Инвестиционная привлекательность объектов распределенной генерации

 

Рисунок 1.5 - Доля распределенного производства электроэнергии в разных странах в 2011 г.

Рисунок 1.6 - Доля когенерации в общем производстве электроэнергии в мире

Согласно планам, 3000 ГВт новой генерирующей мощности будет необходимо во всем мире к 2020 году чтобы удовлетворить возрастающий спрос на электроэнергию и списание старых энергетических предприятий. Ожидается, что 1500 ГВт будут покрываться распределенной генерацией.  Сообщество распределенной генерации Америки (СРГА) оценивает что 20% всей новой генерирующей мощности в США в течении следующих десятилетий будет распределенной генерацией.

Советский Союз был признанным лидером системной энергетики, создавшим на большей части Евразии крупнейшие в мире Единую электроэнергетическую систему (от Японского до Балтийского и Черного морей) и Единую систему газоснабжения (от Западной Сибири до Германии и Италии), а также систему нефте- и продуктопроводов от Восточной Сибири до Чехословакии и Югославии. После 1991 г. размеры этих систем сократились до границ России и их связанность нарушилась, но в последние годы они постепенно восстанавливаются как технологическое ядро ТЭК СНГ.

 

В 2011 году установленная мощность электростанций России составила 223,6 ГВт.

Установленная мощность объектов малой распределенной генерации составила 3,2 ГВт (в зоне централизованного энергоснабжения электроэнергетического сектора) или 1,4 % о суммарной установленной мощности (по данным Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (разработчик – ЗАО «АПБЭ»)).

Рисунок 1.7 - Характеристика сложившегося электроэнергетического комплекса России в качестве централизованной системы

Переход к ЕЭС считался качественным скачком, созданием новой масштабной инфраструктуры, объединяющей экономику страны, на этом фоне развитие распределенной энергетики выглядит шагом назад. Тем не менее сейчас считается, что развитие распределенной генерации — малых ГЭС, мини-ТЭС, возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и т. д.— стало общей тенденцией в странах с развитой энергосистемой. По общему направлению тренда Россия не слишком отличается, например, от стран Европы, хотя, как часто бывает, национальные особенности делают отечественную ситуацию мало схожей с зарубежными практиками.

На сегодня доля электроэнергии, выработанной в теплофикационном цикле составляет всего 14% от ее общего производства в стране

Рисунок 1.8 - Динамика развития локальных энергоисточников за период с 1990 г. по 2010 г.

 

 

 

 

Рисунок 1.9 - Необходимость корректировки Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики

 

Теоретический потенциал роста производства электроэнергии при замещении когенерационным производством выработки тепловой энергии на котельных страны составляет до 500 млрд. кВт*ч/год.

Обоснованным является замещение когенерацией выработки на котельных с получением дополнительного производства электроэнергии в объеме до 250 млрд. кВт*ч/год, что обеспечило бы до 60 % прироста электропотребления в стране.

Необходима корректировка Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2030 года с акцентом на развитие малой генерации (По данным Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (разработчик – ЗАО «АПБЭ»)).

С учетом рассмотренной новой мировой тенденции российская энергетика должна сочетать совершенствование своих уникальных энергосистем с опережающим развитием индивидуальной энергетики. Для страны с самой большой в мире и крайне неравномерно заселенной территорией переход от отопительных печей и простейших дизель-генераторов к передовым индивидуальным энергоприборам. Это задача большого социального и экологического значения.

 

1.4 Распределенная энергетика и ее экономические особенности

Концепция распределенных энергетических систем – то есть построения независимых от централизованных сетей генерирующих мощностей для выработки электроэнергии в непосредственной близости от локальных потребителей с учетом их специфических запросов по объемам и профилю потребления – стала привлекать внимание инвесторов, производителей технологического оборудования и конечных потребителей с середины 80-х годов 20-го века.

1.4.1 Понятие распределенной энергетики

В отсутствии общепринятого классического определения, к распределенной генерации относят объекты, удовлетворяющие совокупности следующих признаков: расположены в непосредственной близости к потребителям; вырабатывают электроэнергию/тепло/холод в объемах, необходимых для конкретных потребителей (как правило, в диапазоне от 15-100 кВт до 20-50 МВт); для выработки электроэнергии используют дизельные, газопоршневые и газотурбинные генераторы;работают, соответственно, на жидком (дизель, мазут) или газообразном (газ природный, сжиженный, нефтяной попутный, биогаз, шахтный метан и т.п.) топливе; принадлежат непосредственно потребителям или относительно небольшим независимым распределенным генерирующим компаниям.

Примеры используемых в мире определений децентрализованной и распределенной генерации:

1. Всемирный Союз Распределенной энергетики (WADE)

Децентрализованная энергетика – это производство электроэнергии на месте или вблизи места потребления независимо от размера, технологии или топлива – как вне сети, так и параллельно с сетью.

2. Международное энергетическое агентство

Распределенная генерация – это генерирующий объект, вырабатывающий электроэнергию в месте нахождения потребителя или обеспечивающий поддержку распределительной сети, подключенный к сети при напряжении уровня распределения.

3. Союз Распределенной энергетики Америки (DPCA)

Распределенная генерация – это генерирующий объект малой мощности с использованием технологии любого типа, производящий электроэнергию ближе к потребителю по сравнению с генерирующими объектами централизованного энергоснабжения.

4. Министерство энергетики США (US. DOE)

Распределенная генерация – модульные генерирующие объекты малой мощности, расположенные вблизи от потребителя, позволяет избежать дорогостоящих инвестиций в системы передачи и распределения, а также обеспечивает надежную подачу электроэнергии лучшего качества.

Понятие малой распределенной энергетики (МРЭ) в России:

по итогам обсуждений в рамках заседания Экспертного совета Технологической платформы «Малая распределенная энергетика» (от 26.06.2012), заседания Экспертного совета по энергетике (Секции малой энергетики) при Комитете по энергетике Государственной Думы РФ (от 05.07.2012) был разработан следующий проект терминологического определения МРЭ:

Малая распределенная энергетика – генерирующие объекты мощностью от 1 до 50 МВт, расположенные в непосредственной близости от потребителя с возможностью использования систем накопления энергии и технологий Smart Grid.

К распределенной энергетике относятся объекты, использующие технологии когенерационной выработки энергии и возобновляемые источники энергии.

1.4.2 Виды генерирующих установок невозобновляемой распределенной генерации

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), парогазовые установки, газовые турбины, микротурбины и топливные элементы являются примерами невозобновляемых технологий распределенной генерации. Среди всех доступных технологий парогазовые установки и турбины, микротурбины, топливные элементы играют важную роль в применении распределенной генерации.

Самым прогрессивным типом энергоустановок являются газотурбинные установки. Первые энергетические ГТУ начали разрабатываться и изготовляться в середине 50-х годов в СССР. Однако, в дальнейшем, в связи с остаточным принципом по отношению к гражданскому машиностроению, ГТУ были признаны слишком дорогим, сложным и малоэффективным оборудованием для энергетики, хотя развитие газотурбостроения в авиации и военно-морском судостроении интенсивно продолжалось.

Наиболее близкими к энергетическим установкам по предъявляемым техническим требованиям из всех типов конвертируемых ГТУ являются судовые ГТУ, поскольку они работают в сложных атмосферных условиях, с большим содержанием соли в воздухе, в режимах переменных, часто малых нагрузок, на достаточно низкосортных топливах.

Основным предприятием, производившим главные судовые газотурбинные двигатели для нужд потребителей бывшего Советского Союза, было НПО «Машпроект» и ПО «Зоря» (г. Николаев, Украина), а также дочерние предприятия, выпускающие серийную продукцию по чертежам «Машпроекта».

В настоящее время сотрудничество российских газотурбостроительных предприятий с предприятиями Украины сохранилось и продолжается.

В течение 50 лет НПО «Машпроект» разработал и изготовил большое число судовых двигателей от 4 МВт до 25 МВт.

К настоящему времени освоен специальный двигатель для привода электрогенератора мощностью 2,5 МВт с частотой 50 ГЦ и напряжением 10 кВ. Тепло уходящих газов ГТУ-2,5 в количестве 6 Гкал/ч может утилизироваться и использоваться в различных системах (отопления и горячего водоснабжения). Такие установки теперь серийно выпускаются на российских предприятиях в Рыбинске и Перми.

 

Рисунок 1.10 - Газотурбинная электростанция ГТУ-2,5, мощностью 2,5 МВт (г. Рыбинск)

 

Имеется действующая установка ГТГ-1250 ПО "Пролетарский завод", используемая для энергоснабжения кораблей ВМФ, установленной мощностью 1,25 МВт, которая практически без модернизации могла бы быть использована в энергетике. Одним из достоинств судовых газовых турбин является их поставка с встроенной ступенью дожимного компрессора, обеспечивающего работу ГТУ на природном газе с давлением 0,6 МПа и выше, что исключает необходимость сооружения на площадке ТЭЦ или котельной специальной дожимной компрессорной.

Были также не очень успешные попытки применения в наземных условиях авиационных ГТУ, выработавших свой летный ресурс. Так, на базе двигателя АИ-20 была создана энергоустановка мощностью 2,5 МВт для пе-редвижных электростанций, нашедшая применение в отдаленных районах и в различных специальных условиях. Однако на этом практический опыт применения чисто авиационных реактивных двигателей (с присоединенной силовой турбиной) в энергетике стран СНГ до сих пор исчерпывалась.

В последние годы производители авиационных газовых турбин начали более активно стали сотрудничать с энергетиками, но реальные результаты все еще впереди.

Таким образом, для энергетических целей отечественной промышлен-ностью освоена некоторая номенклатура ГТУ небольшой мощности (до 10 МВт), что вынуждает при необходимости срочного ввода энергомощностей обращаться к зарубежным поставщикам энергооборудования.

Наибольшего успеха в этом направлении добились специалисты предприятия «Пермские моторы» (г.Пермь). Этим предприятием освоена ряд блочных ГТУ ТЭС единичной мощностью 2,5; 4 и 6 МВт, успешно эксплуатируемые на трассах газопроводов вне зоны централизованного энергоснабжения.

Рисунок 1.11 - Газотурбинная электростанция Урал-4000, мощностью 4 МВт (г. Пермь)

Преимущество производства электроэнергии на газовых дизель-генераторах или газопоршневых двигателях перед газотурбинными аг-регатами – это более низкие первоначальные затраты на приобретение оборудования, больший моторесурс, меньший расход газа.

 

Рисунок 1.12 - Газопоршневой агрегат на основе дизельгенератора ЯМЗ-315

(г. Ярославль)

 

Газовый дизель-генератор представляет собой агрегат на базе серийного дизель-генератора, работающий на газе, в который для создания запального эффекта добавляется дизельное топливо в количестве 7-8% объема потребляемого топлива, если бы его эксплуатация велась на дизтопливе.

Специалисты отмечают, что на рынке малой генерации места хватит всем производителям, которые смогут обеспечить не только производство малых генерирующих установок, но и их установку, а главное – обслуживание.

Однако это очень сложный сегмент, и рост спроса не означает роста заказов для любого поставщика. В первую очередь, заказчик смотрит на уже работающие установки производителя, на его портфель заказов. Несмотря на то, что генерация «малая», она не перестает быть одной из сложнейших областей энергетики. И ее слабая сторона в том, что препятствие на пути  массового внедрения -  отсутствие достаточного числа специалистов, которые смогут непосредственно на предприятиях эксплуатировать эти установки. Для массового внедрения малых установок необходимо развивать сеть обучающих центров по работе со сложной техникой и технических центров поддержки.

В России недостаточно производителей, которые могли полностью удовлетворить спрос на оборудование для объектов малой энергетики, считают эксперты. Так, основные поставщики, «Силовые машины», корпорация «Энергомаш», «Энергомашиностроительный альянс» суммарно при всех усилиях не могут покрыть растущий спрос. В немалой степени из-за колоссального дефицита кадров в сфере проектирования, разработки и монтажа.