Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

 

Развитие электроэнергетики России с использованием системного эффекта ГАЭС

Козлов А.С., Филиппов В.С.


 

 

По данным Министерства экономического развития и торговли РФ, суммарный дефицит электроэнергии в России к 2010 г. может составить 14ГВт. Отдельные регионы, такие как Москва, Тюменская, Ленинградская области и некоторые другие, уже испытывают дефицит генерирующих мощностей особенно в зимний период.

Это неудивительно, так как с начала 90-х годов XX в. идет неуклонное снижение вводов генерирующих мощностей на фоне значительного износа основных фондов и роста (особенно в последние годы) энергопотребления.

По некоторым оценкам, для обновления парка энергетического оборудования отрасли ежегодно требуется 13-15 млрд. дол. В Энергетической стратегии России до 2020 г. потребность отрасли в инвестициях оценивается в 147-217 млрд. дол. в зависимости от сценария развития экономики.

Проблема заключается в том, что в сложившихся условиях объекты энергетики не являются инвестиционно привлекательными: сроки окупаемости их достигают 20 лет и более. По расчетам для обеспечения инвестиционной привлекательности объектов электроэнергетики в условиях конкурентного рынка необходим уровень оптовых цен не менее 11 центов за 1 кВт/ч. Стоит заметить, что увеличение цен на электроэнергию может негативно отразиться на других отраслях экономики, привести к снижению конкурентоспособности отечественной продукции.

Возможно ли инновационное развитие отечественной электроэнергетики, позволяющее удовлетворить растущие потребности потребителей, не прибегая к значительному увеличению тарифов? Для ответа на этот вопрос рассмотрим технологические предпосылки низкого уровня рентабельности, сложившегося в электроэнергетике России.

Как известно, процесс производства электроэнергии коренным образом отличается от любого другого производственного процесса. Это отличие состоит в том, что в электроэнергетике цикл производства, распределения и потребления электроэнергии осуществляется одновременно. Поэтому при планировании производства (выработки) электроэнергии необходимо учитывать режим ее потребления во времени, т.е. график электрической нагрузки. Суточная неравномерность графика нагрузок, наличие пиков и резких снижений уровня электропотребления создают для энергопроизводителей технические проблемы, связанные с необходимостью обеспечения соответствия производства и потребления электроэнергии, т.е. снижения производства электроэнергии в периоды низкого потребления.

Это приводит к трем группам проблем.

Во-первых, снижается коэффициент использования установленной мощности (КИУМ), который является важнейшим фактором, влияющим на окупаемость оборудования.

Во-вторых, как показывают специальные исследования, работа генерирующего оборудования в переменном режиме резко увеличивает потребление топлива на тепловых станциях и приводит к преждевременному износу оборудования. Отметим, что в нашей стране тепловые электростанции регулируют нагрузку в широком диапазоне.

В-третьих, технические возможности снижения мощности генерирующего оборудования часто недостаточны для компенсации снижения потребления, в этом случае избыточную электрическую мощность перемещают в другие регионы.

Необходимо заметить, что в настоящий момент проблема неравномерного потребления электроэнергии является основной проблемой в электроэнергетике. Современные суточные графики электрической нагрузки в основных энергообъединениях страны характеризуются значительной неравномерностью. По оценкам специалистов, в настоящее время потребляемая мощность в ЕЭС европейской части России в периоды минимумов снижается до 60 - 70% максимальных значений. Анализ динамики изменения режимов электропотребления в основных энергетических системах европейской части России показывает, что в перспективе следует ожидать дальнейшего увеличения неравномерности графиков электрической нагрузки. Это связано с увеличением доли непромышленных потребителей, ростом уровня жизни населения, распространением бытовой, вычислительной техники.

Для прохождения периодов ночных минимумов электростанции вынуждены сбрасывать мощность. Значения коэффициентов использования установленной мощности электростанций, рассчитанные по данным Госкомстата РФ, приведены далее.

Фактически тепловые электростанции, составляющие основу электроэнергетики России, работают менее чем наполовину своих технических возможностей. Кроме того, потери от повышенного потребления топлива и износа оборудования из-за неравномерной нагрузки, а также потери от передачи электроэнергии на большие расстояния влекут за собой низкий уровень рентабельности генерирующих мощностей.

В мировой практике энергоснабжения решение проблемы неравномерного потребления электроэнергии достигается либо созданием специального маневренного энергосилового оборудования (пиковые электростанции, газотурбинные электростанции), либо использованием накопителей электроэнергии, потребляющих излишки электроэнергии в периоды общего снижения нагрузки в энергосистеме и выдающих ее в периоды увеличения потребления.

Многочисленные исследования доказывают, что использование маневренных электростанций, работающих в переменном режиме нагрузки, приводит к существенному перерасходу топлива, уменьшению КИУМ, снижению срока службы оборудования и прочим негативным последствиям .

Наиболее перспективный путь решения указанной проблемы - использование аккумулирующих электростанций, которые одновременно являются высокоманевренным источником пиковой мощности и потребителем-регулятором.

Все положительные эффекты аккумулирования электроэнергии хорошо известны:

  • уменьшение капиталовложений в генерирующие мощности (повышение КИУМ существующих);
  • уменьшение затрат, связанных с базовыми мощностями, при повышении КИУМ за счет экономии на постоянных расходах;
  • уменьшение затрат за счет изменения структуры ЭЭС (уменьшение доли маневренных станций);
  • экономия топлива и эксплуатационных затрат, связанных с базовыми мощностями, при выравнивании нагрузки;
  • уменьшение потерь от межсистемных перетоков избыточных мощностей в периоды минимумов нагрузки;
  • использование сбросной энергии ГЭС в периоды паводков;
  • уменьшение капиталовложений в электропередающие сети;
  • уменьшение потерь на электропередачу электроэнергии за счет выравнивания нагрузки и параметров электроэнергии;
  • повышение надежности энергосистемы (резерв мощности);
  • повышение устойчивости энергосистемы и выравнивание суточного графика нагрузки;
  • повышение качества электроэнергии;
  • использование ГАЭС в качестве источника реактивной мощности (в режиме синхронного компенсатора);
  • улучшение экологии за счет уменьшения числа тепловых электростанций.
  • Мировая практика свидетельствует об огромном значении аккумулирования электроэнергии, которое способствует:

  • более эффективному использованию существующих мощностей и снижению потребности в дополнительных мощностях;
  • уменьшению волатильности (нестабильности) цен на электроэнергию, что положительно сказывается на производстве и инвестиционном климате;
  • привлечению в отрасль частных инвестиций, что в свою очередь приведет к усилению конкуренции и снижению цен;
  • продвижению системных услуг на рынке электроэнергии;
  • повышению надежности энергоснабжения и безопасности всей электрической системы;
  • экономии невозобновляемых энергоресурсов и решению экологических проблем.
  • Среди множества методов накопления (аккумулирования) электроэнергии широкое промышленное применение в мире имеет технология гидроаккумулирования. Во многих странах накоплен большой опыт эксплуатации ГАЭС. Например, в США работает 150 блоков ГАЭС общей мощностью 22 млн. кВт, в Японии суммарная установленная мощность ГАЭС достигает 6% общей мощности всех электрических станций. В России построена и действует только одна гидроаккумулирующая станция - Загорская ГАЭС.

    Накопление электроэнергии создает значительный системный эффект в отрасли. Модельные расчеты, проведенные для энергосистемы европейской части России, показывают, что для оптимального ее функционирования мощность ГАЭС должна составлять около 15% мощности всей системы. Это позволит значительно увеличить КИУМ базовых тепловых станций и уменьшить сроки окупаемости до приемлемых величин, тем самым сделав ТЭС более инвестиционно привлекательными. Кроме того, широкое использование ГАЭС позволит тепловым станциям работать в базовых режимах, сократить число маневренных станций, что приведет к значительной экономии топлива. Дополнительными преимуществами при этом являются повышение качества электроэнергии, надежность электроснабжения и др.

     
     
    Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
    Источник:  ©  Электрические станции
    Материал размещен на www.transform.ru 13.09.2007 г.
     

     

    Перейти в форум для обсуждения

      ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


    Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????