Информация ЗАО «Подводник» - Энергетика и промышленность России - № 1 (17) январь 2002 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/17/1057.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 1 (17) январь 2002 года

Информация ЗАО «Подводник»

Новые технологии С. Н. Кузнецов, генеральный директор ЗАО «ЭСП-Индастри»

ОТ РЕДАКЦИИ.

Наша газета не раз обращалась к проблемам нетрадиционной энергетики. Использование возобновляемых источников энергии, получение экологически чистой электроэнергии с помощью природных явлений - одна из важнейших, как нам кажется, задач энергетики будущего. Сегодня мы предлагаем читателю ознакомиться с новой разработкой отечественных специалистов - электроэнергетическим комплексом. Это принципиально новый подход к энергетике как сбалансированной системе.

Материал публикуется впервые.

Коротко о проблеме

Использование нефти, угля и других невозобновляемых источников энергии для выработки электроэнергии несет за собой две глобальные проблемы: истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. Использование атомной энергии, как показал опыт эксплуатации атомных станций, может привести к глобальным экологическим катастрофам.

Именно поэтому уже многие десятилетия человечество бьется над решением задачи по эффективному использованию низкопотенциальных источников энергии - воды, ветра, солнца.

Запасы этих источников неисчерпаемы

Энергии, которую Солнце отдает Земле за 30 минут, хватило бы для обеспечения энергетических потребностей во всем мире в течение года.

Учитывая, что возобновляемые источники энергии создают минимум экологических проблем, выработка электроэнергии с их помощью рассматривается в перспективе как главнейшая. Энергетический рынок ждет оборудования, способного эффективно преобразовать энергию природы в необходимую электрическую мощность и передать ее потребителю, обеспечив при этом стабильные параметры электрического тока.

До последнего времени проблема создания такого оборудования не была решена никем.

Задачи

Что значит эффективно использовать возобновляемые источники природной энергии?

Очевидно, что при создании оборудования, работающего с возобновляемыми источниками, следует иметь в виду требования по обеспечению потребителя необходимыми мощностями, качественными параметрами подаваемого под нагрузку тока, невысокой стоимостью энергии, а также отсутствием вредного воздействия на природу.

Традиционный подход

Каждое из этих требований - сложная организационно-техническая задача. Обеспечение их комплекса - еще более сложная задача, достижение которой при традиционном подходе к возобновляемым источникам невозможно.

Исключение составляет лишь работа возобновляемых источников на региональную энергосистему. Поэтому сегодня генерирующее оборудование, преобразующее низкопотенциальную энергию природы в электрическую, как правило, специально проектируется для работы в энергосистеме. Только так обеспечивается управляемость генерирующего оборудования. Функции передачи, перераспределения электроэнергии и защиты сети берет на себя энергосистема. В этих условиях достигается относительно низкая цена генерирующего оборудования за счет возможности серийного его выпуска.

Однако, несмотря на эффективность применения такого оборудования в региональных энергосистемах, экологическая опасность остается. Кроме того, прямое использование генерирующего оборудования для выработки электроэнергии самостоятельно, в качестве образующего энергосеть, не дает комплекса качественных показателей, который обеспечивается при его подключении к энергосистемам.

Связано это с тем, что при традиционном подходе к имеющим нестабильные энергетические параметры возобновляемым источникам, применяемым в локальных энергосетях глобальных энергосистем, такие задачи впрямую не решаются принципиально.

Для обеспечения необходимых потребителю мощностей и качественных параметров тока следует провести комплекс организационно-технических мероприятий, стоимость которых в 10-30 раз превышает стоимость генерирующего оборудования, преобразующего энергию возобновляемых источников в электрическую. При этом можно достичь решения только приоритетных задач, выполнения полного комплекса требований работоспособности энергосистемы добиться практически невозможно.

Новое решение проблемы

Мы создали новую концепцию решения проблем использования низкопотенциальных источников энергии, а также технические и конструктивные проработки оборудования, позволяющего эффективно использовать природные ресурсы, с достижением всего комплекса требований. Применение этого оборудования позволит значительно снизить затраты на обеспечение электроэнергией при создании энергорайонов, удаленных от энергосистем, а также обеспечить полную экологическую безопасность.

Электро-энергетический комплекс

Комплекс оборудования, необходимый для эффективного преобразования низкого природного энергетического потенциала, мы назвали электроэнергетическим комплексом (ЭЭК).

Концепция решения проблемы возникла в результате длительного труда коллектива специалистов в области малой энергетики. Над проблемой использования низкого природного потенциала они работали с начала 80-х годов. Их знания и опыт положены в запатентованный в России способ бесперебойного энергоснабжения потребителей энергосистемы, работающей на возобновляемых источниках энергии.

В 1996 году нами по поручению правительства республики Карелия было разработано техническое предложение развития малой энергетики в районах республики Карелия без централизованного энергоснабжения. Данное предложение было положено в основу программы энергоресурсосбережения республики, а также вошло составной частью в рамки Федеральной программы России по развитию районов Севера. В 1998 году электроэнергетический комплекс был принят базовым проектным решением по Программе «Беломорье». Однако из-за событий августа 1998 года в России финансирование было полностью остановлено.

Принцип накопления энергии

Традиционные способы выработки электроэнергии позволяют сегодня при значительной концентрации генерирующих мощностей сравнительно просто передать эту энергию на большие расстояния. Однако по ряду причин до потребителя доходит лишь 10-

20 % энергии. Нарушается баланс между выработанной и потребленной электроэнергией, что приводит к нерациональному использованию природных ресурсов.

Использование электроэнергетических комплексов - новый взгляд на энергетику как на сбалансированную систему. В основу этой системы заложен один из главных принципов, используемых природой, - принцип накопления энергии, позволяющий подводить к накопителю небольшие мощности, накопить энергию, а в необходимое время взять у накопителя энергию и обеспечить потребителя мощностями, значительно превышающими подводимые.

Такой подход позволяет максимально приблизить энергопроизводящие установки к потребителю и обеспечить ему потребление энергии в необходимых объемах и в требуемое время, а также отказаться от дорогостоящей транспортировки электроэнергии по линиям электропередач.

Из чего состоит ЭЭК?

Что такое электроэнергетический комплекс?

Это блочно-модульная микроэнергосистема, позволяющая за счет накопления энергии обеспечить баланс между потреблением и выработкой электроэнергии. Такая система бесперебойно обеспечивает потребителя электроэнергией с высокими качественными параметрами тока в сети.

Выработка электроэнергии осуществляется турбогенераторами, использующими энергию ветра и энергию скоростного безнапорного свободнотекущего потока воды. Накопление энергии производится в экологически чистых аккумуляторах. Блок управления управляет работой турбогенераторов, процессами зарядки, распределения энергии потребителю и осуществляет защиту энергосистемы.

Таким образом, комплекс состоит из 3 основных блоков: турбогенератор, работающий от ветро- и гидроприводов; блок автоматического управления; блок накопителей.

Блоки конструктивно объединяются в модуль, что дает возможность организовать их серийное исполнение по различным типоразмерам, позволяющим обеспечить пиковые мощности, необходимые потребителю.

Новый тип ветро- и гидроприводов

Для решения проблем, связанных с выработкой электроэнергии, в составе электроэнергетического комплекса был специально разработан новый тип свободнопоточных ветро- и гидроприводов. В отличие от применяемых сегодня в мире, этот тип турбогенераторов может работать в очень широком, заданном границами использования диапазоне напоров, скоростей потоков и расходов, без создания опасных для человека инфразвуковых частот.

Новые турбогенераторы унифицированы и высокотехнологичны, что позволяет трансформировать их из ветровых в водные и наоборот без особой сложности. Такая унификация позволяет обеспечить их серийный и даже массовый выпуск. Установка таких турбогенераторов несложна, быстра и не требует больших затрат.

Помимо специально разработанных ветро- и гидротурбогенераторов для работы с электроэнергетическими комплексами могут быть применены любые виды генерирующего оборудования. Солнечные батареи, слабые энергосети, дизельные электростанции, а также тягловая (животная) сила могут быть использованы в качестве генерирующих источников, при этом их мощность в составе энергокомплекса может быть в 60 раз меньше, чем пиковые нагрузки потребителя. На практике это соотношение составит 1/10, 1/20.

Возможности

Применение электроэнергетических комплексов позволяет потребителю значительно увеличить уровень комфортности проживания. В отличие от применяемых в мировой практике источников бесперебойного питания, накопитель электроэнергетического комплекса в совместной работе со специально разработанным блоком автоматического управления позволяет потребителю использовать любой вид нагрузок.

Электроэнергетический комплекс без проблем примет активный, реактивный, индуктивный характер нагрузки, а также любое их сочетание.

Также ремонтные и регламентные работы в энергосети никаким образом не повлияют на энергоснабжение потребителя. В таких случаях электроэнергетический комплекс гарантирует бесперебойное энергоснабжение потребителя без отключения нагрузок. Длительность бесперебойного энергоснабжения на всякого рода аварийные ситуации задается потребителем и обеспечивается за счет установки дополнительного оборудования.

Эффективность

Экономические расчеты показывают, что при относительно малых объемах требуемой энергии электроэнергетические комплексы с использованием возобновляемых источников энергии более эффективны, чем применение дизельных электростанций. Так, экономический эффект от применения ЭЭК мощностью 6 киловатт составит около 2000% при сравнении с затратами на эксплуатацию за 10 лет работы дизель-электростанции аналогичной мощности.

Модульная схема подключения электроэнергетического комплекса позволяет объединять потребителей в энергорайон с созданием локальных сетей со значительными мощностями у потребителей. При этом суммарная мощность локальной сети энергорайона во многом будет зависеть от применяемого типоразмера модуля электроэнергетического комплекса. Так, применяя модуль ЭЭК типоразмером в 4 киловатта, можно создать энергорайон общей мощностью 100-200 киловатт, а применение модуля в 33 киловатта - энергорайон общей мощностью до 1000 кВт и более.

Какие задачи решит применение ЭЭК

Применение электроэнергетических комплексов позволяет решать различные вопросы энергообеспечения.

На государственном (макроэкономическом) уровне решаются следующие задачи:

- создания эффективного энергоресурсосбережения;

- создания в короткие сроки энергорайонов, удаленных от энергосистем и их линий электропередач с незначительными капитальными вложениями в строительство локальных сетей, что позволяет решить миграционные и другие вопросы, связанные с созданием инфраструктур;

- обеспечения электроэнергией населения в условиях чрезвычайных ситуаций;

- экологической безопасности использования энергетического оборудования.

На региональных уровнях:

- обеспечения занятости населения с созданием приемлемых социально-бытовых условий;

- возможности получения дополнительных мощностей без строительства новых генерирующих электростанций, введения дополнительных трансформаторных подстанций и усиления линий электропередач.

В сфере предпринимательской деятельности: получения новых доходов за счет создания предприятий с возможностью их электроснабжения в тех местах, где ранее это было экономически невыгодно; быстрой передислокации энергетического оборудования; обеспечения возможности работы предприятия при отключении электроэнергии и авариях на линиях электроперередач; снижения расходов на электроэнергию за счет ее накопления в режиме использования ночного тарифа.

В частной сфере: обеспечения при наименьших затратах наибольшего уровня комфортности проживания; получения электроэнергии высокого качества; возможности обеспечения электроэнергией при перемещениях.

Электроснабжение в труднодоступных местах

Необходимо разобраться в принципиальных отличиях предлагаемого решения от применяемых сегодня в мировой практике.

Существует множество концепций развития малой энергетики, использующей энергию возобновляемых источников. При этом основополагающим принципом, положенным в основу разработок, является наличие единых энергосетей: все мощности, выработанные энергетическим оборудованием, подаются в единую энергосистему. При таком подходе рассматриваются мощности оборудования свыше 1 МВт, так как экономически нецелесообразно строительство энергопроизводящих объектов меньшей мощности.

Генерирующее оборудование, использующее энергию низкого потенциала, дает возможность уменьшить топливную составляющую для выработки электроэнергии в энергосети. Но экономия топлива в энергосистемах незначительна, так как доля мощностей, выработанных на возобновляемых источниках, очень мала и составляет не более 5-10 % от суммарных мощностей энергосистемы.

Подключение к энергосистеме генерирующего оборудования низкого потенциала позволяет уйти от проблем, связанных с управлением: функции управления берет на себя энергосистема.

Однако единые энергосистемы охватывают лишь 30% территории страны. За пределами рассмотрения остаются населенные пункты в отдаленных труднодоступных местах, куда строительство линий электропередач экономически невыгодно.

Сейчас задача по энергоснабжению таких объектов решается с помощью дизельных электростанций. Но в связи с ростом цен на топливо себестоимость энергии этих установок постоянно растет. Отдельный потребитель электроэнергии на таких территориях несет большие издержки: до $ 4 за кВт/ч. Поэтому для снижения затрат потребителей объединяют в энергорайоны с созданием локальных энергосетей. Такое объединение позволяет снизить затраты на выработку электроэнергии до $ 0,6 за кВт/ч. (По расчетам для западного потребителя).

Однако организация локальных энергосетей посредством дизельных электростанций решает только проблемы непосредственного энергоснабжения потребителей, не решая при этом комплекса экономических, организационных и экологических проблем.

Комплексное решение проблемы

Что необходимо было сделать для комплексного решения поставленных задач? Прежде всего мы отказались от применения принципа равенства мощности генерирующего источника мощности, обеспечивающей потребителя в пиковом режиме потребления, и перешли на принцип установки генерирующих мощностей, достаточных для обеспечения потребителя энергией, равной суточному режиму потребления. Применение этого принципа дало возможность решить в комплексе такие задачи:

- обеспечение потребителя мощностями, требуемыми ему для жизнедеятельности;

- обеспечение, в соответствии стандартам, качественными параметрами подаваемого под нагрузку тока (качественные параметры электрического тока в энергосети, созданной посредством ЭЭК, выше, чем в существующих энергосистемах, так как применяются электронные способы преобразований электрического тока без вмешательства человека в процессы управления процессами создания этих параметров);

- обеспечение стоимости выработанной электроэнергии, близкой к стоимости в энергосистемах (в то же время стоимость электроэнергии в локальной сети, образованной посредством дизельной электростанции, может достигать 2000% от стоимости электроэнергии в сети, образованной посредством применения ЭЭК).

- обеспечение экологической безопасности для жизнедеятельности человека.

Эффективность энергосистем с использованием ЭЭК

Эффективность нового способа энергоснабжения заключается в первую очередь в том, что для обеспечения пиковых нагрузок потребителю необходимо будет установить генерирующие мощности в 5-20 раз меньшие, чем эти пиковые нагрузки. Кроме того, необходимость наращивания мощностей (что в энергосистеме требует сложной совокупности организационно-технических и финансовых задач) может быть решена в короткие сроки: модульная схема образования энергосистемы посредством ЭЭК позволяет включать в энергосистему дополнительные модули без радикальной реконструкции энергосети и специального проектирования работ по установке дополнительных мощностей.

Таким образом, ЭЭК более эффективна, чем традиционные энергосистемы, так как позволяет обеспечить ряд других возможностей, на которые не способна традиционная энергосистема. Главные среди них это: обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителя с возможностью регламентных и аварийных работ в энергосети без отключения потребителя от энергоснабжения; возможность наращивать мощности в энергосети без радикальных реконструкций энергосистемы; возможность уменьшения мощностей в энергосети и передислокации этих мощностей в необходимое для потребителя место с целью создания другой энергосети; возможность производить пуск энергосети частями, по мере готовности объектов энергопотребления.

Технические и экономические аспекты предлагаемой концепции по использованию электроэнергетических комплексов убеждают в целесообразности применения ЭЭК для обеспечения электроэнергией потребителей как в энергосистемах, удаленных от линий электропередач, так и в любых других системах.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 1 (17) январь 2002 года:

  • Сотрудники погибают при исполнении служебных обязанностей

    В Юргамышском районе Курганской области при исполнении своих профессиональных обязанностей были убиты два сотрудника центральных коммунальных электрических сетей. Как сообщили в департаменте по связям с общественностью РАО «ЕЭС России», 4 декабря оптовыми перепродавцами электроэнергии было зафиксировано значительное увеличение нагрузки на одном из фидеров. В ходе обследования частного сектора монтером и контролером в одном из жилых домо...

  • Профсоюз и собственник: вопрос не в конфликте труда и капитала, а в умении его разрешать

    - Профком на предприятии должен быть фактически посредником между работодателем и наемным работником, - говорит Виталий Артюхин, - и дело его жизни добиться, чтобы между первым и вторым установились отношения настоящего социального партнерства. Так принято во всех развитых странах. -В советское время народ, мягко говоря, неоднозначно относился к профсоюзам: эта структура не столько защищала рядовых работников от произвола начальства, ...

  • Williams International и «ЮКОС» расторгли соглашение

    Оператор литовского нефтеперерабатывающего концерна Mazeikiu nafta - американская компания Williams International - заявила о расторжении соглашения о долгосрочном сотрудничестве с российским нефтяным концерном «ЮКОС», которое было подписано 14 июня 2001 года. «Несмотря на двусторонние усилия, кажется, при решении ряда вопросов, мы зашли в тупик, и у нас не будет времени завершить сделку в этом году», - заявлено в пресс-релизе от имен...

  • Инвестиции - шаг в будущее

    Сегодня работа по повышению инвестиционной привлекательности России, безусловно, находится в более благоприятных условиях. Об этом свидетельствуют и статистические данные. Макроэкономическая стабильность уже стала привычной - снижаются темпы инфляции и процентные ставки, растут валютные резервы Центрального банка, бюджет исполняется с общим профицитом. На этом фоне устойчивый рост ВВП, регистрируемый уже почти на протяжении трех лет...

  • Новое оборудование малой энергетики: аргументы «за» и «против»

    Газета «Энергетика и промышленность России» открыла новую рубрику «Малая энергетика». Куратор рубрики – фирма «Weishaupt». Рубрика открыта по многочисленным просьбам читателей-специалистов и рассчитана на долгосрочное сотрудничество газеты с предприятиями. Основная цель рубрики – установление прочного плодотворного диалога между потребителями и производителями услуг и оборудования в сфере малой энергетики, диалог энергетиков с властью....