Главная » Для потребителей

Виды применяемого оборудования в малой энергетики. Малая энергетика россии

Вся энергетика делится на крупные объекты и объекты, имеющие малую мощность, которые работают благодаря традиционным и нетрадиционным видам топлива. Согласно нормативным документам, четкого определения «малая энергетика» не существует. Однако, очень часто к малым станциям относятся станции, мощность которых не превышает 30 МВт, а агрегаты единичной мощности не более 10 МВт. Как правило, такие станции бывают трех подклассов:

Микроэлектростанции – мощность не более 100 кВт;

Миниэлектростанции – мощность 100 кВт-1 МВт;

Малые – мощность не менее 1 МВт.

Благодаря малой энергетике появляется возможность, когда потребитель уже не зависит от централизованного энергоснабжения, а также его состояния. Он может использовать другие более оптимальные варианты источников производства энергии. Кроме термина «малая энергетика», существуют и другие понятия, например, «распределенная энергетика».

Распределенная энергетика представляет определенную систему организации теплового или электрического снабжения региона. Это масштаб мощностей устройств, которые могут быть потенциально использованы как источники генерации на объектах, разбросанных по региону, также они будут работать в общую систему. Таким образом, по региону возникает распределенная сеть станций. Выходит, что малая и распределенная энергетика являются синонимами.

Развитие малой энергетики

В результате износа основного оборудования на электростанциях и электрических сетях, а также дефициту электроэнергии в промышленных районах, существенно увеличивается количество и продолжительность перерывов в снабжении электроэнергией от централизованной системы. Именно поэтому многие предприятия и учреждения, как государственного, так и частного характера, несут большие политические и финансовые потери. В свою очередь, такие потребители начинают решать эту проблему самостоятельно.

Среди значимых причин, из-за которых потребители принимают решение строить собственную автономную электростанцию, можно указать следующие:

1. Тепловая или электрическая энергия, поставляемая от собственного источника, имеет низкую себестоимость по сравнению со стоимостью энергии от других источников.

2. Средства, потраченные на строительство автономной станции, соизмеримы с ущербом от перерыва в снабжении электроэнергией, длительность которого не менее 2 часов. Для других же предприятий, стоимость может быть соизмерима с ущербом от перерыва, длительность которого составила 15-20 минут.

3. Общие капитальные затраты, связанные с выполнением условий по присоединению к централизованной системе, для большинства предприятий могут быть значительно выше, чем строительство собственного источника энергии.

4. Надежность работы автономной станции в разы превышает надежность работы централизованной системы, тем более, если предусматривается параллельный режим автономной станции с внешней системой.

5. Благодаря наличию собственной станции предприятие имеет энергетический суверенитет, следовательно, обладает экономической независимостью от рынка энергетики.

С учетом всех требований заказчиков относительно малой энергетики и постоянного увеличения количества заказчиков, которые решили создать собственную автономную теплоэлектростанцию, можно выделить основные направления развития современной малой энергетики.

Развитие современной малой энергетики:

1. Создание источников теплой и электрической энергии, в основе которых лежат газо-поршневые двигатели, КПД которых равняется 45 процентам.

2. Улучшение оборудования для системы когенерации тепла, в результате чего снижается ее массогабаритные и стоимостные показатели, увеличивается показатель КПД, и улучшаются другие технические характеристики.

3. Производство автономной станции в блочно-модульном виде, в основе которой модули заводской максимальной подготовленности, следовательно, максимально сокращается время на строительство станций.

4. Возникновение максимального внедрения источников энергии на базе ГЭС для эксплуатации энергии рек.

5. Улучшение источников энергии благодаря использованию комбинированных устройств по производству энергии.

В ближайшее время малая распределенная энергетика будет широко применять оборудование, в основе которого лежит развитие первых четырех направлений. Данные четыре направления нуждаются в таком объеме инвестиций, который вполне по силам ведущим компаниям, работающим на современном рынке малой энергетики. Помимо этого, пятое направление нуждается в достаточно большом объеме инвестиций, выделить который могут только ведущие зарубежные предприятия.

Могут располагаться в пределах централизованной системы снабжения электрической энергии и на изолированной территории, где не присутствуют электрические сети. В первую очередь, объекты находятся на тех участках, где предприятиям удобно пользоваться собственной генерацией. Например, это могут быть объекты мелких предприятий, аварийно-спасательные службы и т. п.

Помимо этого, распределенная малая энергетика может представлять объекты там, где предприятия объявляют при уже существующем дефиците энергии о росте нагрузок. А также там, где коммунальное энергоснабжение нуждается в создании когенерационных установок.

Характерная черта установок в распределенной энергетике – это компактность генераторных блоков, при этом существует мобильность систем. Работа подавляющего большинства установок осуществляется на газе и дизельном топливе. Потребители получают электроснабжение от передвижных или стационарных станций. Малая электростанция имеет среднюю мощность, равную 340 кВт.

Именно благодаря развитию малой энергетики повышается устойчивость, эффективность функционирования энергетики, сдерживание роста цен на электрическую энергию, следовательно, лучшее удовлетворение потребностей потребителей. С целью успешного развития и выдерживания конкуренции с компаниями большой энергетики малая распределенная энергетика нуждается в новых законодательных решениях, совершенствовании финансирования проектов и осуществления других мер.

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.

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.

Малая энергетика

Малая энергетика - направление энергетики, связанное с получением независимых от централизованных сетей тепла и электричества . Характерной чертой установок в малой энергетике являются компактные размеры генераторных блоков и, как правило, мобильность конструкций.

Например, турбина ТЭЦ вырабатывает 20 МВт, потребляя тепло, сжигаемых в печах отходов лесопереработки, свозимых на ТЭЦ в радиусе 100 км. Эта централизованная схема требует и прокладки сетей электроснабжения, и наличия персонала для ТЭЦ и парка грузовиков для перевозки горючих отходов. Тогда как, 20 малых предприятий могут сжигать отходы на местах, вырабатывая на малых энергоустановках по 100 кВт для собственных нужд и не оплачивать услуги ТЭЦ и парк грузовиков.

Возможность и необходимость утилизировать отходы

Использование горючих отходов сегодня приводит к дополнительному развитию современной экономики. Их неиспользование - к интенсивному загрязнению окружающей среды.

Жителям городов знакома проблема «полигонов» - огромных свалок мусора, который не был отсортирован и утилизирован современными способами. Между тем от 20 до 40 % объёма отходов - это ГБО (горючие бытовые отходы). В крупных городах сегодня и ставят заводы по переработке мусора, а в малых населенных пунктах? Здесь необходимы решения малой энергетики. Цель данной публикации - изучение опыта решения проблем выделения ГБО и их эффективной утилизации.

В лесном секторе России занято около 2 млн человек (свыше 3 % трудоспособного населения страны). Жизнь сотен тысяч людей проживающих в северных областях России, практически полностью зависима от лесных ресурсов . Опилками, корой, стружкой завалены огромные территории, прилегающие к предприятиям лесопереработки.

В сельском хозяйстве проблема утилизации отходов сельскохозяйственной переработки и животноводства стоит не так остро, как в лесной отрасли, но энергия, которую можно получить, может значительно снизить стоимость производимых продуктов.

Направления применения

Удалённые населенные пункты

Огромные территории страны и в ХХI веке не подключены к централизованным сетям электроснабжения, а ещё больше населенных пунктов не имеют магистрального газа. До 1991 года проблемы решались - регулярный «северный завоз» и подобные дорогостоящие мероприятия - привоз бочки солярки часто обходился в тонну авиационного керосина. С 90-х годов такая помощь резко сократилась. Многие удаленные малые населенные пункты либо просто исчезли, либо поставлены на грань выживания. Их судьба сегодня зависит от развития малой энергетики. В шести направлениях «энергоэффективной политики» , утвержденной в 2009 году. Пятый пункт - это «малая комплексная энергетика» и шестой пункт - «инновационная энегетика» (Материалы Комиссии по Энергоэффективности при Президенте РФ) . Задача - как использовать ресурсы, находящиеся на месте для получения тепла и электричества - решается сегодня многими независимыми производителями печей, котлов, микротурбин, генераторов и другого энергетического оборудования. Новые выставки, такие как «Альтернативная энергетика» на ВВЦ и «Energy Fresh» в Гостином дворе Москвы показывают заметный рост предложений предприятий в сфере малых энергомощностей.

Независимые малые производства

Россия обладает более чем 20 % процентами мировых запасов деловой древесины. Компактные и доступные решения в малой энергетике, позволяющие решать проблему утилизации отходов лесопереработки, выработки тепла и электричества необходимы для развития новых малых производств, для увеличения доли переработки леса на местах.

Альтернативные поставки в сеть

На 2011 год поставки в централизованную сеть в России энергии независимыми малыми производителями никак не поощряются. В то же самое время, в странах Евросоюза покупка электроэнергии у независимых «альтернативных» производителей - это важнейший рычаг развития малой и альтернативной энергетики. К примеру, в республике Литва покупка электроэнергии у малых источников генерации производится по тарифам, вдвое превышающим их отпуск предприятиям и населению. Благодаря существенным дотациям и постоянному росту цены углеводородов, расширение альтернативных малых энергопроизводств уже более 10 лет выгодно, и большое количество предприятий находит свою нишу в производстве компактного и доступного оборудования, помогающего получать энергию из энергии ветра, воды, солнца или при сжигании горючих отходов.

Источники энергии

Каждый год открываются новые возможности получения небольшими установками тепловой и электрической энергии. В этом разделе перечисляются основные и будут добавляться новые, интересные решения.

Энергия малых рек

Сегодня серийно выпускаются гидротурбины для малого, среднего и высокого давления потока воды. Даются рекомендации и предлагается рядом предприятий технические решения для сооружения объектов, предполагающих установку гидротурбин. Здесь будет подробно рассмотрен опыт отечественных предприятий и зарубежных компаний, выпускающих подобную продукцию. Развитие малой гидроэнергетики в России сегодня сталкивается с рядом административных барьеров: «Российская газета» Карелия готова сделать ставку на развитие малой гидроэнергетики

Горючие отходы

Отходы лесопереработки, сельского хозяйства, ГБО - «горючие бытовые отходы» - всё что горит должно быть сожжено! И сожжено эффективно. Наука сжигания опилок сегодня значительно опережает науку сжигания дров! [неавторитетный источник? ]

Кратко о применимости процессов пиролиза:

В Советском Союзе Институт Электрификации Сельского Хозяйства ВИЭСХ разработал множество установок по сжиганию лесных и сельскохозяйственных отходов переработки. Главный упор делался и делается на процессы пиролиза - это когда опилки нагревают до 700 С, получая недоокисленный газ СО, а его уже сжигают на выходе интенсивной подачей воздуха, попутно сжигая всё остальное, что выделилось из опилок. СО и другие горючие газы, называемые вместе «пиролизный газ», планировалось подавать на ДВС, в том числе и на дизели. Однако, в ходе экспериментов в лабораториях ВИЭСХ было выявлено серьёзное выделение из пиролизного газа смол, закоксовывающих двигатели, что свидетельствует о нерентабельности данного процесса, несмотря на периодическое появление в СМИ информации о новых фильтрах, с помощью которых пиролизный газ можно сделать «безопасным» для ДВС. Делая вывод из работ учёных института, следует рассматривать полезным процесс сжигания горючих отходов с целью получения давления нагретых газов, в частности паров воды.

Опилки и сельскохозяйственные отходы сегодня сжигают и с применением процессов пиролиза, и в «кипящем слое» (сноска) и смешивая с подаваемым воздухом и другими способами (фото установок, фото схемы Тамбовского института сельского хозяйства) - главное при сжигании - это получение тепла и давления нагретого рабочего газа, который, в дальнейшем, очевидно, должен подаваться на Двигатели Внешнего Сгорания, в частности, турбины. Применению турбин и «микротурбин» в комплексах малой энергетики пишется много, но информация собранная автором у производителей котлов, таких как «Heizomat» Германия, «Экодрев» Тверь и «Ковровские котлы» говорит об отрицательном опыте применения паровых турбин в комплексах, утилизирующих лесо- и сельхоз- отходы. Турбины, по отзывам специалистов, очень чувствительны к перепадам давления пара на входе и к нагрузке на выходе, имеют дорогостоящую систему управления и очень дорогое обслуживание. Совместимы ли эти качества сегодня с понятием «малая энергетика»? Автор считает правильным согласиться с мнением практиков, затратившим немалые средства на покупку зарубежных турбин и давшим отрицательное заключение.

Последнее время много пишется о разработке на базе поршневых ДВС «паропоршневых двигателей», которые продолжают эффективно работать и при значительных перепадах давления пара. Это новое слово в двигателестроении означает принятый за основу стандартный ДВС и снижение его эффективности до 10-15 %, а также новый виткок борьбы с коррозией в непредназначенных для работы с паром двигателях. Очевидно что, все меры по защите ДВС от коррозии приближают «паропоршневой» двигатель к стоимости турбин, но оставляют массу ДВС, снижая ещё отдачу по мощности в разы. Однако, набрав в любом поисковике запрос по «паропоршневым двигателям» можно прочитать у производителей более лестные отзывы.

Вышесказанное подлежит обсуждению при получении новой информации от эксплуатирующих различные двигательные установки организаций. Очевидно, что работа над двигательными установками, предназначенными для малых энергетических комплексов, сжигающих отходы, сегодня продолжается.

Ветроэнергетика

До начала 1990-х годов европейское первенство удерживала страна - родоначальник ветроэнергетики - Дания. Тем не менее во второй половине 1990-х гг. Дания уступила его Германии, мощности ветроустановок которой в 1999 году достигли 4 млн кВт, а выработка электроэнергии на них - б млрд кВт ч. К тому же в отличие от Дании, где преобладают мелкие автономно работающие установки, для Германии более характерны крупные «ветровые фермы». Больше всего их на самом «продуваемом» участке её территории - побережье Северного моря в пределах земли Шлезвиг-Гольштейн [уточнить ] .

В России ветроэнергетика сегодня и является малой энергетикой. Потому, что никак не субсидируется. Большое количество IT-коллективов разрабатывают темы тихоходных электрогенераторов и высокотехнологичных редукторов, придумывают разные формы ветро турбин и производят отдельные экземпляры .

Тепло Земли

Средний рост температуры близ поверхности Земли оценивается в 20oС на 1 км. вглубь от поверхности. Наиболее достоверные температурные данные относятся к самой верхней части земной коры, вскрываемой шахтами и буровыми скважинами до максимальных глубин- 12 км (Кольская скважина).Основы геологии Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова Преобразование этого тепла в электрическую энергию сложная и дорогостоящая задача. Большинство машин, созданных для этой цели используют принцип тепловых насосов .
Однако, во многих регионах тепло Земли подходит к поверхности так близко, что требует сопоставимых с традиционной энергетикой затрат на освоение. Наиболее известные примеры Курильские острова и Исландия , которая смогла превратить альтернативную энергетику в серьёзную отрасль национальной экономики. По различным данным, более 25% всей электроэнергии в стране производится на гелиотермальных электростанциях.

Энергия Солнца

В настоящее время активно развиваются два направления преобразования энергии Солнца в электрическую. Это "Фотовольтаника" и "Концентрированная солнечная энергия".
Первое направление принято отождествлять с солнечными батареями - пластинами, несущими на себе на себе множество фотоэлементов, преобразующих падающий свет в электрический импульс. Это направление активно развивается - КПД "солнечных батарей" постоянно растет, а стоимость снижается, и они всё чаще применяются в быту и на производстве, покрывая всё больше крыш в Западной Европе. У этого направления появился альтернатива - набор "наноспиралей", объединенных на тонких пленках - инфракрасное излучение сразу преобразуется в электрический импульс
"Концентрированная солнечная энергетика" CSP - более давний способ извлечения энергии Солнца - использует принцип концентрации и направления лучей Солнца на элементы, в котором теплоноситель приобретает более высокую температуру (например нагревается газ), либо меняет физическое состояние (например закипает вода) и далее энергоноситель поступает в расширительную машину, в которой отдает свою энергию электрогенератору (схема). В этих технологиях есть отдельные направления:
- применение солнечных коллекторов - наборов стеклянных трубок с задней зеркальной поверхностью, возвращающей лучи на трубку с теплоносителем, находящуюся внутри стеклянной трубки (как правило в вакууме). Это направление активно развивается - коллекторы становятся всё надежнее, доступнее по цене и составляют активную конкуренцию пластинам с фотоэлементами. Лидерство в производстве солнечных коллекторов прочно держит Китай
- применение зеркал. Существует множество форм современных малых и больших установок, в которых солнечные лучи концентрируются зеркалами самой разнообразной формы на точечные или трубчатые носители нагреваемого газа или жидкости. Огромное внимание этому направлению солнечной энергетики уделяется в Испании, которая стала здесь признанным лидером Бизнес-Испания 2010
- линзы и другие, пока малоприменимые варианты.
Развитие технологий часто приводит к резкому удешевлению ранее дорогостоящих методов. На сегодня первые два направления наиболее применимы. Фотовольтаника имеет явное преимущество, особенно ценное для малой энергетики - непосредственное получение электроэнергии на малых установках, без каких-либо трудоемких преобразований. Направление CSP преобразует энергию Солнца обычно в перегретый пар, который затем направляется на турбину для вращения электрогенераторов. Высокая цена турбин пока сдерживает это направление в малой энергетике, однако множество Европейских программ развития науки и техники время от времени предлагают гранты за создание "Маломощного парового двигателя для устройств Концентрированной Солнечной Энергетики"

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.