что превысило ожидаемые показатели. Загрузка станции дала отличный результат - 95 процентов от плановых 80.
Проект по строительству мини-ТЭЦ организован по беспрецедентной для РФ финансовой схеме ВОТ contract (build-operate-transfer), а именно на условиях стопроцентного финансирования на собственные средства частных инвесторов с последующей передачей объекта в аренду предприятию на срок 9 лет. Далее станция будет передана в собственность завода.
Важно отметить, что потенциальный заказчик такого проекта не вкладывает собственные средства в его реализацию, предоставляет площадку для строительства, покупает электроэнергию со скидкой к действующему тарифу, осуществляя контроль всех рабочих процессов, а после окончания энергосервисного контракта получает станцию в собственность, сокращая количество выбросов углекислого газа более чем на 30 тысяч тонн.
Какова ситуация на рынке сегодня? Ответ упирается в тарифы и их динамику роста. За последние годы тарифы на электроэнергию для промышленных предприятий увеличились значительно меньше тарифов на природный газ. В этой связи ряд проектов становятся менее эффективными.
Специалисты утверждают, что в сложившейся экономической ситуации акцент должен быть сделан на экономической эффективности подобных проектов при соблюдении разумных технических требований. Сейчас существуют реальные перспективы привлечения финансирования в малую энергетику. Другой вопрос, готовы ли предприятия принимать на себя дополнительную кредитную нагрузку и создание непрофильных активов. Как раз для таких случаев идеальным может быть вариант энергосервисного контракта.
Энергосервисный контракт - это реализация проекта генерации с привлечением стороннего инвестора. В этом случае окупаемость инвестиций обеспечивается за счет эффекта от внедрения энергоэффективного мероприятия (строительства электростанции), а возникающий доход разделяется между предприятием и инвестором. Таким образом, благодаря энергосервисному контракту у предприятия появляется множество преимуществ: не увеличивается долговая нагрузка; проект реализуется, как правило, более эффективно экономически и технически, так как для инвестора важна максимальная экономическая эффективность проекта; а для предприятия нет необходимости увеличивать дополнительно штат сотрудников и заниматься эксплуатацией непрофильного актива.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.сайт/
Министерство образования Республики Беларусь
УО Белорусский государственный экономический университет
Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности
МАЛАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Выполнила: А.О. Якунина
Студентка ФФБД, 1 курс, ДФТ
Проверила М.В. Михадюк
Введение
Малая энергетика (общая характеристика)
Энергетическая безопасность и малая энергетика
Области применения малой энергетики
Зоны децентрализованного энергоснабжения
Дизельные электростанции
Газодизельные и газопоршневые электростанции
Газотурбинные электроустановки
Белорусский опыт развития малой энергетики
Заключение
Список литературы
Введение
Представление об энергетике у многих связано с крупными теплоэлектростанциями (ТЭЦ), гидроэлектростанциями (ГЭС),атомными электростанциями (АЭС),станциями теплоснабжения(АСТ),тепловыми сетями большой протяжённости, высоковольтными линиями электропередач, мощными трансформаторными станциями и подстанциями, огромными градирнями и высокими дымовыми трубами больших диаметров и т. д. Кроме перечисленных ТЭЦ, ГЭС, АЭС, ГРЭС, АСТ, существует значительное число локальных систем теплоэлектрогенерирования, которые сосредоточены по населённым пунктам и различным отраслям промышленности.
Это - районные отопительные и отопительно-производственные котельные, заводские ТЭС, ТЭЦ и котельные, промышленные печи, бытовые энергоустановки, предназначенные для обслуживания нескольких зданий и сооружений и индивидуальных построек, коттеджей, частных домов и т.д.
Все эти энергогенерирующие источники имеют признаки отдельной (единой) отрасли со своей продукцией в виде тепло и электроэнергии и со своими потребностями в топливе, оборудовании, материалах, инвестициях и т.д. По сути это - своеобразный топливно-энергетический комплекс, который принято называть малой энергетикой.
Этот термин пока не узаконен стандартом, но в кругах специалистов он нашёл уже широкое признание. Более того, перечисленный выше круг объектов, который условно можно отнести к понятию “традиционной” малой энергетики, существенно расширен за счёт так называемых нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. К таким объектам относятся установки и сооружения, использующие солнечную энергию, энергию ветра, геотермальную энергию, энергию мирового океана, биомассы и др.
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.
Малая энергетика (общая характеристика)
Малая энергетика (альтернативная энергетика) -- это на сегодняшний день наиболее экономичное решение энергетических проблем в условиях все возрастающей потребности в энергоресурсах. Автономность малой энергетики позволяет решит задачу электро- и теплоснабжения удаленных и энергодефицитных районов, которым трудно найти средства на строительство крупных станций, прокладки теплоцентралей, сооружении ЛЭП.
Еще одна важная функция малой энергетики - создание резервных источников питания (электроснабжения), что делает возможным обезопасить потребителя от перебоев в основной сети. Это особенно важно для электроснабжения медицинских, военных, торговых и производственных комплексов. Как отмечают специалисты, малая энергетика наиболее востребована сегодня в энергоемких производствах нефтехимии, текстильной промышленности, производстве минеральных удобрений. Не секрет, что значительная часть себестоимости продукции и услуг приходиться на энергетические расходы. И значит, вложенные средства в строительство объектов малой (альтернативной) энергетики не только быстро окупаются, но и делают предприятие независимым от роста цен на электроэнергию и углеводородное сырье.
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.
Наряду с термином «малая энергетика» применяются понятия «локальная энергетика», «распределенная энергетика», «автономная энергетика» и «распределенная генерация энергии (РГЭ)». Последнее понятие определяют как производство энергии на уровне распределительной сети или на стороне потребителя, включенного в эту сеть.
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, 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. 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).
Области применения малой энергетики
Важно понимать, что малая энергетика - это не альтернатива большой энергетике, у нее нет каких-либо кардинальных преимуществ. Поэтому создание объектов малой энергетики не может быть самоцелью (для обозначения таких объектов также используют другие модные термины «распределенная энергетика», но суть от этого не меняется).
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, 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. Во-вторых, 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.
альтернативный энергетика децентрализованный электростанция
Зоны децентрализованного энергоснабжения
Энергетическая эффективность комплексов децентрализованного электроснабжения - важная компонента национальной безопасности страны, призванная ускорить ее социально-экономическое развитие, а повышение энергетической эффективности комплексов децентрализованного электроснабжения является на сегодня актуальной задачей энергетики Беларуси.
Для электроснабжения потребителей децентрализованных зон традиционно используются установки малой энергетики - малые электростанции, работающие на автономную электрическую сеть одного или нескольких близлежащих населенных пунктов. dissercat.com
В зонах децентрализованного энергоснабжения роль малой энергетики в обеспечении ЭБ является определяющей. Рабочие (постоянно действующие) 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. 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.
Дизельные электростанции
Наряду с централизованным способом электроснабжения потребителей от сетей энергосистем в ряде случаев необходимо предусматривать местные источники электроснабжения. К ним относятся дизельные электростанции, которые широко используются также в качестве резервных установок, обеспечивающих электрической энергией потребителей при отключении питания в случае аварий на линиях энергосистемы. Для потребителей с повышенными требованиями к бесперебойности электроснабжения установка резервных источников электроснабжения обязательна.
Сегодня в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции (ДЭС). Широкое применение ДЭС определяется рядом их важных их преимуществ перед другими типами электростанций:
1. высокий КПД (до 0,35-0,4) и, следовательно, малый удельный расход топлива (240-260 г/кВт·ч);
2. быстрота пуска (единицы-десятки секунд), полная автоматизация всех технологических процессов, возможность длительной работы без технического обслуживания (до 250 часов и более);
3. малый удельный расход воды (или воздуха) для охлаждения двигателей;
4. компактность, простота вспомогательных систем и технологического процесса, позволяющие обходиться минимальным количеством обслуживающего персонала;
5. малая потребность в строительных объемах (1,5-2 м3/кВт), быстрота строительства зданий станции и монтажа оборудования (степень заводской готовности 0,8-0,85);
6. возможность блочно-модульного исполнения электростанций, сводящая к минимуму строительные работы на месте применения.
Главными недостатками ДЭС являются высокая стоимость топлива и ограниченный по сравнению с электростанциями централизованных систем срок службы (ресурс).
По назначению дизельные электростанции и электроагрегаты подразделяют на стационарные и передвижные, а по исполнению-- сооружаемые во временных и постоянных помещениях. В зависимости от объемов автоматизации станции и электроагрегаты могут быть 1,2 и 3-й степени автоматизации. Они могут быть выполнены с воздушной, водовоздушной или радиаторной, а также водоводяной -- двухконтурной системами охлаждения.
На дизельных электростанциях применяют генераторы типов СГД (синхронный генератор, дизельный), ЕСС (единой серии с самовозбуждением), ЕС (единой серии), МСД открытого и МСА защищенного исполнения с самовентилированием и др.
Передвижные дизельные электростанции выполнены как комплектные электроустановки, смонтированные на каком-либо транспортном средстве и защищенные от атмосферных воздействий. Дизельные электроагрегаты также выполняют как комплектные установки в виде отдельных блоков, чаще всего смонтированными на общей раме.
Стационарные дизельные электроустановки предназначены для нормальной работы и выработки электроэнергии необходимого качества при температуре окружающего воздуха от +8 до +40°С, высоте над уровнем моря не выше 1000 м и относительной влажности воздуха до 98% при +25° С.
Основным элементом дизельной-электроустановки (станции или агрегата) является дизель-генератор, состоящий из дизельного двигателя, электрического генератора, трехфазного переменного тока, систем охлаждения, смазочной, топливоподачи и пультов управления.
Газодизельные (двухтопливные) и газопоршневые электростанции
В последнее время всё большее внимание во всем мире, 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.
Наиболее эффективным применением двухтопливных (газодизельных) генераторов является их использование в качестве источника электроэнергии для питания буровых установок с электроприводом - бурение первых скважин идет на дизельном топливе, а затем, при освоении скважин, для замещения дизельного топлива используется попутный газ. Двухтопливная система позволяет значительно сократить стоимость эксплуатации и снизить вредные выбросы промышленных дизельных двигателей. Это достигается путем замещения части дизельного топлива на более дешевый и экологически чистый природный или попутный газ. Кроме того, одним из основных достоинств двухтопливной системы является ее способность переключать топливные режимы без остановки двигателя. Двухтопливная система обеспечивает безопасную работу дизельных двигателей на топливной смеси с содержанием газа от 50% до 80%.
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.
Мини-ТЭЦ
Мини-ТЭЦ (малая теплоэлектроцентраль) - теплосиловые установки, служащие для совместного производства электрической и тепловой энергии в агрегатах единичной мощностью до 25 МВт.
Основная концепция мини-ТЭЦ - непосредственная близость энергетического источника к конечному потребителю. Строительство мини-ТЭЦ является комплексным решением проблем энергообеспечения производства либо жилого сектора, энергосбережения и уменьшения энергозатрат в единице готовой продукции.
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.
Газотурбинные электроустановки
Газотурбинная установка (ГТУ) состоит из двух основных частей - это силовая турбина и генератор, которые размещаются в одном корпусе. Поток газа высокой температуры воздействует на лопатки силовой турбины (создает крутящий момент). Утилизация тепла посредством теплообменника или котла-утилизатора обеспечивает увеличение общего КПД установки.
ГТУ может работать как на жидком, так и на газообразном топливе. В обычном рабочем режиме - на газе, а в резервном (аварийном) - автоматически переключается на дизельное топливо. Оптимальным режимом работы газотурбинной установки является комбинированная выработка тепловой и электрической энергии. ГТУ может работать как в базовом режиме, так и для покрытия пиковых нагрузок.
Пока еще газотурбинные электроустановки находят относительно скромное применение в малой энергетике. Они 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.
Белорусский опыт развития малой энергетики
Надежное и безопасное энергообеспечение является основополагающим условием жизнедеятельности и развития общества. Вместе с тем в последнее время мировое потребление энергии стало соизмеримым с запасами горючих ископаемых - базой современной энергетики, что грозит их скорым исчерпанием. Это заставляет обратиться к необходимости глубокого освоения и широкого использования альтернативных и, в первую очередь, возобновляемых источников энергии.
Анализ мирового опыта свидетельствует, что, хотя суммарный теоретический потенциал возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на несколько порядков превышает современный уровень мирового потребления первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), однако при существующем уровне технологического развития и сложившейся в настоящий момент конъюнктуре на мировых энергетических рынках лишь весьма незначительная часть теоретического потенциала ВИЭ может быть эффективно использована. Такие очевидные преимущества установок, работающих на ВИЭ, как неисчерпаемость, отсутствие затрат на топливо и экологическая безопасность, пока не могут безоговорочно перевесить хорошо технически отработанные и более дешевые методы получения энергии на базе органического топлива.
Вместе с тем для РБ как государства, экономика которого базируется преимущественно на импорте энергоресурсов, эффективность использования или замены последних является одним из определяющих факторов производства конкурентоспособной продукции и, в конечном итоге, благосостояния общества.
Какие энергообъекты следует относить к малой, а какие - к нетрадиционной энергетике? Согласно Постановлению СМ РБ №400 от 24 апреля 1997 г., к объектам малой энергетики относятся источники электрической или тепловой энергии, использующей котельные, теплонасосные, паро- и газотурбинные, дизель- и газогенераторные установки единичной мощностью до 6 МВт; к объектам нетрадиционной энергетики - возобновляемые и нетрадиционные источники электрической и тепловой энергии, использующие энергетические ресурсы рек, водохранилищ и промышленных водостоков, энергию ветра, солнца, редуцируемого природного газа, биомассы (включая древесные отходы), сточных вод и твердых бытовых отходов.
Малая и нетрадиционная энергетика предназначены для решения одной и той же задачи - непосредственного удовлетворения бытовых и производственных нужд населения в электрической и тепловой энергии на базе местных энергоресурсов. Тем самым обеспечивается истинная энергетическая автономия региона, что особенно важно для стран с низким потенциалом энергетической самообеспеченности или высокой степени зависимости от импорта энергоносителей.
Малая энергетика представлена в основном высокоэкономичными блок-ТЭЦ, оборудованными паротурбинными, газотурбинными и парогазовыми установками мощностью до 6000 кВт, обеспечивающими выработку электроэнергии по теплофикационному циклу с минимальными удельными расходами топлива. 1 МВт установленной мощности на таких ТЭЦ при 5000 часов использования этой мощности дает экономию органического топлива в размере 800-900 тонн условного топлива в год. В расчете на 1 Гкал присоединенной тепловой нагрузки для ПТУ экономия топлива составляет порядка 300 т у.т./год, для высокотемпературной ГТУ-800т у. т./год, для ПГУ-1,4Мт.у.т./год.
В предшествующие 20-25 лет в условиях технического прогресса крупных тепловых электростанций, развития ядерной энергетики и низкой стоимости топлива мелкие ТЭЦ потеряли свою конкурентоспособность, и строительство их было прекращено. В настоящее время с изменением экономической конъюнктуры малые ТЭЦ вновь обретают свои преимущества. Кроме высокой экономичности, их важными достоинствами являются быстрота сооружения, небольшие единовременные капиталовложения и возможность строительства за счет всех отраслевых министерств и ведомств. Прежде всего, они рассматриваются как источники экономии энергоресурсов. Но при быстром развороте потенциала малой энергетики она может существенно смягчить дефицит мощности в энергосистеме, что исключительно актуально для Беларуси.
Об эффективности этого направления убедительно говорит опыт Дании, где в соответствии с "Энергопрограммой-2000" из 7,15 млн кВт вырабатываемой электрической мощности 1,3 млн кВт приходится на мелкие комбинированные энергоустановки (дизельные, газотурбинные, паротурбинные) мощностью от нескольких кВт до 1-3 МВт.
Основная сфера применения малых ТЭЦ - это промузлы, а также средние и малые города, имеющие определенную концентрацию и продолжительность использования тепловых нагрузок, прежде всего промышленных. В ряде случаев малые теплофикационные установки могут устанавливаться на действующих и новых промышленных и промышленно-отопительных котельных.
В Энергетической программе Беларуси до 2010 г. намечено ввести около 600 МВт мощностей за счет малой энергетики.
Учитывая отсутствие в Беларуси энергомашиностроительной базы и наличие в России заводов по производству основного оборудования для паротурбинных и газотурбинных мини- и малых ТЭЦ, следует ориентироваться на создание подобных ТЭЦ с паротурбинными противодавленческими (отопительными, промышленными) агрегатами низких и средних начальных параметров пара.
Российским АО "Калужский турбинный завод" создаются блочные турбоагрегаты малой мощности, рассчитанные на начальные параметры пара промышленных котлов 1,3-1,4 МПа. Отработанный пар после турбины давлением 0,4-0,12 МПа используется на технологические нужды предприятия либо для нагрева воды системы теплоснабжения.
Турбогенератор ТГ 0,6/0,4 Р 12/4 мощностью 600 кВт уже запущен в производство. Первые четыре агрегата установлены и эксплуатируются с 1996 г. в котельных Старобинского и Усяжского торфобрикетных заводов Беларуси. Сегодня выпускаются модификации этого базового турбогенератора, соответствующие 400, 500, 600 и 750 кВт с расходом свежего пара от 10 до 22 т/ч в зависимости от величины противодавления.
Агрегаты намечены к установке в районных отопительных котельных Минтопэнерго. В частности, речь идет о РК-1 в Молодечно, РК-1 в Бресте, котельной "Северная" в Гродно, котельной "Восточная" в Витебске.
Ведется работа над созданием турбин аналогичной серии мощностью 1,2-1,5 и 2-2,5 МВт.
Предварительно потенциальные возможности малой тепловой энергетики РБ могут быть оценены следующим образом. Наиболее предпочтительными для установки турбин являются примерно 170 котельных, где можно использовать 185 турбин общей мощностью 212 МВт при следующей единичной мощности агрегатов: 100 шт. по 400-600 кВт, 50 шт. по 800-1200 кВт, 20 шт. по 2000-2500 кВт, 15 шт. по 3500 кВт.
За ближайшие годы в котельных Минтопэнерго РБ, Минжилкомхоза РБ, Белтопгаза и других отраслей может быть введено до 40 турбоагрегатов мощностью 0,4-3,5 мВт, что будет обеспечивать ежегодную экономию порядка 50 тыс. т у. т. Темпы ввода мощностей будут зависеть в основном от условий и объемов инвестирования.
Срок окупаемости устанавливаемых в котельных энергоустановок зависит от их мощности, режима использования и местных условий. При удельной стоимости турбогенераторных установок $180-220 за кВт и наиболее благоприятных условиях их эксплуатации (использование номинальной электрической и тепловой мощности в течение 7000-8000 часов в год) срок возврата капитала составит 2,5-3 года, а при менее благоприятных условиях - 4-5 лет, что тоже вполне приемлемо для рыночных экономических условий.
Наряду с малыми паротурбинными установками необходимо развернуть работы по созданию дизель-генераторных теплофикационных установок, которые по опыту зарубежных стран найдут широкое применение в энергоснабжении сельских поселений и массивов индивидуальной жилой застройки. Эта актуальная социальная и энергосберегающая проблема требует незамедлительного решения.
Сегодня на белорусском рынке представлено не только российское, но и западное высокоэффективное энергетическое оборудование таких известных фирм, как "Skoda-PBS" (Чехия) и "Siemens" (Германия). При этом западные фирмы предлагают поставку оборудования в предельно короткие сроки на вполне приемлемых экономических условиях.
Из-за высокой стоимости энергоносителей, а также значительных потерь тепла при его транспортировке в централизованном теплоснабжении достаточно простым способом решения подачи тепла является применение автономных модульных котельных, размещаемых на крышах (в чердачных помещениях) жилых и промышленных зданий. Указанный способ теплоснабжения широко применяется в странах Европы, активно ведется его внедрение на Украине и в России. При его использовании не требуется разветвление наружной сети теплоснабжения, теплопотери в которой могут достигать 15-20%, не требуется и значительных средств на содержание этих сетей.
Наметившееся в последние годы строительство отдельных небольших жилых кварталов, отдельно стоящих жилых зданий, зданий малой этажности и коттеджей требует все более разветвленной сети теплоснабжения, что усугубляет решение данной проблемы. Между тем одним из приемлемых технических подходов является децентрализованная выработка тепла автоматизированными котельными, работающими на газе под периодическим наблюдением.
Каковы преимущества этого вида теплоснабжения?
Во-первых, это возможность строительства котельной, удовлетворяющей потребностям конкретного здания, да к тому же без отвода под нее земельного участка.
Кроме того, владелец здания имеет возможность экономить энергию и контролировать расходы, устанавливая режим работы установки в зависимости от продолжительности рабочего дня, выходные и праздничных дней, температуры наружного воздуха. Такие факторы, как высокий (до 88%) КПД котельных установок, работающих на природном газе, минимальное загрязнение атмосферы и более благоприятное распределение выбрасываемых частиц, более низкая температура и давление теплоносителя, значительное уменьшение протяженности и диаметров трубопроводов системы, отсутствие потерь тепла и воды в наружных трубопроводах, а также снижение расходов на периодический ремонт трубопроводов и уход за ними, дополняет возможность осуществления простого и совершенного контроля потребления теплоэнергии путем установки газового счетчика.
Затраты на строительство модульной котельной установки, работающей на теплоснабжении комплекса зданий НПО "Белгазтехника" (Минск), по подсчетам, окупились в течение первого года эксплуатации.
Ротационный счетчик учитывает расход газа. Измеряются температура и давление газа (все показания снимаются ежедневно). Сама котельная состоит из 10 модулей. Строилась она с расчетом обеспечения 9-этажного здания и пристройки (отапливаемый гараж, спорткомплекс, столовая, конференц-зал). Мощность котельной 1200 кВт, ежегодно вырабатывается около 1,5 Гкал тепла. В настоящее время используется только 30-40% мощности котельной. Автоматический пульт управления контролирует температуру, давление и другие параметры. Продукты сгорания газа отводятся через дымоходы и выбрасываются наверх.
По предварительным расчетам те средства, которые при этом тратятся на нужды отопления и горячего водоснабжения, примерно в 10 раз меньше, чем при теплоснабжении от общей трассы.
К 90-ым годам Беларусь представляла собой одну из наиболее развитых республик бывшего Советского Союза. Но так как экономика республики при наличии в СССР относительно дешевых ТЭР развивалась, прежде всего, исходя из общей политики централизованного управления и принципа разделения труда, распад СССР и разрыв связей между бывшими республиками не мог не сказаться на ее экономическом состоянии. Обеспеченность же республики местными энергоресурсами в 1990 г. составила 12,8% (к 1998 г. она возросла до 18,3%). Суммарный возможный потенциал ежегодной экономии ТЭР за счет малой и нетрадиционной энергетики к 2015 г. может составить около 8 млн. т у. т./год, или примерно 28% прогнозной потребности Беларуси. С учетом географических, климатических и социально-экономических условий РБ, энергетического потенциала возобновляемых источников энергии, мирового опыта и сложившихся в мире тенденций эффективность использования ВИЭ и объектов малой энергетики, а также перспективность дальнейшего развития малой и нетрадиционной энергетики представляются несомненными.
Заключение
Как показывает анализ состояния Малой энергетики в Беларуси, целесообразным считается принятие мер для её поддержки, модернизации и развития с учётом как отечественных, так и зарубежных достижений в этой области.
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. Новости электротехники №5 - Информационно-справочный журнал.
2. Максимова И., Белорусский опыт развития малой и нетрадиционной энергетики.- статьяhttp://electromost.by/
3. Информация с сайта www.elettracompany.com
4. Информация с сайта dissercat.com
5. Информация с сайта bestreferat.ru
6. Информация с сайта soyuzenergo.info
7. Информация с сайта evolution.сайт
Размещено на сайт
Подобные документы
Мировой опыт развития атомной энергетики. Развитие атомной энергетики и строительство атомной электростанции в Беларуси. Общественное мнение о строительстве АЭС в республике Беларусь. Экономические и социальные эффекты развития атомной энергетики.
реферат , добавлен 07.11.2011
Увеличение мирового производства энергии. Энергетика как фундаментальная отрасль экономики. Сохранение роли ископаемых топлив. Повышение эффективности использования энергии. Тенденция децентрализации и малая энергетика. Альтернативные источники энергии.
доклад , добавлен 03.11.2010
Ознакомление с основными направлениями и перспективами развития альтернативной энергетики. Определение экономических и экологических преимуществ использования ветровой, солнечной, геотермальной, космической, водородной, сероводородной энергии, биотоплива.
реферат , добавлен 15.12.2010
Главная цель строительства электростанции. Газопоршневые технологии с утилизацией сбросной теплоты ГПУ. Основные технические характеристики энергоустановки, когенерационной электростанции. Оборудование мини-ТЭЦ, направления в области энергосбережения.
реферат , добавлен 16.09.2010
Описания отрасли энергетики, занимающейся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии. Обзор работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным реактором. Вклад ядерной энергетики Украины в общую выработку.
реферат , добавлен 28.10.2013
Современные проблемы топливно-энергетического комплекса. Альтернативная энергетика: ветряная, солнечная, биоэнергетика. Характеристика и методы использования, география применения, требования к мощностям водоугольного топлива, перспективы его развития.
курсовая работа , добавлен 04.12.2011
Энергетика как величайшее достижение цивилизации, которая в современном мире энергетика играет важную роль. Общая характеристика современного электроэнергетического комплекса России. Знакомство с основными особенностями специальности теплоэнергетика.
эссе , добавлен 26.06.2013
Солнечная энергетика. История развития солнечной энергетики. Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения. Достоинства и недостатки использования солнечной энергетики. Типы фотоэлектрических элементов. Технологии солнечной энергетики.
реферат , добавлен 30.07.2008
Типовые источники энергии. Проблемы современной энергетики. "Чистота" получаемой, производимой энергии как преимущество альтернативной энергетики. Направления развития альтернативных источников энергии. Водород как источник энергии, способы его получения.
реферат , добавлен 30.05.2016
Сравнительный анализ солнечной и геотермальной энергетики. Экономическое обоснование разработки геотермальных месторождений. Реструктуризация энергетики Камчатской области и Курильских островов. Использование солнечной энергии, типы гелиоэлектростанций.
Общая черта
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения, использовать рациональные для местных критерий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят для себя место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с разным климатом.
Принятого термина «малая энергетика» в текущее время нет. В электроэнергетике более нередко к малым электрическим станциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции делят на три типа:
Микроэлектростанции мощностью до 100 кВт
миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт
малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика Рф сейчас – это около 50 000 электрических станций общей мощностью более 17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электрических станций Рф), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годичная выработка электроэнергии на этих электрических станциях добивается 5% от выработки всех электрических станций страны. Средняя мощность малых электрических станций составляет приблизительно 340 кВт.
В текущее время значимость малой энергетики возрастает в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. Действия последних лет проявили существенную неустойчивость в обеспечении электроэнергией и теплом потребителей разных категорий от централизованных энергетических систем. Одна из обстоятельств этого – состояние «отложенного кризиса» в энергетике страны, обусловленное резвым старением основного оборудования, отсутствием в достаточном объёме нужных инвестиций для обновления и строительства новых энергетических объектов и их ремонта, трудности со снабжением топливом.
Другой предпосылкой утраты энергоснабжения являются природные (сначала климатические) катаклизмы, приводящие в ряде всевозможных случаев к томным последствиям для значимых территорий и населенных пт. Очень уязвимыми являются централизованные системы энергоснабжения и с военной точки зрения. Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.
Также предпосылкой роста популярности малой энергетики в ближайшее время является неизменный рост цен на классические энергоэлементы (газ, мазут, дизельное горючее, бензин). Всё огромную популярность получают энерго установки, использующие в качестве горючего возобновляемые источники энергии (ветер, солнце, биомассу).
Области внедрения малой энергетики
Невзирая на относительно умеренную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны, значимость малой энергетики в жизни страны тяжело переоценить.
Во-1-х, по различным оценкам, 60-70% местности Рф не окутаны централизованным электроснабжением. На этой большой местности проживает более 20 млн человек, и жизнедеятельность людей обеспечивается приемущественно средствами малой энергетики.
Во-2-х, широкой сферой внедрения средств малой энергетики является запасное (время от времени его именуют аварийным) электроснабжение потребителей.
В-3-х, малая энергетика может быть конкурентоспособна для новых объектов индустрии и новых поселений, к примеру, когда неизменное увеличение платы за подключение к централизованным сетям либо за повышение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
Дизельные электростанции
Сейчас в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции, что определяется рядом принципиальных преимуществ перед другими типами электрических станций:
Высочайший КПД (до 0,35-0,4) и, как следует, малый удельный расход горючего (240-260 г/кВт ч)
быстрота запуска (единицы-десятки секунд), полная автоматизация всех технологических процессов, возможность долговременной работы без технического обслуживания (до 250 часов и поболее)
малый удельный расход воды (либо воздуха) для остывания движков
компактность, простота вспомогательных систем и технологического процесса, дозволяющие обходиться наименьшим количеством обслуживающего персонала
малая потребность в строй объемах (1,5-2 м?/кВт), быстрота строительства построек станции и монтажа оборудования (степень заводской готовности 0,8-0,85)
возможность блочно-модульного выполнения электрических станций, сводящая к минимуму строй работы на месте внедрения.
Главными недочетами дизельных электрических станций являются высочайшая цена горючего и ограниченный по сопоставлению с электрическими станциями централизованных систем срок службы (ресурс).
Русская индустрия предлагает широкий выбор дизельных установок. Но необходимо подчеркнуть, что наши российские установки значительно уступают наилучшим забугорным образчикам этой техники сначала по массогабаритным показателям, чертам шумности и экологическим показателям. Цена электроэнергии, вырабатываемой дизельными электрическими станциями, составляет 5-7,5 руб./кВт ч, а цена 1 кВт установленной мощности – порядка 5-6 тыс. руб. В цены электроэнергии толика топливной составляющей (для работы на дизельном горючем) доходит до 80–85%.
Газодизельные и газопоршневые электростанции
В ближайшее время всё большее внимание уделяется газодизельным (ГДЭС) и газопоршневым (ГПЭС) электрическим станциям, использующим в качестве горючего природный газ. При современных отпускных ценах на дизельное горючее и природный газ топливная составляющая цены электроэнергии для газодизельных электрических станций в пару раз меньше, чем у обыденных ДЭС. Вместе с высочайшей экономичностью ГДЭС и ГПЭС владеют неплохими экологическими чертами, так как состав выхлопных газов у их отвечает самым серьезным мировым экологическим эталонам. При использовании газа существенно возрастает и ресурс фактически дизельного агрегата.
Применение ГДЭС и ГПЭС целенаправлено в зонах, имеющих систему газоснабжения. В этих критериях по цены электроэнергии они могут соперничать с системами централизованного электроснабжения, использующими массивные классические электростанции, а по срокам окупаемости финансовложений значительно опережать их.
В зонах без систем газоснабжения может быть применение ГДЭС и ГПЭС, использующих привозной сжиженный природный газ. Но финансовая сторона этого варианта их внедрения просит дополнительного анализа.
Общая характеристика
Малая энергетика позволяет потребителю не зависеть от централизованного энергоснабжения, использовать оптимальные для местных условий источники производства энергии. Закономерно, что такие технологии находят себе место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с различным климатом.
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 типа:
Микроэлектростанции мощностью до 100 кВт
миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт
малые электростанции мощностью более 1 МВт.
Малая электроэнергетика России сегодня – это около 50 000 электростанций общей мощностью более 17 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. Средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт.
В настоящее время значимость малой энергетики увеличивается в связи с изменяющейся в стране социально-экономической обстановкой. 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 в достаточном объёме 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. Уязвимыми являются централизованные системы энергообеспечения и для террористических актов.
Также причиной роста популярности малой энергетики в последнее время является постоянный рост цен на традиционные энергоносители (газ, мазут, дизельное топливо, бензин). Всё большую популярность приобретают энергетические установки, использующие в качестве топлива возобновляемые источники энергии (ветер, солнце, биомассу).
Области применения малой энергетики
Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе страны, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить.
Во-первых, по разным оценкам, 60-70% 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.
В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна для новых объектов промышленности и новых поселений, например, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.
Дизельные электростанции
Сегодня в малой электроэнергетике преобладающими являются дизельные электростанции, что определяется рядом важных 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.
Главными недостатками дизельных электростанций являются высокая стоимость топлива и ограниченный по сравнению с электростанциями централизованных систем срок службы (ресурс).
Российская промышленность предлагает широкий выбор дизельных установок. Однако следует отметить, что наши отечественные установки существенно уступают лучшим зарубежным образцам этой техники прежде всего по массогабаритным показателям, характеристикам шумности и экологическим показателям. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой дизельными электростанциями, 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%.
Газодизельные и газопоршневые электростанции
В последнее время всё большее внимание 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.
ПубликацииВыделяются следующие черты характерные для большинства малых энергетических установок:
компактные размеры генераторных блоков;
мобильность и зачастую модульность компонентов;
высокая заводская готовность генераторных модулей, позволяющая вводить ее в эксплуатацию за период в пределах года;
возможность применения установок, как в режиме автономной работы, так и в режиме параллельной работы с существующей электросетью.
возможности установок выдерживать очень высокие сбросы нагрузки;
низкий объем технического обслуживания и большой интервал межсервисного обслуживания;
низкий уровень вредных выбросов.
В соответствии с критериями Международного Совета по большим электрическим системам высокого напряжения (Conseil International des Grands Réseaux Électriques) – к группе малой генерации относят станции, мощность которых не превышает 30 МВт, а агрегаты единичной мощности не более 10 МВт. 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). Как правило, такие станции бывают трех подклассов:
Микроэлектростанции – мощность не более 100 кВт;
Миниэлектростанции – мощность 100 кВт-1 МВт;
Малые электростанции – мощность не менее 1 МВт.
Объекты малой энергетики отличаются большим разнообразием, можно выделить следующие виды:
микротурбинныеэлектростанции;
газотурбинные игазопоршневые электростанции;
топливные элементы;
электроустановки, использующие энергию биомассы;
ветряные электростанции;
солнечные электростанции;
малая гидроэнергетика;
приливные и волновые электростанции;
генерация, основывающаяся на геотермальных источниках.
Разработанные еще 60-х для электроснабжения на борту авиалайнеров микротурбинные электростанции в настоящее время способны обеспечивать значение КПД на уровне 25-30%, а в когенерационном режиме данный показатель достигает 60-70%. Данный тип электростанций может работать на широком спектре топлива – природный газ, метан, бензин, керосин.
Для эксплуатации этих установок, как правило, не требуется работа оператора, а контролировать ее работу и осуществлять связь с ней можно при помощи интернета, электронной или спутниковой связи. В процессе работы микротурбинной установки система управления и контроля осуществляет постоянный мониторинг всех основных рабочих узлов и параметров установки.
Газотурбинные и газопоршневые установки получили широкое распространение именно в малой энергетике, поскольку они отлично подходят для электро- и теплоснабжения предприятий, отдаленных населенных пунктов и прочих потребителей. Надежность таких типов электроустановок уже подтверждена их длительной эксплуатацией в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.
Для работы газопоршневых электростанций требуется доступ к горючему газу любого типа, а подавляющее большинство газотурбинных установок изначально были рассчитаны на работу на природном газе. Но, поскольку природный газ является ценным технологическим сырьем для химической промышленности, где его использование часто более рентабельно, чем в энергетике – активно набирает обороты производство и внедрение газотурбинных установок, способных эффективно работать на твердом топливе (торф или древесина).
Еще одним подвидом малой генерации являются топливные элементы. В их основе лежит целое семейство технологий, основанных на катализаторном окислении водорода. Кроме работы на чистом водороде, изготовление которого весьма дорого, топливные элементы могут использовать и другие виды топлива с высоким содержанием водорода. Всего сейчас разработано не менее дюжины различных типов топливных элементов с КПД от 40% до 60%. Генерация электроэнергии осуществляется подобно генерации в обычной батарейке, а высокий КПД достигается благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию. В локальном масштабе данная технология работает практически без загрязнения окружающей среды, отходом является обычный водяной пар. В топливном элементе необходимые реагенты находятся на «входе», продукты реакции на «выходе», и реакция может протекать так долго, как поступают в нее реагенты и сохраняется работоспособность самого элемента .
Большое количество энергетических технологий, которые применяются в малой энергетике основываются на использовании возобновляемых источников энергии.
Наибольшее применение в практике государств Европейского Союза и США получила малая генерация основаная на переработке биомассы в электроэнергию и тепло. К достоинствам биомассы относится широкая доступность, относительно низкая стоимость и множественность путей переработки в конечный энергопродукт. Источниками ее получения служат следующие компоненты:
разлагаемые отходы сельского хозяйства (солома, навоз, трава и др.);
отходы лесного промысла (опилки, щепки, кора, сучья);
продовольственные или непродовольственные сельскохозяйственные культуры и продукты их переработки (кукуруза, пшеница, ячмень, крахмал, рапс, животный жир, подсолнечник, вино, сорго и др.);
некоторые быстрорастущие деревья и кустарники (ива, береза, тополь и др.);
мусорные фракции .
Еще одной особенно быстроразвивающейся технологией малой генерации, основанной на возобновляемом источнике энергии, является использование для выработки электричества кинетической энергии ветра. Практически неисчерпаемый потенциал кинетической энергии ветра, а также постоянное повышение технологичности монтажа установок и техобслуживания обуславливают преимущества такого способа выработки энергии.
Однако у использования данного источника имеется существенный недостаток, который связан с ограниченностью местностей, обладающих силой ветра необходимой силы и постоянства. С данным обстоятельством связана неравномерность выработки электроэнергии, предопределяющая собой сложность подключения ветроэлектрических установок к регулярным сетям снабжения, а также необходимость их дополнения накопительными батареями.
Не менее перспективной является использование солнечной энергии для производства электроэнергии и тепла. Гелиоэнергетика, так же, как и ветроэнергетика совершенно не требует траты средств и ресурсов для обеспечения процесса добычи энергии, при этом процесс генерации является полностью экологичным и автономным, поскольку сбор солнечного света и выработка электроэнергии проходит с минимальным задействованием человеческих ресурсов .
Однако следует учитывать, что уровень располагаемой солнечной радиации значительно колеблется в зависимости от географического расположения установок, сезона и погоды, а для размещения таких установок необходимы большие площади, причем в местах, где солнечное излучение имеет достаточный уровень. Вдобавок к вышеуказанным особенностям стоит отметить, что строительство солнечных электростанций является очень дорогостоящим процессом .
Ввиду того, что гидроресурсы для сооружения крупных гидроэлектростанций приближаются к исчерпанию, получает свое распространение малая гидроэнергетика. В некоторых странах вообще невозможно осуществлять сооружение крупных гидроэлектростанций, поскольку поверхность земли на их территории является преимущественно равнинной, а это чревато затоплением больших площадей. Поэтому внимание ныне сосредоточивается на малой гидроэнергетике, работающей от силы течения малых рек, каналов и т. п. Для этого используются плотины с небольшим подпором воды, подводное размещение гидроагрегатов по течению рек или «гирляндные» электростанции в виде лопастей, вращающихся на погруженных тросах .
К основным преимуществам малой гидроэнергетики относится:
доступность локальной речной сети;
отсутствие необходимости сооружения крупных водохранилищ, выводящих из эксплуатации продуктивные земли;
малая стоимость технического обслуживания;
экологическая нейтральность к миграции рыбы.
К недостаткам малой гидроэнергетики в первую очередь относится нестабильность основного ресурса, обусловленная тем, что малая река или канал могут периодически пересыхать или промерзать, тем самым блокируя работу системы. Стоит отметить, что затраты на сооружение даже малой ГЭС весьма высоки и высокие стартовые вложения могут нивелировать экономическую выгоду от ее использования.
Особый вид малойгидроэнергетики представляютприливные и волновые электроустановки. Первые используют энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращенияЗемли, они расположены на берегах морей, где гравитационные силыЛуныиСолнцадважды в сутки изменяют уровень воды.В свою очередь волновые электростанции основаны на использовании кинетической энергии волн.
Достоинства и недостатки приливной и волновой энергетики схожи. К плюсам использования можно отнести:
возможность выполнения защитных функций, посредством гашения волн вблизи портовых акваторий и прочей береговой линии;
низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
продолжительный срок эксплуатации.
К минусам данных типов энергетики относится:
малая мощность вырабатываемой энергии;
нестабильный характер работы, вызванный атмосферными явлениями в окружающей среде;
возможность создания опасной обстановки для судоходства и промышленного лова рыбы;
высокие затраты на строительство при продолжительном сроке окупаемости проекта.
Также активно растет использование геотермальной энергии, применяемой в основном для локального отопления и борьбы со наледью на дорогах и взлетно-посадочных полосах. В качестве положительных сторон такого вида энергетики можно выделить постоянство поступления, экологическую чистоту и независимость от погоды и климата.
К отрицательным сторонам относятся неравномерность поступления тепла и его низкие температуры. Из этих особенностей возникает необходимость дополнения улавливающих установок аккумулирующими устройствами. По этой причине технический прогресс направлен не только на освоение поверхностных выходов горячей воды и пара, но и на бурение специальных скважин к высокотемпературным участкам земной коры с прогонкой по ним воды. Важное значение приобретает также установка тепловых насосов, позволяющих забирать тепло из воды и почвы.
Таким образом классификация малой генерации является очень разнообразной, каждый вид обладает как положительными, так и отрицательными особенностями. Проекты внедрения тех или иных видов требуют качественной технико-экономической оценки для каждого вида малой генерации возможно подходящего под энергетические нужды в той или иной местности.
