Мала гідроенергетика Росії

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Владислав Ларін

Визначення понять

Під гідроенергетикою розуміють виробництво електроенергії за допомогою гідротурбін різної потужності, що встановлюються на постійних водотоках (найчастіше - в руслах річок). Як правило, створення гідроелектростанції вимагає зведення греблі, у якій установлюються гідротурбіни, але можливо також створення бесплотинная ГЕС.

Ми розглянемо можливості виробництва енергії за допомогою малих ГЕС і мікро-ГЕС (МГЕС). У російській практиці під мікро-ГЕС на увазі станції потужністю до 100 кВт, а під малими - загальною встановленою потужністю до 30 МВт з потужністю одиничного гідроагрегату до 10 МВт і діаметром робочого колеса гідротурбіни до 3 м.

Як вважають експерти, подібна класифікація ускладнює розрахунок валового енергетичного потенціалу малої гідроенергетики, оскільки не дозволяє визначити технічні параметри гідроелектростанції. При цьому під валовим потенціалом ВІЗ розуміється його середній річний обсяг, що міститься в даному ресурсі, при повному його перетворення в корисну енергію. На цю проблему слід звернути увагу, оскільки всі розрахунки потенціалу поновлюваних енергоресурсів базуються на моделях і методиках, що визначають точність кінцевого результату, а значить і ефективність застосування конкретного енергоресурсу в конкретних умовах.

У найбільш повній роботі з оцінки гідроенергетичних ресурсів СРСР, опублікованій в 1967 р., до категорії МГЕС ставилися всі гідроелектростанції, створювані на рівнинних річках, що мають валовий потенціал до 2.0 МВт і гірських - до 1.7 МВт. Ці класифікаційні ознаки вважаються оптимальними, оскільки не належать до технічних параметрів майбутніх ГЕС.

У більшості випадків передбачається, що МГЕС встановлюються на малих річках і водотоках. Хоча малі річки є одним з найбільш поширених типів водних об'єктів, єдиного підходу до їх визначення в даний час немає. Застосовуються різні критерії при визначенні поняття мала річка (малий водотік).

Перш за все використовують кількісні критерії. Відповідно до ГОСТ 17.1.1.02-77,; у малої річки площа водозбору не перевищує 2000 км2, а середній багаторічний стік в період низької межені (мінімальний рівень I води) не перевищує 5 м3 / с. У той же час, згідно з іншою систематиці, площа водосбоpa малої річки не повинна перевищувати 200 км2, а її довжина повинна бути не більше 100 км. Також є приклади того, як при класифікації враховується можливість господарського використання малих річок. Але єдиного, загальноприйнятого підходу до визначення поняття «мала річка» в Росії немає.

Переваги і недоліки малої гідроенергетики

Як і будь-який інший спосіб виробництва енергії, застосування малих і міні-ГЕС має як переваги, так і недоліки.

Серед економічних, екологічних та соціальних переваг об'єктів малої гідроенергетики можна назвати наступні. Їх створення підвищує енергетичну безпеку регіону, забезпечує незалежність від постачальників палива, що знаходяться в інших регіонах, економить дефіцитне органічне паливо. Спорудження такого енергетичного об'єкта не вимагає великих капіталовкладень, великої кількості енергоємних будівельних матеріалів і значних трудовитрат, відносно швидко окупається. Крім того, є можливості для зниження собівартості зведення за рахунок уніфікації та сертифікації обладнання.

У процесі вироблення електроенергії ГЕС не виробляє парникових газів і не забруднює навколишнє середовище продуктами горіння та токсичними відходами, що відповідає вимогам Кіотського протоколу. Подібні об'єкти не є причиною наведеної сейсмічності і порівняно безпечні при природне виникнення землетрусів. Вони не роблять негативного впливу на спосіб життя населення, на тваринний світ і місцеві мікрокліматичні умови.

Можливі проблеми, пов'язані зі створенням та використанням об'єктів малої гідроенергетики, менш виражені, але про них також слід сказати.

Як будь-який локалізований джерело енергії, у разі ізольованого застосування, об'єкт малої гідроенергетики вразливий з точки зору виходу з ладу, в результаті чого споживачі залишаються без енергопостачання (рішенням проблеми є створення спільних або резервних генеруючих потужностей - вітроагрегату, когенерірующей міні-котельні на біопаливі, фотоелектричної установки і т.д.).

Найбільш поширений вид аварій на об'єктах малої гідроенергетики - руйнування греблі і гідроагрегатів в результаті переливу через гребінь греблі при несподіваному підйомі рівня води і неспрацьовуванні запірних пристроїв. У деяких випадках МГЕС сприяють замулювання водоймищ і впливають на руслоформірующіх процеси.

Існує певна сезонність у виробленні електроенергії (помітні спади в зимовий і літній період), яка призводить до того, що в деяких регіонах мала гідроенергетика розглядається як резервна (дублююча) генеруюча потужність.

Серед факторів, що гальмують розвиток малої гідроенергетики в Росії, більшість експертів називають неповну поінформованість потенційних користувачів про переваги застосування невеликих гідроенергетичних об'єктів; недостатню вивченість гідрологічного режиму та обсягів стоку малих водотоків; низька якість діючих методик, рекомендацій та Сніпов, що є причиною серйозних помилок у розрахунках ; нерозробленість методик оцінки та прогнозування можливого впливу на навколишнє середовище і господарську діяльність; слабку виробничу і ремонтну базу підприємств, що виробляють гідроенергетичне обладнання для МГЕС, а масове будівництво об'єктів малої гідроенергетики можливо лише в разі серійного виробництва обладнання, відмови від індивідуального проектування і якісно нового підходу до надійності і вартості обладнання - у порівнянні зі старими об'єктами, виведеними з експлуатації.

Гідропотенціал Росії, його використання

Відповідно до зроблених на початку 60-х років XX століття оцінками, СРСР мав 11.4% світових гідроенергетичних ресурсів. Середня річна потужність гідроресурсів колишнього СРСР оцінювалася в 434 млн. кВт (3.800 млрд. кВт • год віддачі енергії на рік). Розрахунки показували, що технічно можливо і економічно доцільно одержувати близько 1.700 млрд. кВ • год електроенергії, що більш ніж в 5 разів перевищувало вироблення всіх електростанцій країни в той період.

Основна частина цього гідропотенціалу (74%) розташовувалася на території Російської Федерації. Середня річна потенційна потужність гідроресурсів Росії оцінювалася в 320 млн. кВт (виробництво - 2.800 млрд. кВт • г на рік), з яких вироблення більш 1.340 млрд. кВт • г на той час була технічно можлива.

Таблиця 1

Характеристики деяких действующ їх у Росії МГЕС

Місце розташування / призначення Рік створення Тип Встановлена ​​потужність (кВт) Кількість агрегатів Загальна потужність
Кіровська обл. / агрофермі 1993 мікро-ГЕС-10 10 2 20
Адигея / подача питної води 1994 мікро-ГЕС-10 10 5 50
Адигея / подача питної води 1998 ГА-2 200 1 200
Кабардіно-Балкарія/Акбаш 1995 ГА-8 550 2 1100
Краснодарський край / Краснодарська ТЕЦ 2003 ГА-1 350 7 2450
Республіка Тива / Уш Бельдир 1995 мікро-ГЕС-10 10 2 20
Республіка Тива / с. Кизил Хая, р. Мочені-Бурен 2001 мікро-ГЕС-50ПР 50 3 150
Республіка Алтай / Кайру 2002 ГА-2М 200 2 400
Карелія / Ківі-Койву 1995 мікро-ГЕС-50Д 20 3 60
Карелія / Ланденпохскій р-н 1997 мікро-ГЕС-10 10 1 10

Ленінградська обл. / Лузький

завод

1996

1999

мікро-ГЕС-50ПР

мікро-ГЕС-10

50

10

1

1

50

10

Башкирія / Таналикское водосховище 1997 мікро-ГЕС-50ПР 50 1 50
Башкирія, сел. Табулди 1997 мікро-ГЕС-10 10 1 10
Башкирія / Узянское водосховище 1999 мікро-ГЕС-50ПР 50 3 150
Башкирія / Соколики 2003 мікро-ГЕС-50ПР 50 3 150
Московська область, оз. Сенеж 2004 Вітро-МГЕС 5 і 45

2 гідроагрегати

(5 і 45)

2 вітроагрегату

(10 і 10)

70
Ярославська обл. р. Нерль-Волзька 2003 Відновлювальна МГЕС 160

При складанні таблиці використані джерела:

1) Бляшки Я.І., Досвід МНТО ІНСЕТ по створенню і експлуатації Обладнання для мікро-і малих ГЕС, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004;

2) Малік Л.К. Проблеми і перспективи створення малих ГЕС на малих річках, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004;

3) Історик Б.Л., Усачов І.М., Шполянський Ю.Б., Мала нетрадиційна морська, річкова і геотермальна енергетика, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004.

Згідно з сучасними оцінками, опублікованими фахівцями НДІ енергетичних споруд, технічно досяжний потенціал МГЕС Росії дозволяє виробляти 357 млрд. кВт • г на рік.

За своїм потенціалом гідроресурси Росії порівнянні з існуючими обсягами вироблення електроенергії всіма електростанціями країни, однак цей потенціал використовується лише на 15%. У зв'язку із зростанням витрат на видобуток органічного палива і відповідним збільшенням його вартості, представляється необхідним забезпечити максимально можливий розвиток гідроенергетики, що є екологічно чистим поновлюваним джерелом електроенергії.

При оптимістичному і сприятливому варіантах розвитку вироблення електроенергії на гідроелектростанціях може зрости до 180 млрд. кВт • год в 2010 р. і до 215 млрд. кВт • • год в 2020 р. з подальшим збільшенням до 350 млрд. кВт • год за рахунок спорудження нових гідроелектростанцій. Передбачається, що гідроенергетика переважно буде розвиватися в Сибіру і на Далекому Сході. У європейських районах будівництво МГЕС отримає розвиток на Північному Кавказі.

Історичний екскурс

В даний час гідроенергетичний потенціал практично повністю реалізується за рахунок великих і гігантських ГЕС. Разом з тим, згідно з наявними даними, в 1913 р. число діяли в Росії ГЕС становила 78 одиниць, загальною потужністю 8.4МВт. Найбільшою з них була ГЕС на р.. Мургаб, потужністю 1.35 МВт. Таким чином, відповідно до сучасної класифікації, всі діяли на той час ГЕС були малими.

Менш ніж через 30 років - в 1941 р. в Росії працювали 660 малих сільських ГЕС, загальною потужністю 330 МВт. На 40-е і 50-і роки XX століття припав пік будівництва МГЕС, коли щорічно в експлуатацію вводилися до 1000 об'єктів. За різними оцінками, до 1955 р. на території Європейської частини Росії налічувалося від 4000 до 5000 МГЕС. А загальна кількість МГЕС в СРСР після закінчення Великої Вітчизняної війни становило 6500 одиниць.

Щоправда, вже на початку 50-х років, у зв'язку з переходом до будівництва гігантських енергетичних об'єктів і приєднанням сільських споживачів до централізованого електропостачання, цей напрям енергетики втратило державну підтримку, що призвело практично до повного руйнування та занепаду створеної перш інфраструктури. Припинилося проектування, будівництво, виготовлення устаткування і запасних частин для малої гідроенергетики.

У 1962 р. в СРСР налічувалося 2665 малих і мікро-ГЕС. У 1980 р. їх було близько 100 з сумарною потужністю 25 МВт. А на час розпаду СРСР в 1990 р. діяли МГЕС залишалося всього 55. Згідно з даними різних джерел, в даний час по всій Росії діють від кількох десятків (60-70) до декількох сотень (200-300) одиниць.

Програмою розвитку гідроенергетики СРСР до 2000 р. передбачалося збільшення потужності діючих ГЕС майже в два рази. Передбачалося побудувати 93 нових гідроелектростанції, затопити 2 млн. га родючих земель і переселити з затоплюваних територій понад 200 тис. чоловік. (Малим ГЕС у цих планах місця не знайшлося.) Розпад СРСР і економічна криза не дозволили реалізувати ці грандіозні плани.

Протягом останніх 10 років частка вироблюваної на гідростанціях електроенергії в загальному енергетичному балансі Росії знижується. У 1995 р. вона становила 21%, в 1996 р. - 18%, в 1997 р. - 16%. Це пов'язано як з старінням і зносом обладнання на гідроенергетичних гігантах минулого, так і зі збільшенням в енергобалансі країни частки більш зручного енергоресурсу - природного газу.

Таблиця 2

Деякі характеристики дійових в Росії МГЕС

Група Кількість установок (по роках) Загальна встановлена ​​потужність (по роках) (МВт) Загальна наявна потужність (по роках) (МВт) КВВП * (по роках) (%) Кірм ** (по роках) (%) Витрата електроенергії на власні потреби (% від виробітку)
Малі ГЕС, що належать АТ Енерго

41 (2000)

41 (2001)

395.6 (2000)

474.8 (2001)

343.3 (2001)

52.9 (2000)

46.1 (2001)

63.8 (2001) 1.5 (2001)
Малі ГЕС, що не входять в АТ Енерго

18 (2000)

18 (2001)

117.4 (2000)

135.7 (2001)

98.4 (2001)

45.5 (2000)

37.8 (2001)

52.1 (2001) 1.5 (2001)
Всього

59 (2000)

59 (2001)

513.0 (2000)

610.5 (2001)

441.7 (2001)

51.2 (2000)

44.3 (2001)

60.0 (2001) 1.5 (2001)

* КВВП - коефіцієнт використання встановленої потужності.

** Кірм - коефіцієнт використання розташовуваної потужності.

При складанні таблиці використані джерела інформації:

1) Проблеми та перспективи розвитку вощзобновляемих джерел енергії в Росії (матеріали круглого столу), Російський союз нгаучних та інженерних товариств, Комітет Російського НДВ з проблем ам використання поновлюваних джерел енергії. Москва, 2003.

2) Вашкевич К.П., Маслов Л.А., Миколаїв В.Г. Досвід і преспективу розвитку вітроенергії в Росії, періодичний науково-технічний жеурнал «Мала енергетика», № 1-2, 2005.

На думку експертів, в найближчому майбутньому вироблення електроенергії на гідростанціях буде збільшуватися. Це буде відбуватися переважно в регіонах з децентралізованим електропостачанням за рахунок введення в дію нових малих ГЕС, які будуть заміщати застаріваючі і неекономічні дизельні електростанції.

Місце малої гідроенергетики серед інших ВІЗ

У виробництві електроенергії мала гідроенергетика Росії ділить першість з тепловими електростанціями на біопаливі. Згідно з наявними даними за 2002 і 2003 рр.., На МГЕС та біо-ТЕС було вироблено приблизно рівну кількість електроенергії - з 2.4 млрд. кВт • год (2002 р.) і по 2.5-2.6 млрд. кВт • год (2003 р.) . Тобто внесок кожного з цих ресурсів у вироблення електроенергії в Росії становив менше 0.3%.

Загальна встановлена ​​потужність 59 МГЕС, відомостями про які ми маємо, становила 610 МВт в 2001 р. Згідно з експертними оцінками, в даний час цей показник вищий. При цьому середні значення КВВП для діючих МГЕС становили 38-53%, а настільки важливий для розрахунку ефективності енергоустановки показник, як витрата електроенергії на власні потреби, не перевищував 1.5%.

Прийнята в 1997 р. Федеральна цільова програма «Паливо та енергетика» передбачала прискорення створення МГЕС, але слабке бюджетне фінансування не дозволило виконати її в повному обсязі.

Незважаючи на фінансові проблеми, проводиться будівництво нових та відновлення діяли раніше, але зупинених і частково зруйнованих МГЕС. У більшості випадків їх будівництво та введення в експлуатацію проводиться без участі коштів федерального бюджету. Для цього залучаються кошти з місцевих бюджетів, кошти спонсорів та інвесторів.

У новому будівництві переважають мікро-ГЕС з одиничною потужністю агрегатів від 10 до 50 кВт, об'єднані в системи по 2-5 одиниць. Будуються малі ГЕС з одиничною потужністю агрегатів від 200 до 550 кВт, об'єднаних у системи по 2-7 одиниць.

Як правило, МГЕС створюються у віддалених районах, де існує проблема із завезенням органічного палива (у більшості випадків - дизельного палива, рідше - вугілля). В Адигеї побудовані 2 МГЕС потужністю 50 і 200 кВт, використовувані для подачі питної води. У Кабардино-Балкарії побудована МГЕС потужністю 1100 кВт. У 2003 р. в Краснодарському краї встановлено 7 гідроагрегатів по 350 кВт. У республіці Тува і на Алтаї побудовані 3 МГЕС з агрегатами 10, 50 і 200 кВт, об'єднані за 2-3 одиниці. У Карелії і Ленінградської обл. - 4 міні-ГЕС з агрегатами від 10 до 50 кВт. У Башкирії також 4 міні-ГЕС з агрегатами від 10 до 50 кВт. Крім цього були побудовані заново або відновлені інші МГЕС.

Очікувані зрушення в енергобалансі

На думку експертів, основне призначення МГЕС в найближчі роки буде полягати в заміщенні завезеного в віддалені регіони Росії органічного палива (в першу чергу - дизельного) з метою зниження витрат федерального бюджету і підвищення ефективності та енергетичної безпеки енергодефіцитних регіонів. Будівництво МГЕС виробляється на охоронюваних природних територіях і в місцях з досить стабільним режимом водності малих водотоків.

Планується створення 5 МГЕС на річках Коряцького АТ. Це дозволить замістити в енергобалансі до 18 тис. т дизельного палива, що становить 30% від загального обсягу, щорічно завозиться в регіон.

У Далекосхідному регіоні в даний час діють більше 3000 дизельних електростанцій (ДЕС) потужністю до 500 кВт. Електропостачання регіону повністю залежить від стабільності постачань дизельного палива і якості устаткування для його спалювання. Вартість як самого дизельного палива, так і його доставки в даний час настільки висока, що виникла термінова необхідність у його заміщенні іншими енергоресурсами. Крім того, знос обладнання більшості ДЕС такий великий, що необхідно терміново вирішувати питання стабільності електропостачання регіону.

У цих умовах організації, які проектують МГЕС і виробляють відповідні обстеження малих водотоків виявили понад 200 місць для будівництва МГЕС, що дозволить, за приблизними оцінками, виробляти до 1.5 млрд. кВт • год електроенергії на рік. У відповідності до більш пізніми дослідженнями, електропостачання ряду населених пунктів Далекого Сходу і Примор'я може бути оптимізовано за рахунок будівництва 7-8 МГЕС, розташованих поблизу споживачів і об'єднаних в місцеву енергосистему.

Реалізація цих проектів допоможе скоротити обсяг завозиться в регіон дизельного палива на 28 тис. т на рік, що визволить автотранспорт і скоротить завантаження місцевих портів. Все це істотно збільшить енергетичну незалежність Далекого Сходу і Примор'я.

Можливості відновлення зруйнованих МГЕС

У різних регіонах Росії до цього часу зустрічаються руїни МГЕС, які ще в середині XX століття постачали населені пункти та сільськогосподарські підприємства електроенергією. Проведені в останні роки інженерні обстеження зруйнованих МГЕС показали, що на багатьох об'єктах збереглися бетонні споруди, відновлення яких може бути економічно виправдано.

Серед переваг реконструкції та відновлення зруйнованих МГЕС експерти називають такі: автономність постачання місцевих споживачів електроенергією, незалежність від мереж РАТ «ЄЕС Росії»; зменшення витрат на створення місцевих ліній електропередач; зменшення навантаження на локальні електричні мережі РАО ЄЕС Росії, зменшення витрат на дороге органічне паливо ; екологічна чистота гідроенергетики.

Починаючи з 1995 р. у НДІ енергетичного строітельсва виробляють роботи по створенню бази даних гідротехнічних споруд та МГЕС на малих річках Європейської частини Росії. В даний час база даних містить відомості про 200 подібних об'єктах на річках басейну верхньої та середньої Волги, а також північно-заходу Росії. По 100 об'єктах виконано інженерне обстеження споруд. Ряд об'єктів має проектну документацію. Практично всі гідротехнічні об'єкти, включені в базу даних, мали у складі гідроелектричні установки. На річках будувалися каскади з 2 - 6 МГЕС, які формували господарську прибережну інфраструктуру. Крім того, каскади забезпечували захист від повеней.

Фахівці НІІЕС провели обстеження деяких частково зруйнованих МГЕС і виконали техніко-економічні обгрунтування їх відновлення. Серед обстежених об'єктів Веселовська МГЕС (Ростовська обл.), Копилковская МГЕС (р. Велика, Псковська обл.), Петровська та Мірславльская МГЕС (р. Нерль, Іванівська обл.).

Для пошуку оптимальних інженерно-технічних рішень з відновлення МГЕС в 2003 р. була побудована Хоробровская МГЕС (р. Нерль-Волзька, Ярославська обл.) Потужністю 160 кВт, що виробляє 840 тис. кВт • год електроенергії. Вона була відновлена ​​як постійно діюча дослідно-експериментальна база ВАТ НІІЕС РАТ «ЄЕС Росії» для випробування в натурних умовах нових технологій і устаткування для технічного переозброєння гідроенергетики - в т.ч. малою. Ця МГЕС працює в повністю автоматичному режимі як щодо вироблення електроенергії, так і при пропуску паводків. На водозливної греблі МГЕС встановлені експериментальні автоматичні затвори і Гідроплюс, виконані за участю французьких фахівців.

У 2004 р. на оз. Сенеж (Московська обл.) Введена в експлуатацію відновлена ​​мала гідроенергетичних установка XIX століття барона Кнопп, побудована на основі гідроенергетичних споруд середини XVIII століття. Гідроенергетичне обладнання відновленої МГЕС представляє собою ортогональну гідротурбін, що дозволяє ефективно використовувати низьконапірні греблі, виготовлену на підприємстві «Прометей» в підмосковному Чехові. На додаток до МГЕС, на її греблі встановлені ортогональні енергетичні вітроустановки з новою конструкцією аеродинамічного гальмування. Поєднання роботи МГЕС та вітрових машин дозволить оптимізувати виробництво електричної потужності, що поставляється в місцеву електромережу.

Сумарна потужність гідро-ветрокомплекса становить 70 кВт. Він складається з двох вітроагрегатів по 10 кВт і двох гідроагрегатів потужністю 45 і 5 кВт. У ході випробувань передбачається перевірити здатність комплексної системи працювати на мережу і на локальну навантаження, що дозволить використовувати подібні Енергокомплекси для електропостачання споживачів у віддалених регіонах.

У цілому можна сказати, що мала гідроенергетика в своєму розвитку переживає ті ж проблеми, що і енерготехнологій на інших поновлюваних джерелах енергії. Якщо б лише кілька відсотків від тих субсидій, які направляються з федерального бюджету на підтримку теплової або атомної енергетики, або так званого «північного паливного завезення», прямували державними структурами на розвиток відновлюваної енергетики, - наша країна могла б дивитися в майбутнє з набагато більшим оптимізмом .

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Міжнародні відносини та світова економіка | Стаття
46.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Гідроенергетика
Гідроенергетика України
Гідроенергетика України
Робочий колектив як мала група
Мала група - поняття і класифікація
Мала група поняття і класифікація
Рутвиця орликолиста рутка лікарська ряска мала 2
Рутвиця орликолиста рутка лікарська ряска мала
Аналіз книги У Міріманова Мала історія мистецтв
© Усі права захищені
написати до нас