Реализация концепции возобновляемых источников энергии и интеллектуальных распределительных электрических сетей в городе Кстово нижегородской области
Автор Cергей Викторович Мазуров
Руководитель Наталия Ивановна Фомочкина
ГБПОУ «Кстовский нефтяной техникум имени Бориса Ивановича Корнилова»
Возобновляемая энергетика сегодня является наиболее динамично развивающимся направлением в электро- и теплоэнергетике. Особое значение возобновляемые ресурсы имеют в децентрализованных системах электроснабжения, характерных для значительной территории России и других стран. Мировой опыт показывает, что ряд стран и регионов успешно решают сегодня проблемы энергообеспечения на основе развития возобновляемой энергии [1]. Этими источниками являются: энергия ветра, солнца, геотермальная энергия, энергия приливов.
Традиционная электроэнергетика уже несколько сотен лет хорошо освоена и проверена в различных условиях эксплуатации. Львиную долю электроэнергии в мире производят на традиционных теплоэлектростанциях (ТЭС). Но топливные ресурсы - ограничены. Поэтому, для более рационального обеспечения энергоснабжения страны, необходимо совместить возобновляемые и не возобновляемые источники энергии. Совокупность использования традиционных и нетрадиционных источников энергии дает огромный эффект в развитии энергоснабжения и его эффективности в целом.
В современном мире все острее встают вопросы о том, как избежать потерь электроэнергии, как снизить расходы на электричество, как улучшить экологическую ситуацию и многие другие. Помочь в решении этих проблем может система Smart Grid. Технология SMART (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) – технология самодиагностики, анализа и отчета – была создана для повышения надежности работы оборудования, возможности контролировать его на расстоянии. Технология Smart Grid — представляет собой систему, оптимизирующую энергозатраты, позволяющую перераспределять электроэнергию. "Интеллектуальные" сети – комплекс технических средств, позволяющий оперативно менять характеристики электрической сети. Ежегодно при передаче теряется огромное количество электроэнергии. В Японии 5% от общего объема, в Западной Европе – 4-9%, США – 7-9%. Больше всего электричества пропадает в нашей стране: 13-14%, что в среднем составляет 133577 гВт•ч.
Использование "умных" сетей позволяет не только значительно сократить потери, но и
• более эффективно использовать имеющуюся энергию;
• интегрировать и распределять энергию из альтернативных источников;
• в автоматическом режиме диагностировать и устранять возникающие проблемы;
• поставлять электричество в необходимом количестве;
• сократить затраты энергоресурсов (например, в США при введении Smart Gride потребление нефти может уменьшиться на 6.2 барреля в сутки);
• сократить выбросы в атмосферу углекислого газа.
Рассмотрим мировой опыт внедрения технологий Smart Grid.
В некоторых штатах США проводились исследования по вводу "интеллектуальных" сетей. В результате снизились пиковые нагрузки на электросеть, в среднем на 10% уменьшились счета за электричество (при этом его стоимость увеличилась на 15%). С 2007 года создание системы Smart Grid – один из национальных приоритетов Соединенных Штатов. В 2010 году Барак Обама выделил 4.4 млрд. долл. на модернизацию электрических сетей. По некоторым оценкам использование системы Smart Grid к 2020 году позволит США сэкономить около 1.8 трлн. долл. за счет снижения потребления энергии и повышения надежности.
В Европе предусмотрено финансирование программ по распространению "умных" сетей в размере 750 млрд. долл. в течение 30 лет.
В настоящее время в России около 65% электричества вырабатывается на тепловых электростанциях. Не более 1% всей получаемой энергии поступает из геотермальных, ветряных, солнечных источников (рисунок 1).
Рисунок 1 – Производство электроэнергии в России различными типами электростанций, % от общего количества (источник: Росстат)
Я живу в городе Кстово Нижегородской области и данная проблема касается меня и жителей города в целом. Город Кстово небольшой относительно других городов России, но очень быстро развивающийся в последнее время. В связи со стремительным развитием города неуклонно растет и его энергопотребление в целом. Энергообеспечение нашего города осуществляет Новогорьковская ТЭЦ с энергетической мощностью 548.30 МВт [3]. Рядом с городом Кстово работает нефтеперерабатывающий завод ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» (градообразующее предприятие). Новогорьковская ТЭЦ частично обеспечивает электроэнергией и завод. Технологические установки завода реконструируются, модернизируются, строятся новые объекты. В ближайшее время мощности Новогорьковской ТЭЦ не будет хватать для обеспечения электроэнергией города и завода.
Рисунок 2 – Новогорьковская ТЭЦ
Для увеличения энергетического потенциала Нижегородской области планируется построить ветровую электростанцию. Об этом сообщается на сайте Правительства РФ. Согласно распоряжению от 1 августа 2016 года, обновлена схема территориального планирования для размещения различного вида электростанций в период до 2030 года. Ветровая станция в Нижегородской области станет одной из 15, запланированных для строительства в различных регионах. Установленная мощность ВЭС в Нижегородской области составит 350 МВт.
В распоряжении не указано, в каком муниципальном образовании планируется разместить эту ветровую электростанцию. В министерстве энергетики Нижегородской области сообщили, что в настоящее время инвестора для реализации проекта по строительству этого объекта нет, поэтому на сегодняшний день не определены ни срок начала строительства, ни стоимость проекта, ни территориальное место установки.
Я предлагаю решить проблему энергодефицита города Кстово при помощи источников возобновляемой энергии – энергии ветра. Ветряную электростанцию необходимо построить рядом с городом Кстово на берегу реки Волга на откосе, так как данная зона является наиболее благоприятной для установки такого оборудования. Обоснованность своего решения могу привести тем, что Кстовский район является пятым по численности населения в Нижегородской области и стремительно растет за последние годы. В 1957 году, когда Кстово приняло статус города, в нем насчитывалось 25 тысяч жителей. За 50 лет, по данным отдела Росстата по Кстовскому району, население города выросло более чем в 2,5 раза и ныне составляет 67 305 тысяч человек [4]. Кроме того, рядом с городом расположен нефтеперерабатывающий завод ООО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез» с огромным энергопотреблением. Поэтому строительство ветряной электростанции увеличит энергетический потенциал города Кстово и Кстовского района.
Для построения распределительного электросетевого комплекса в городе Кстово предлагаю использовать технологию «умных сетей» Smart Grid.
Развитие "интеллектуальных" сетей в значительной степени связано с развитием альтернативных источников энергии (солнечных, геотермальных и других). Контролировать электричество, поступающее из этих источников практически невозможно. Ведь мы не можем заставить ветер дуть сильнее или солнце светить ярче. Поэтому и необходима технология Smart Grid, которая в то время, когда потребность в электричестве можно будет удовлетворить при помощи ветра, будет отключать подачу энергии с Новогорьковской ТЭЦ и, наоборот, подавать электричество с тепловой станции, когда недостаточно альтернативной энергии.
Применяемая технология Smart Grid должна отвечать следующим требованиям функционирования [2]:
- Гибкость. Сеть должна подстраиваться под нужды потребителей электроэнергии.
- Доступность. Сеть должна быть доступна для новых пользователей, причём в качестве новых подключений к глобальной сети могут выступать пользовательские генерирующие источники, в том числе ВЭИ с нулевым или пониженным выбросом CO2.
- Надёжность. Сеть должна гарантировать защищённость и качество поставки электроэнергии в нужное время и в необходимом количестве.
- Экономичность. Наибольшую ценность должны представлять инновационные технологии в построении Smart Grid совместно с эффективным управлением и регулированием функционирования сети.
Все выше описанное характеризует рациональность внедрения технологии Smart Grid на территории Нижегородской области в городе Кстово.
Рисунок 3. Город Кстово
Литература:
1. Лукутин Б.В.- Возобновляемые источники электроэнергии: учебное пособие. 2008.-187 с.
2. http://www.cleandex.ru/articles/2010/04/13/smart_grid_market
3. http://energybase.ru/power-plant/Novogorkovskaya_CHP
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Города_Нижегородской_области
5. http://www.nnov.kp.ru/online/news/2478269/