научная статья по теме SMART GRID И СЕВЕР Энергетика

Текст научной статьи на тему «SMART GRID И СЕВЕР»

ваших и вашего дома. Рассмотрим наиболее сложный пример, когда напорная сплит-система не только снабжает дом горячей водой, но также обеспечивает его обогрев в холодное время года.

Самым высокотехнологичным элементом конструкции являются вакуумные трубки из боросиликатного стекла, о которых мы говорили выше. Согласно данным производителей, они способны преобразовывать до 98% солнечной энергии в тепло. Это достигается за счёт специального внутреннего покрытия трубок и их многослойного вакуумного исполнения. Как правило, вакуумные трубки имеют длину 1800 мм и внешний диаметр 58 мм. Толщина стенок трубки составляет около 2 мм, что позволяет им выдерживать не только сезонные изменения температуры, но даже крупный град. Давление в них может достигать 6 атмосфер, а температура водяного пара внутри них +300 °С. Таких трубок в наиболее простой конструкции может быть 18, а в более сложной - до 60 штук.

От нагревательных вакуумных трубок горячая вода поступает в накопительный бак, объём которого может быть до 500 л. Поскольку в баке находится вода при температурах близких к кипению, использовать её для отопления дома нельзя. В таких случаях в баке устанавливают второй теплообменник, нагревающий теплоноситель, поступающий в трубы и радиаторы отопления.

Вся система регулируется с помощью блока управления циркуляцией жидкости, который включает насос, расширительный бак, датчики и электронные си-б стемы контроля.

р Конкретный проект можно обсудить со § специалистами компаний, занимающихся § в России установкой и монтажом подобна- ных систем. С ними же можно решить ка-| кой дополнительный источник тепла стон ит включить в систему для стабильного I круглогодичного теплоснабжения. Я сей-1 час готовлю проект совместного исполь-

0

% зования солнечного водонагревателя с

1 дровяным котлом длительного горения I для горячего водоснабжения и отоп-= ления загородного дома, и как только у

меня появится собственный опыт в этом деле, я им поделюсь.

SMART GRID И СЕВЕР

^^ нергоснабжение изолированных районов Севера -одна из основных проблем российской энергетики. Могут ли в её решении быть полезными элементы smart grid? Об этом размышляет Валерий Родионов, вице-президент ООО "КЭР".

Текущая ситуация. В ряде регионов России мы наблюдаем аварийное состояние сетей или полное отсутствие централизованного энергоснабжения. Многие российские подстанции и сегодня напоминают немецкие подстанции 1920-х гг. Десятки тысяч сельских поселений России с населением в совокупности около 40 млн человек не имеют или имеют недостаточное электроснабжение. Лесные посёлки и деревни на севере России, за Уралом и на Дальнем Востоке расположены на значительном расстоянии друг от друга, как правило, в стороне от ЛЭП.

В результате периферия нашей страны получает тепловую энергию от котельных, работающих с КПД меньше 40%, а основа электроснабжения в этих регионах -дизельные электростанции с КПД меньше 25%. Стоимость электроэнергии при таких технологиях составляет более 30 руб. за 1 кВтч, в то время как население платит 2-3 руб. Разницу приходится компенсировать из местно-

74

© Вадим Кириллов

го бюджета. Что касается тепла, то тариф небольших котельных составляет 1000 руб. за 1 Гкал, в то время как тариф ТЭЦ в два раза ниже. В итоге ТЭЦ субсидируют не самую эффективную теплоэнергетику.

Быть в изоляции. Мы посмотрели схемы развития энергоизолированных районов. К сожалению, пока проблемы остаются: судя по всему, изолированные энергосистемы и локальная энергетика на удалённых территориях сохранятся на длительную перспективу. Так, по сетям 10/0,4 кВ ни в одной программе не предусматривается инвестиций, а ведь именно в этих сетях происходит больше всего аварий. При рассмотрении возможности завести большую энергетику, то есть сети 220 кВ, в изолированные районы, выясняется, что такого рода проекты оказываются не по карману ни "Российским сетям", ни местным бюджетам. Ввиду дефицита финансов решения по централизации электро- и теплоснабжения, на основе комбинированной выработки энергии, в том числе с использованием накопителей, не предусматриваются.

Замена источников генерации тепла и электричества на более эффективные также идёт весьма ограниченно. Что касается применения возобновляемых источников энергии, реализуются и рассматриваются только точечные решения. ВИЭ, мини-ГТУ с когенераци-ей на основе СПГ находятся в стадии отдельных пилотных проектов. Правда, есть программы реконструкции и строительства котельных на современных котлах с расчётным КПД более 90%. Однако топливо остаётся большой проблемой - газ до удаленных районов не доходит. Нет комплексных решений энергоснабжения с учетом решений по топливу, нет схем индивидуального или группового энергоснабжения от автономных энергоисточников, нет обоснованной линейки мощностей

для комбинированного использования различных видов генерации.

Есть пилотные проекты энергоустановок и их комплексов на местных видах топлива, включая биотопливо, однако серийным производством они не освоены и применяются крайне редко. Изобретенные еще в XIX веке двигатель-генераторы на основе принципа Стирлинга (двигатели внешнего сгорания) с КПД до 80% при условии комбинированной выработки тепла и электроэнергии стали применяться, но не в нашей стране. В Германии, Японии, Китае есть производители такого оборудования,а у нас - нет.

Теперь что касается сетевых объектов. Да, модульные подстанции мы научились производить. Но они, в зависимости от того, кто их делает, существенно друг от друга отличаются. Есть эффективные по технике и экономике модульные ПС 10-220 кВ со стопроцентной заводской готовностью, но их мало кто производит. А между тем, если бы такое производство было, мы бы быстро и дёшево могли обустроить сетевую составляющую в отдалённых районах.

Что видим в итоге? Изолированные схемы придётся сохранить ещё на длительный период для большинства областей, как это делается в Канаде, Аляске и других странах. И в этом нет ничего страшного. Но использование существующих ДЭС разорительно. Ны- ю нешнюю дотационную нагрузку на бюд- § жет субъекты РФ долго не выдержат. £ К примеру, по Архангельской обл. до- | тация составляет 2 млрд руб. в год. 1

Для перелома ситуации реконструк- § цию и новое строительство необхо- * димо проводить на новом технологическом уровне с применением инно- § вационных решений, укладываясь в ° область ограничений по тарифам и по * инвестициям (рост тарифов заморожен или ограничен 6% в год). ^

Требования к новым решениям.

Посмотрим, какими должны быть новые технологические решения с точки зрения проектантов и организаций, возводящих энергообъекты.

Во-первых, новая техника должна уже сегодня быть освоена производством. НИОКРы предприятия должны вести только за свой счёт. Бизнес не может ждать в течение нескольких лет, пока закончатся те или иные разработки. Во-вторых, применение новых видов топлива или ВИЭ не должно превышать стоимости существующих мини-ТЭЦ на основе ГТУ с когенерацией и современных котельных. Топливо, по возможности, должно быть местным, а транспортные схемы доступными.

Если говорить о численных показателях, то кПд комбинированного производства тепла и электричества должен быть не ниже 60-70%, тарифы на электроэнергию - не менее 7 руб. за кВт • ч, а на тепловую энергию - не менее 2450 руб. за 1 Гкал, тогда можно будет говорить о самоокупаемости подобных проектов. Удельная стоимость установленной мощности должна быть не выше $1000-1500 за 1 кВт, удельные затраты населения на тепло не должны превышать 180-200 руб. за 1 м2. В качестве дополнительных требований стоит упомянуть гибкость развития энергоисточников и сетей, возможность обеспечивать гарантированное тепло-и электроснабжение благодаря надеж-^ ности схем и резервированию. 8 О роли интеллекта. Возникает 1 вопрос: а нужны ли smart grid и smart g metering на распределительных под-I станциях в энергоизолированных райо-1 нах? При рассмотрении существующих i проблем ответ очевиден: да. Интел-rn лектуальные решения нужны, при этом § объем автоматизации и контроля дик-1 туется конкретными условиями по* селения и характера промышленной | нагрузки. Сегодня остро стоят задачи ? снижения коммерческих и технических

потерь и повышения качества электроэнергии. С точки зрения коммерческих потерь нужен автоматизированный биллинг, который обеспечит сбор данных об отпуске и потреблении энергии, их тарификацию, выставление счетов абонентам, обработку платежей и при необходимости формирование сигнала об отключении потребителя.

Для сокращения технических потерь необходимо отключение ненагруженных трансформаторов и соответствующее перераспределение нагрузки на другие трансформаторы, а это задача для АСУ ТП. Что касается качества электроэнергии, то в слабых или изолированных энергосистемах оно сильно зависит от характера потребителей. К примеру, прохождение электропоезда, как правило, "сажает" напряжение и создает помехи в сети выше допустимого уровня, а включение двигателей горных артелей мощностью в десятки кВт и более может привести к погасанию системы.

Внедрение smart metering, или "умной" АИСКУЭ, позволит организовать автоматизированный сбор данных об отпуске и потреблении энергии и обеспечит снижение коммерческих потерь. Smart grid решит задачу управления загрузкой трансформаторов, снижая технические потери. Наконец, smart management как система управления качеством электроэнергии снизит зависимость систем от характера потребителей.

Спроектированная под указанные выше цели интеллектуальная система сможет производить автоматическое переключение "чувствительных" потребителей на другие секции шин или РП со своим трансформатором, а супернагрузку оставит на отдельной секции. Управляющая логика может действовать как по заданному графику (к примеру, движения поездов), либо по сигналу измерительных приборов.

Вадим КИРИЛЛОВ

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»