Особенности развития распределенной генерации в России и их перспективы

Введение

Термин «распределенная генерация» обозначает такой принцип развития распределительных сетей или сетей внутреннего электроснабжения предприятий, в том числе промышленных, с растущей нагрузкой, при котором современные генерирующие установки (ГУ) малой и средней мощности размещаются в узлах электропотребления, что позволяет снижать нагрузку на электрическую сеть и потери при передаче и распределении электроэнергии. Развитие распределенной генерации (РГ) в последние годы происходило в большинстве случаев за счет строительства объектов РГ на базе: газотурбинных (ГТУ), газопоршневых (ГПУ) и дизельных (ДГУ) генерирующих установок [2, с.7]. Основными причинами строительства объектов РГ предприятиями являются: ограничение на подключение новых потребителей к существующим распределительным сетям при увеличении мощности присоединенной нагрузки; стремление снизить затраты на электроэнергию, включая затраты на передачу и распределение по распределительным сетям; необходимость обеспечения или повышения надежности электроснабжения электроприемников потребителей. В ряде случаев на первый план выходит наличие у предприятия вторичных энергоресурсов – доменный и конвертерный газ, попутный нефтяной газ, шахтный газ (метан), а также местных относительно недорогих видов топлива – отходы лесопереработки, сельского хозяйства и т.п., которые пригодны для выработки электрической и тепловой энергии.Целью написания данного реферата является изучение особенностей распределенной генерации электроэнергии.Из выше указанной цели можно выделить следующие задачи: особенности развития распределенной генерации в России и их перспективы; категории распределенной генерации в России; достоинства и недостатки распределенной генерации. 1 Особенности развития распределенной генерации в России и их перспективы Особенности развития распределенной генерации в РоссииПод понятием «распределенная генерация энергии» понимается производство энергии на уровне распределительной сети или на стороне потребителя, включенного в сеть. Таким образом, распределенная генерация подразумевает выработку энергии вблизи места ее потребления, что дает следующие преимущества [4, с.51]: повышение энергетической независимости потребителей; сглаживание пиковых нагрузок; снижение уровня необходимого резервирования мощности; минимизация транспорта энергоносителей; сокращение потерь при транспорте вторичных энергоносителей; возможность использования местных энергоресурсов. В России, в отличие от зарубежных стран, преобладающее значение в обозримой перспективе будут иметь централизованные системы. Единая энергетическая система (ЕЭС) России охватывает практически всю обжитую территорию страны и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. Однако, согласно, до 70% территории России (Крайний Север, Дальний Восток, Сибирь, Бурятия, Якутия, Алтай, Курильские острова, Камчатка) не охвачены централизованным электроснабжением. Это регионы с малой плотностью населения, суровыми климатическим условиями, тяжелыми и дорогими условиями доставки грузов, удаленные от центров электроснабжения. На этих территориях строительство крупных электростанций или экономически неоправданно, или невозможно из-за отсутствия средств на прокладку дорогостоящих теплоцентралей и сооружение линий электропередач. Таким образом, жизнедеятельность более 20 млн. человек, проживающих в данных регионах, обеспечивается в основном средствами малой энергетики. Кроме того, эти источники энергии широко используются в качестве резервного (аварийного) электроснабжения потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения (объекты социального значения). Также есть ряд предпосылок для развития распределенной энергетики в России. Для современного состояния электроэнергетической отрасли характерен значительный рост тарифов сетевых компаний на услуги по передаче электрической энергии и мощности, а также платежи за перерасход и недоиспользование заявленной мощности. Повышение цен является самым сильным стимулом для промышленных производителей развивать собственную малую генерацию и отказываться от покупки электроэнергии и мощности на энергетическом рынке. В России строящиеся объекты распределенной генерации основаны в основном на газотурбинной технологии, темпы развития которой самые высокие на российском рынке энергетического оборудования. Разработчики предлагают широкую ассортиментную линейку новых типов агрегатов от 1,5 МВт до 25 МВт, постоянно усовершенствуют оборудование, при этом уделяя особое внимание КПД агрегатов, степени автоматизации процесса, экологическим показателям, надежности и стоимости обслуживания электростанции в процессе эксплуатации. Генераторы отечественного производства выигрывают в стоимости и простоте ремонта у зарубежных, что удешевляет и упрощает переход потребителей на собственную генерацию.1.2 Перспективы развития распределенной электроэнергетикиРазвитие технологий в сфере малой генерации. В настоящее время в зависимости от местных источников существуют различные способы производства электроэнергии: солнечные и ветряные электростанции, микротурбины, работающие на природном газе и биотопливе, дизельные и бензиновые генераторы, мини-гидроэлектростанции [1, с.6]. Использование цифровых технологий позволяет эффективно отслеживать и управлять работой объектов малой генерации. Развитие интеллектуальных энергетических систем – «SmartGrid», «энергетический интернет», «виртуальная электростанция» – повышает возможности координации работы отдельных генераторов, сетевых организаций и потребителей и в целом способствует повышению надежности и стабильности электроэнергетической системы. Несмотря на видимые преимущества распределенной энергетики на удаленных объектах, она еще не получила широкого распространения. Субъекты малой генерации сталкиваются со значительными барьерами при входе на электроэнергетический рынок, в числе которых: несовершенство законодательства в части взаимодействия субъектов малой генерации с сетевыми компаниями. Не отрегулирован порядок и формы технологического присоединения к сетям; конкуренция со сбытовыми компаниями, возможность продажи излишков электроэнергии на оптовый и розничный рынки ограниченны. Гарантированные поставщики не заинтересованы в появлении конкурентов; барьеры экономического характера, обусловленные высокими удельными капитальными вложениями, которые вызывают необходимость поиска финансовых средств и увеличивают инвестиционные риски; лоббирование интересов крупных генерирующих компаний на государственном уровне; барьеры технологического характера, связанные с трудностями контроля напряжения и управления реактивной мощностью. Серьезными проблемами системного характера являются повышение эффективности электрических защит, усложнение работы системного оператора, уменьшение надежности и нормальной работы энергетической системы. 2 Категории распределенной генерации в России2.1 Блок-станцииБлок-станцией в России называют источник электрической и иногда тепловой энергии, расположенный на территории или в непосредственной близости от промышленного предприятия. Многие из них имеют существенную установленную мощность, до нескольких сотен мегаватт. Их отличительной чертой является тот факт, что они принадлежат не электроэнергетическим компаниям, а владельцам промышленного предприятия на правах собственности или ином законном основании, например - праве аренды [3, с.4].Большинство блок-станций возникло не сегодня. Их строительство предусматривалось при проектировании и строительстве самих промышленных объектов. Во многих случаях они также предназначались для электро- и теплоснабжения возникавших вокруг этих объектов населенных пунктов. Эта парадигма диктовалась как логикой централизованного планирования промышленного развития, так и экономическим смыслом, но иногда преобладали и ведомственные интересы.Наличие блок-станций очевидно выгодно их владельцам, тем более, что некоторые из них функционируют за счет побочных продуктов основного производства, таких, как попутный газ, доменный газ и т.п. В отдельных случаях предприятия производят такие продукты как сухой отбензиненный газ (СОГ), который рентабельнее использовать в качестве топлива для собственной электростанции, нежели поставлять ОАО «Газпром». Немалую положительную роль играет и тот факт, что собственное топливо избавляет владельца блок-станции от болезненной необходимости «выбивать» лимиты на газ. Если бы эксплуатация блок-станций была невыгодна их владельцам, блок-станциям пришел бы конец.2.2 ТеплоэлектроцентральТеплоэлектроцентраль (ТЭЦ) и централизованное теплоснабжение населенных пунктов многие годы были гордостью Советской энергетики. Сама технология, как и поставки необходимого оборудования, экспортировались и во многие страны так называемой «народной демократии». И, действительно, комбинированное производство электроэнергии и тепла повышает коэффициент использования топлива (КИТ) в среднем на 30% [3, с.6]. На фоне этого эффекта существенные затраты и неудобства при сооружении и эксплуатации теплосетей становятся приемлемыми. Это одна из причин, по которым когенерация широко пропагандируется и поощряется сейчас на Западе. Однако она не получила там такого широкого применения, как в России.Уже долгое время слышны разговоры о том, что ТЭЦ в России убыточны. Во многих случаях это действительно так. Ряд факторов привели к этому печальному результату. Промышленный спад, возникший в конце прошлого века по известным причинам, вызвал резкое снижение потребности в тепловой энергии со стороны крупной индустрии, что неизбежно должно было повлечь за собой рост цен на тепло для оставшихся потребителей с тем, чтобы сохранить рентабельность ТЭЦ.Ряд ТЭЦ не вошли в число источников электроэнергии, отобранных в результате конкурентного отбора мощности (КОМ). Иными словами, Системный оператор не видит необходимости их дальнейшего существования для надежной работы энергосистемы. Вывод ТЭЦ из эксплуатации и строительство взамен них котельных неизбежно приведет к скачкообразному росту тарифов на тепло, а в ряде случаев - и цен на электроэнергию. Эту проблему следует решать комплексно и применительно к каждому конкретному случаю. Весьма вероятно, что во многих случаях модернизация ТЭЦ вместо вывода ее из эксплуатации и замены котельными может представлять собой оптимальный вариант [3, с.7].2.3 Объекты малой и средней генерацииВ более узком смысле распределенную генерацию (Distributed generation) определяют как строительство и эксплуатацию источников электрической (тепловой) энергии и, по необходимости, распределительных сетей потребителями для собственных нужд, а также для направления излишков в общую сеть (электрическую или тепловую). Под это определение подпадают блок-станции, о которых мы говорили выше, и множащиеся в последнее время объекты малой генерации, в числе которых газотурбинные и газопоршневые станции, а также пока еще малочисленные в России электростанции на возобновляемых источниках электроэнергии (ВИЭ).3 Достоинства и недостатки распределенной генерации Распределенная генерация (РГ) применяется для достижения многих целей. Во-первых, это использование РГ автономно, как альтернатива единой энергосистемы (ЕЭС). Во-вторых, это возможность применения в качестве резервного энергоснабжения. Мощность, вырабатываемая РГ, может быть использована для перекрытия пиковых нагрузок при параллельной работе с ЕЭС. Возможно осуществление экспорта электрической энергии (ЭЭ) в распределительную сеть, в постоянном режиме или по согласованному графику. Объекты РГ могут принимать участие в регулировании напряжения за счет дополнительной выработки реактивной мощности. В-третьих, объекты РГ идеально подходят как аварийные источники при ликвидации системных аварий, например в результате стихийных бедствий или техногенных катастроф [1, с.3]. Распределенная генерация обладает существенными недостатками: Прогнозирование мощности возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ) затруднительно, для обеспечения заданной надежности требуется держать горячий резерв классических электростанций. Это сводит на нет экономический эффект от использования ВИЭ. Для повышения точности прогнозирования таких систем используются сложные математические модели. Санкционная политика западных стран в отношении России; запрет на поставку многих видов оборудования; отсутствие технологий и собственного производства генерирующего оборудования. Дефицит кадров. Станции на возобновляемых источниках энергии из-за новизны технологий достаточно трудно проектировать, возникают вопросы при эксплуатации и ремонтных работах. Недостаток практического опыта. Для бесперебойной работы РГ на ВИЭ требуется уделять большое внимание повышению надежности электроснабжения, регулированию частоты и напряжения в таких сетях. Параллельная работа большого числа объектов РГ с ЕЭС мало изучена, расчет устойчивости энергосистемы и переходных процессов до сих пор требует научной проработки. Проектирование релейной защиты усложняется, так как сети с множеством генерирующих источников имеют более сложную конфигурацию и все связи становятся двухсторонними. Негативное отношение к РГ региональных и сетевых компаний из-за лишения значительной части доходов от промышленных предприятий.

Заключение

При написании данного реферата мы выяснили, что в настоящее время в электроэнергетике России складывается крайне неблагоприятная ситуация. Износ основных фондов, по разным оценкам, составляет от 60 до 70 %. Генерирующее оборудование стареет, многие ТЭЦ нуждаются в реконструкции или капитальном ремонте. Это потребует колоссальных средств, источники получения которых пока неясны. Возможны участие государства, собственные средства генерирующих компаний, увеличение тарифов или привлечение заемных средств. Одним из путей решения проблемы может быть интенсивное развитие РГ, которая позволит заменить выводимые в ремонт мощности централизованного энергоснабжения.

Список литературы

Голобоков, С. В., Тихомирова, А. А., Степанова, К. А. Перспективы развития распределенной генерации тепловой и электрической энергии в России. – Текст : непосредственный // Инжиниринг и технологии. – 2019. – № 4 (2). – СС. 1-7. – URL: https://engineering.pnzgu.ru/files/engineering.pnzgu.ru/iit_2019_vol_4_2_4.pdf / (дата обращения: 24.05.2022)Гуревич, Ю. Е. Особенности расчетов режимов в энергорайонах с распределенной генерацией [Текст] : монография / Ю. Е. Гуревич, П. В. Илюшин. – Н. Новгород : НИУ РАНХиГС, 2018. – 280 с.Нюшлосс Джек, Ряпин Игорь. Развитие распределенной генерации [Текст] // Энергетический центр Московской школы управления СКОЛКОВО. 2012. – 38 с. – URL: https://www.ruscable.ru/other/SEneC_Distributed_Generation.pdf / (дата обращения: 24.05.2022)Трофимов, Н. А., Перминов, Р. В., Потапов, В. С., Жандаров, В. Р. Распределенная генерация Российской Федерации. Особенности, структура, режимы работы. – Текст : непосредственный // Научный журнал. – 2019. – № 7 (41). – СС. 51-54. – URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_38596170_81225411.pdf / (дата обращения: 24.05.2022)