Малая энергетика россии. Согреют вдалеке
Выделяются 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.
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.
От редакции: Сегодня не утихают споры о целесообразности и эффективности совместного использования объектов «малой» и «большой» энергетики. Предлагаем Вашему вниманию статью, в которой приводится мнение одного из ведущих российских специалистов.
Роль «малой» энергетики в решении проблем «большой» энергетики
К. т.н. А. А. Салихов, директор Департамента мобилизационной подготовки оперативного контроля, ГО и ЧС в ТЭК, Министерство энергетики РФ
(из книги А.А. Салихова «Неоцененная и непризнанная «малая» энергетика», М.: Издательство «Новости теплоснабжения», 2009 г.)
Проблемы надежности энергоснабжения
Одной из важнейших задач, которая сегодня стоит перед энергетиками, является повышение надежности энергоснабжения потребителей. Она зависит от многих причин, но основными из них являются:
■ появление в целом ряде регионов России дефицита в электрической энергии из-за роста энергопотребления;
■ моральное и физическое старение оборудования энергопредприятий;
■ недостаточная сбалансированность между потреблением и генерацией в сочетании с ветхостью и недостаточной пропускной способностью электрических сетей;
■ угроза террористических актов в отношении энергетических объектов, ЛЭП, газо- и нефтепроводов;
■ аномальные и стихийные климатические явления.
Исторически сложилось, что на территориях с развитой генерацией количество электростанций достигает десятка, тогда как в большинстве республик, краев и областей их можно пересчитать по пальцам. Например, на территории Калмыкии вообще нет генерирующих источников, в Курганской области одна ТЭЦ, Марийская и Мордовская республики имеют по 2-3 источника, суммарная мощность которых колеблется от 250 до 350 МВт, в Ивановской и Омской областях всего по 3 электростанции. И этот список можно продолжить. Ясно, что надежность энергоснабжения конечных потребителей в такой ситуации определяется, в основном, надежностью работы электросетевого хозяйства региона (подстанций и электрических сетей).
Надежность же работы самих электростанций, а следовательно, и надежность поставки продукции в сети, зависит от количества одновременно работающих турбогенераторов, котлов. В летнее время на некоторых ТЭЦ из-за отсутствия или отказа потребителей от тепловых нагрузок возникают режимы, когда приходится
оставлять в работе один турбогенератор с одним котлом. При этом резко увеличивается вероятность посадки этой станции на нуль.
Также общеизвестно, что столицы республик, областей и краев, т.е. большие города регионов, особенно «миллионники», зимой и летом испытывают дефицит в электрической мощности, которая традиционно доставляется по ВЛ-500, 220 кВ от крупных энергоисточников - ГЭС, ГРЭС, АЭС, расположенных далеко от этих городов. Поэтому надежность электроснабжения крупных городов также в значительной степени уязвима из-за отсутствия баланса генерации и потребления в пределах самого города.
О термине «малая» энергетика
Надо сказать, что в энергетической литературе до сих пор нет четкой трактовки этого понятия.
Обычно понятие «малая» энергетика включает в себя генерирующие установки мощностью до 30 МВт - это маломощные теплоэлектроцентрали (за рубежом их чаще называют «когенерирую-щие установки»), малые гидроэлектростанции, установки, перерабатывающие энергию ветра и солнца, и т.д. Известен еще один термин - «распределенная» энергетика. Это определенный уклад системы организации электро- и теплоснабжения в регионе. Это пласт и диапазон мощностей агрегатов, которые потенциально могут быть установлены как генерирующие источники на разбросанных по территории региона объектах, работающие в общую сеть, а также и на существующих ныне электростанциях, особенно на ТЭЦ. Образуется так называемая распределенная (рассредоточенная) по территории региона сеть электростанций (или распределенная энергетика), в основном из объектов «малой» энергетики.
Так что, термины «малая» и «распределенная» энергетика в рассматриваемом случае являются синонимами и употребляются, чтобы обозначить ту нишу, которая пока не востребована и не занята в отечественной энергетике.
Объекты «малой» энергетики и их размещение
«Малая» энергетика может сыграть весьма важную и положительную роль в повышении комплексных показателей эффективности и надежности «большой» энергетики.
Чтобы лучше понять некоторые технические аспекты распределенной энергетики, представим себе следующее. На территориях, где раньше размещались 2-3 крупных генерирующих источника, появляются несколько десятков центров генерации, расположенных преимущественно в районных центрах, маленьких городах и на территориях предприятий. Электрическую энергию эти потребители раньше получали издалека по электрическим сетям, но сейчас она производится и, в основном, потребляется непосредственно на месте. Если возникает излишек, то продукция отпускается во внешнюю сеть; если дефицит, то недостающая часть баланса, как и раньше, поступает по электрическим сетям.
Очевидно, что надежность энергоснабжения потребителей при появлении объектов «распределенной» энергетики резко возрастает. Ранее отключение единственной действовавшей магистральной электрической сети привело бы к отключению всех потребителей, подключенных к этой линии. С появлением генерирующих источников на местах можно создать такие устойчивые системы и связи, что если не все, то многие потребители не почувствуют отключение той или иной линии по каким-то причинам. Хотя в некоторых случаях (например, при достаточно развитой мощности ветроэлектростанций) они могут усложнить работу системного оператора, но эта проблема чисто инженерная и легко решаемая. Однако думается, что ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что «малая» энергетика в виде распределенных по территории региона генерирующих источников существенно повышает надежность энергоснабжения потребителей. Реализация концепции распределенной энергетики будет способствовать снижению физических потерь в существующих электрических сетях из-за уменьшения перетоков по линиям электропередач. Поэтому вопросы развития и технического перевооружения электрических сетей и размещения генерирующих источников в регионах должны рассматриваться в комплексе и совместно. Это может способствовать оптимизации (существенному снижению) затрат как при размещении генерации, так и при обновлении сетевого хозяйства на местах в сравнении с вариантом решения этих проблем независимо друг от друга. В свою очередь, у сетевиков появится возможность концентрировать финансовые средства для реализации проектов строительства стратегически важных ЛЭП и ПС, способствующих дальнейшему развитию Единой Энергетической Сети России. Можно будет осуществить переброску мощностей крупных перспективных Сибирских угольных ТЭС, ГЭС в зоны Уральского и Центрального регионов, а также построить линии для экспортных поставок за рубеж.
Размещение источников генерации «малой» энергетики не должно быть самоцелью. Результат ее внедрения должен заключаться в повышении не только надежности, но и эффективности и других важных показателей энергопроизводства. В первую очередь, необходимо реализовать возможность ликвидации или уменьшения дефицита энергомощностей крупных городов с полумиллионным и миллионным населением. Как правило, это областные и краевые центры, столицы республик. Современные объекты распределенной энергетики позволяют осуществить этот замысел с большим экономическим эффектом.
Сегодня уже многим понятно, что существующие традиционные ТЭЦ (как правило, работающие на газообразном топливе) являются прекрасным объектом для установки там ГТУ мощностью от 20 до 150 МВт в качестве надстройки к существующей инфраструктуре. В секторе теплоснабжения страны действуют 486 ТЭЦ, и их потенциал надстроек таков, что ТЭЦ России готовы вместить в себя несколько инвестиционных проектов размером 30-40 тыс. МВт.
Эти довольно мощные объекты «распределенной» энергетики будут располагаться на территории действующих ТЭЦ таким образом, что их установленная мощность может в зависимости от потребности города и региона возрасти на несколько сотен мегаватт, вплоть до обеспечения баланса потребности города в электрической энергии и мощности.
Следующими потенциально интересными объектами размещения «малых» генерирующих источников в виде ГТУ являются многочисленные котельные, расположенные не только в больших, но и в малых городах, а также в поселках городского типа. Их по стране насчитывается около 6,5 тыс. от 20 до 100 Гкал/ч, более 180 тыс. котельных меньшей мощности, где с термодинамической точки зрения газ сжигается неразумно.
Ныне во многих регионах 40-60% газового топлива горит в коммунальных котельных и в быту для нужд населения. Здесь могут найти широкое применение объекты «малой» энергетики мощностью от сотен кВт до нескольких МВт. И они реально будут распределены по территории региона.
Проблема размещения объектов «малой» энергетики на территориях действующих предприятий
Противники надстройки существующих ТЭС газотурбинными установками очень часто приводят такие аргументы, как нехватка площадей на генплане действующих станций. По этому поводу необходимо констатировать следующее. Практически все наши действующие ТЭС и котельные, построенные по нормам и правилам проектирования энергообъектов советского времени, занимают большие площади. Западные специалисты на таких же площадях по своим нормам вместо одного нашего объекта располагают несколько.
При этом ни по эстетическим, ни по технико-экономическим показателям западные станции нашим не проигрывают.
Давно назрела необходимость пересмотра многих Норм и Правил, которые препятствуют внедрению новых технологий. Это относится и к ГОСТам, и СНиПам, и другим НТД. Например, требование СНиП о запрещении прокладки газопроводов высокого давления по территории городов и населенных пунктов в нашей стране усложняет строительство газотурбинных электростанций. В большинстве стран Западной Европы газопроводы под давлением 60-70 кгс/см2 проложены до центра больших городов, что, естественно, упрощает внедрение газотурбинных технологий.
В новых Правилах должны быть введены такие требования и нормы, как МВт/га в отношении генпланов, МВт/м 2 и МВт/м 3 в отношении главных корпусов.
С другой стороны, «нет худа без добра». На больших территориях наших электростанций и котельных, обеспечивая все требования промышленной безопасности, можно построить или пристроить значительные мощности на базе современных технологий. Например, надстройка Казанской ТЭЦ-1 двумя ГТУ по 25 МВт практически не привела к значительному изменению существующей инфраструктуры и площадей.
Роль «малой» энергетики в обеспечении энергетической безопасности России
«Малая» энергетика способна сыграть свою положительную роль в обеспечении энергетической безопасности страны. Маркетинговые исследования, проведенные по оценке рынков СМР, ПИР, оборудования, стройматериалов, необходимых для реализации проектов 5-летней инвестиционной программы Холдинга РАО ЕЭС по объектам тепловой генерации, показали, что возможности отечественного машиностроения не способны удовлетворить планы обновления тепловой генерации страны. По объему вводимых мощностей мы будем вынуждены прибегнуть к услугам иностранных фирм. И это, в первую очередь, касается оборудования мощных блоков П ГУ 400, 800 МВт.
Как уже было сказано, имеющийся мощный потенциал теплового рынка многочисленных котельных в процессе производства дешевой электроэнергии пока не задействован. По статистической отчетности его величина в целом по стране оценивается цифрой 1 млрд Гкал.
При этом их суммарная установленная мощность при круглогодичном использовании равнялась бы 100 тыс. МВт. Как видно, это почти три 5-летние инвестиционные программы Холдинга по 34 тыс. МВт. Если взглянуть на этот потенциал с точки зрения повышения эффективности использования поставляемого газа, то сжигание его когенерационным способом позволило бы уменьшить потребление газа до 1,5 раз, или в столько же раз увеличить генерацию электрической и тепловой энергии при сохранении уровня потребления поставляемого газа.
Для надстройки этих котельных могут быть востребованы ГПА и ГТУ мощностного ряда от 1 до 30 МВт. ГПА отечественного производства, удовлетворяющих требованиям энергетики, пока почти нет. А вот отечественные производители ГТУ мощностного ряда от 2,5 до 25 МВт буквально выстроились на старте и ждут лишь отмашки. Это отечественные моторостроительные авиационные заводы. Их оборудование уже прошло этап апробирования для наземных целей, находит широкое применение на объектах «Газпрома», и используется как опытно-промышленные энергоисточники в других отраслях. Потенциал отечественного авиационного машиностроения для энергетики пока еще ни со стороны энергетиков, ни со стороны коммунальщиков не востребован. Для ГТУ «малой» энергетики сопутствующее оборудование: котлы-утилизаторы, генераторы и др. также может быть поставлено отечественными производителями. По мере наработки опыта, числа часов использования и числа агрегатов и последующего усовершенствования, отечественная «малая» энергетика будет способна успешно конкурировать с агрегатами производства передовых иностранных фирм. Да и сейчас показатели эффективности у многих из них уже находятся на передовом мировом уровне, хотя как было выше сказано, при комбинированном способе их использования этот показатель определяющей роли не играет. Возможность же их производства на нескольких отечественных заводах дает заказчику право выбора, оптимизируя их стоимость. В свою очередь, «малая» энергетика способна внести большой вклад в дело обеспечения энергетической независимости России.
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.
Георгий ЛЕОНТЬЕВ, председатель подкомитета по малой энергетике Комитета по энергетике Госдумы РФ
Разберемся с терминологией
Несмотря на широкое применение в профессиональной среде, понятие «малая энергетика» в России пока не является официально признанным и не закреплено юридически. Пришло время обсудить и прояснить этот вопрос. После предварительной работы совместно с экспертами и бизнес-сообществом можно предложить на обсуждение следующие формулировки.
Малая энергетика — сегмент энергетического хозяйства, включающий в себя малые генерирующие установки и малые генерирующие комплексы, в том числе не подключенные к централизованным электросетям, функционирующие на основе традиционных видов топлива и на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Малая генерирующая установка — генерирующий объект установленной мощностью до 25 МВт.Малый генерирующий комплекс — генерирующий объект комбинированной выработки электрической и тепловой энергии установленной мощностью до 25 МВт, включая тепловую мощность (этот уровень определен исходя из обязательных требований законодательства по участию станций в оптовом рынке).
Малые мощности, масштабные задачи
Малая энергетика традиционно решает задачи увеличения стабильности и надежности всей энергетической системы государства. Каким образом это достигается? Прежде всего — за счет создания дополнительных генерирующих мощностей, повышения эффективности энергетической системы на региональном и муниципальном уровнях, снижения технологических потерь путем приближения генерирующих мощностей непосредственно к потребителю и сокращения объемов транспортировки. Малая энергетика позволяет повысить энергетическую безопасность, диверсифицировать топливно-энергетический баланс государства за счет увеличения использования местных видов топлива.
Основу малой энергетики России составляют до 50 тыс. различных электростанций (более 98% из них — дизельные) средней единичной мощностью 340 кВт и суммарной — 17 млн кВт (8% от общей установленной в России мощности), вырабатывающих до 50 млрд кВт.ч и потребляющих около 17 млн т у.т. в год.
Программы строительства энергоблоков малой мощности активно стимулируются в США, Великобритании, других странах Евросоюза. В Испании 16% электроэнергии вырабатывается на малых станциях.
Опыт промышленно развитых стран показывает, что строительство тепловых электростанций малой мощности взамен крупных энергоблоков позволяет на порядок уменьшить суммарные затраты на модернизацию энергетики.
Барьеры на ее пути
Низкие темпы развития отечественной малой энергетики обусловлены тем, что основное внимание было обращено на развитие большой энергетики — с предположением, что малая энергетика как-нибудь сама собой заполнит оставшиеся ниши.
Однако развитию малой энергетики мешает стихийность, отсутствие структурированного плана, в отличие от большой энергетики. Малая энергетика используется, скорее, как инструмент по оперативному снижению энергодефицита, а также для ухода ряда потребителей от необоснованно завышенных побочных платежей.
Безусловно, малая энергетика должна заполнять эту нишу, но все же ее ключевое предназначение — энергоснабжение децентрализованных потребителей, повышение надежности и экономичности энергоснабжения в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).
Основными препятствиями для развития малой энергетики являются:
Отсутствие работающих экономических механизмов и мер, стимулирующих ее развитие — в том числе слабая проработанность правил продажи электроэнергии и мощности малой генерации на розничном рынке;
Плохая приспособленность структур российской электроэнергетики и производства тепла к расширению участия в них малых энергетических установок (как на основе традиционных видов топлива, так и ВИЭ);
Отсутствие механизмов тарифной поддержки малой генерации в сфере ЖКХ, в итоге — отсутствие заказчика на использование малой генерации в ЖКХ;
Сложности технологического присоединения генерирующих установок к единой сети;
Затрудненность в получении квот на природный газ для малых генерирующих установок.
Особое внимание предлагается уделить возможности встройки малых генераций в рыночные отношения. Очень важным для развития малой энергетики является, где и по каким правилам продаст свой товар собственник малой генерации. Пока мы сталкиваемся с дискриминацией малых генерирующих объектов по сравнению с большой генерацией.
Комплексно и системно
В основу решения проблем малой энергетики должен быть заложен принцип системного и комплексного подхода. Он создаст условия для организационного, финансового, научно-технического, учебно-методического, нормативно-правового, информационного и кадрового обеспечения деятельности малой энергетики.
Для преодоления имеющихся барьеров необходимы меры государственной поддержки тех видов малой генерации, которые не подпадают под меры поддержки малой энергетики на основе ВИЭ (они предусмотрены законом «Об электроэнергетике»).
Возможно высвобождение и перенаправление на развитие малой энергетики дополнительных финансовых ресурсов при пересмотре принятых инвестиционных программ тепловых генерирующих компаний.
Эффект от внедрения малой энергетики является кумулятивным и распыляется на множество участников (газовики, государство, конечный потребитель и т.д.). Если у заказчика нет стимулов кардинально менять ситуацию, государство должно создать дополнительные стимулы, которые будут способствовать развитию малой энергетики в России.
Особо хочу отметить такой важный момент. Поскольку основной областью применения малой энергетики является ЖКХ, то и заказчиком на строительство малой генерации должен быть муниципалитет. Как правило, этот заказчик не имеет квалификации и финансовых ресурсов для грамотного формирования заказа на строительство малой генерирующей установки. Это отрицательно влияет на конечные связи с производителем отечественного энергетического оборудования для малой энергетики.
Необходимо четко сформулировать принципы применения малых электростанций разного типа в общей системе энергоснабжения страны. Для этого надо оценить степень распределенности потребления электроэнергии и мощности, а затем на основе полученных данных переоценить возведение энергетических мощностей на территории России. Очевидно, придется вернуться к целесообразности развития малой генерации, приближенной к потребителю, вместо крупных тепловых станций.
Инициативы по развитию малой генерации могут стать хорошим стимулом и к повышению надежности энергоснабжения в области ЖКХ. Комплексный подход к решению поставленной задачи позволит ускорить развитие отечественной промышленности в этой области, создать дополнительные рабочие места, привести к заметному оживлению на отечественном рынке поставок энергетического оборудования и услуг по сооружению малых генерирующих комплексов.
О торфе подумаем вместе
С учетом рассмотрения перечисленных проблем на расширенном заседании комитета по энергетике 13 мая был предпринят ряд конкретных шагов.
В частности, направлено письмо президенту России Дмитрию Медведеву с предложением рассмотреть развитие малой энергетики на очередном заседании Госсовета, которое будет посвящено энергетической отрасли.
«Реализация мер по модернизации жилищно-коммунального хозяйства на основе отечественных разработок в области малой энергетики может стать локомотивом выхода из кризиса для смежных отраслей экономики: металлургии, трубной и машиностроительной отраслей, в условиях падения внешнего и внутреннего спроса и падения цен на сырье. Что, в свою очередь, несомненно, скажется на уровне занятости и квалификации населения, работающего в данных отраслях экономики», — отмечается в письме президенту.
Кроме того, комитет по энергетике по согласованию с Минэнерго принял решение подготовить и осуществить два-три пилотных проекта по возведению малых генерирующих установок, диверсифицированных по видам используемого топлива. В качестве первого такого проекта предложено создать генерирующую установку, работающую на торфе. При реализации проекта планируется отработка организационных основ и схем финансирования, которые впоследствии могут быть применены в отношении большинства проектов по малой энергетике.
Напомню, что по итогам совместного заседания комитета РСПП по государственно-частному партнерству и инвестиционной политике, комитета РСПП по энергетической политике и Комитета Госдумы по энергетике от 20 февраля 2009 г. принято решение о создании совместного экспертного совета для подготовки проекта федерального закона по добыче торфа.
Подкомитет по малой энергетике уже обратился к руководителям этих комитетов РСПП Вагиту Алекперову и Владимиру Дмитриеву с предложением делегировать представителей в состав совместного Экспертного совета. Думаю, общими усилиями мы сможем запустить этот важный и полезный проект.
В ноябре 2009 г. комитет по энергетике решил провести парламентские слушания по проблемам малой энергетики, а до этого пройдет заседание «круглого стола» по ее технологическому развитию.