МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА. ПРОБЛЕМЫ. ПЕРСПЕКТИВЫ.

МАЛАЯ ГИДРОЭНЕРГЕТИКА. ПРОБЛЕМЫ. ПЕРСПЕКТИВЫ. ВОСТРЕБОВАННОСТЬ. ПУТИ РАЗВИТИЯ. В малых, микро- или нано-ГЭС сочетаются преимущества большой ГЭС с одной стороны и возможность децентрализованной подачи энергии с другой стороны. Они не имеют многих недостатков, характерных для больших ГЭС, а именно: дорогостоящие трансмиссии, проблемы, связанные с негативным воздействием на окружающую среду. Кроме того, использование малой гидроэнергетики ведёт к децентрализованному использованию электроэнергии, способствует развитию данного региона, главным образом основанном на самодостаточности и использовании местных ресурсов. Большинство из них не имеют больших водохранилищ, то есть вода не собирается позади дамбы. Они вырабатывают электроэнергию, если естественный уровень воды в реке достаточен, но в периоды высыхания реки или падения скорости потока ниже определенной величины производство электроэнергии приостанавливается. Высокие капитальные затраты - самый большой барьер на пути широкомасштабного развития малой гидроэнергетики. Однако, несмотря на этот факт и длительный срок окупаемости (7-10 лет в некоторых странах, например в Словакии), малые ГЭС являются рентабельными из-за их продолжительного срока службы (более 70 лет) и низких затрат на техническое обслуживание. Малая гидроэнергетика 1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения Технологии: Объекты малой гидроэнергетики условно делят на два типа: «мини» - обеспечивающие единичную мощность до 5000 кВт, и «микро» - работающие в диапазоне от 3 до 100 кВт. Использование гидроэлектростанций таких мощностей для России вовсе не новое, а хорошо забытое старое: в 50-60-х гг. в стране работало несколько тысяч малых ГЭС. Сегодня их количество едва достигает нескольких сотен штук. Гидроагрегаты для малых ГЭС предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками. «Экологическая чистота» малых ГЭС проявляется прежде всего в гораздо меньших площадях затоплений и подтоплений, плотины и водохранилища малых ГЭС в значительно меньшей степени, чем другие виды энергообъектов нарушают нормальную естественную среду обитания человека и животного мира. Вопросы развития малой гидроэнергетики широко освещаются в литературе, СМИ, на конференциях, конгрессах и т.д. В России до 2015 года планируется ввести в эксплуатацию 65 малых гидроэлектростанций (18 - на территории Республики Тува, 35 - в Республике Алтай, 12 - в Бурятии). Разработана концепция развития и схема размещения объектов малой гидроэнергетики для этих республик. Уже построены две станции и ведется строительство еще трех. Микро-ГЭС в Туве была построена в 1995 г. на курорте Уш-Белдир, в 2001 г. была введена в строй микро-ГЭС «Кызыл-Хая». 2. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна и информированность o нём, наличие программ развития; результат при массовом внедрении в масштабах страны В России более чем на 80 крупных водохранилищах не сооружены ГЭС. По предварительным оценкам 58% средних и еще 90% небольших водохранилищ (а это 20 и 1 млн м3 соответственно) не используются для выработки электроэнергии. Очевидно, что первоочередными объектами рассмотрения должны быть существующие и незадействованные гидроузлы. В настоящее время разработана методика определения эффективности и программы освоения энергетического потенциала малых водостоков. Микро-ГЭС в основном предназначены для покрытия местных нужд и изолированной работы от энергосистем. Малые ГЭС в настоящее время могут быть рентабельными при упрощении схемы их управления (например, за счет балластной нагрузки) и работы без обслуживающего персонала. Эффективность микро ГЭС может быть повышена за счет многоцелевого использования ее сооружений, а также при выдаче мощности в местную сеть (без протяженных высоковольтных линий). При работе микро-ГЭС на изолированную нагрузку возникает необходимость регулирования частоты и напряжения. Если водохранилище имеет достаточную емкость, можно обеспечивать суточное и недельное регулирование, в противном случае рекомендуется регулирование с помощью балластной нагрузки. По данным МНТО «ИНСЭТ» (г. Санкт-Петербург) при строительстве малой ГЭС установленной мощностью около 500 кВт стоимость строительно-монтажных работ составляет порядка 14,5-15,0 млн руб. При совмещенном графике разработки проектной документации, изготовления оборудования, строительства и монтажа малая ГЭС вводится в эксплуатацию за 15-18 месяцев. Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на подобной ГЭС, составляет не более 0,45-0,5 рублей за 1 кВт×ч, что в 1,5 раза ниже, чем стоимость электроэнергии, фактически реализуемой энергосистемой. Таким образом, затраты на строительство окупятся за 3,5-5 лет. 3. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:- роста цен на энергоресурсы; - роста благосостояния населения; - введением новых экологических требований; - других факторов. Прогноз эффективности: - снижение стоимости вырабатываемой электроэнергии; - дополнительные мощности в энергодефицитных регионах. 4. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня Большее число микро-ГЭС может быть построено на эксплуатируемых и намеченных к сооружению водоснабжающих и ирригационных гидроузлах и их сооружениях (быстротоки, гасители энергии, пороги, отклонители), на водосборных каналах и системах каптажа крупных гидроузлов. В системах водоснабжения на участках трассы с большой разницей отметок поверхности вместо различного рода шахтных сопряжений, энергогасителей и других сооружений могут быть построены микро-ГЭС. При расходах воды в пределах от 5 до 100 л/с их мощность может достигать от 20 до 200 кВт. 5. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний Причины законодательного характера: отсутствие соответствующих государственных приоритетов и объективных стимулов для развития данных технологий. Технологические ограничения (подробнее см. п. 7): - сезонность работы электростанций; - проблемы заиления водохранилищ; - проблемы разрушения плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень плотины при неожиданном подъеме уровня воды и несрабатывании запорных устройств. Среди факторов, тормозящих развитие малой гидроэнергетики в России, большинство экспертов называют неполную информированность потенциальных пользователей о преимуществах применения небольших гидроэнергетических объектов; недостаточную изученность гидрологического режима и объемов стока малых водотоков; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность; слабую производственную и ремонтную базу предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для МГЭС, а массовое строительство объектов малой гидроэнергетики возможно лишь в случае серийного производства оборудования, отказа от индивидуального проектирования и качественно нового подхода к надежности и стоимости оборудования - по сравнению со старыми объектами, выведенными из эксплуатации. Ограничения по применению технологий. Многие из малых ГЭС не всегда обеспечивают гарантированную выработку энергии, являясь сезонными электростанциями. Зимой их энергоотдача резко падает, снежный покров и ледовые явления (лед и шуга) так же, как и летнее маловодье и пересыхание рек могут вообще приостановить их работу. Сезонность малых ГЭС требует дублирующих источников энергии, большое их количество может привести к потере надежности энергоснабжения. Поэтому во многих районах мощность малых ГЭС рассматривается не в качестве основной, а в качестве дублирующей. У водохранилищ малых ГЭС, особенно горных и предгорных районов, очень остро стоит проблема их заиления и связанная с этим проблема подъема уровня воды, затоплений и подтоплений, снижения гидроэнергетического потенциала рек и выработки электроэнергии. Известно, например, что водохранилище Земонечальской ГЭС на реке Куре было заилено на 60% в течение 5 лет. Для рыбного хозяйства плотины малых ГЭС менее опасны, чем средних и крупных, перекрывающих миграционные пути проходных и полупроходных рыб и перекрывающих нерестилища. Хотя в целом создание гидроузлов не устраняет полностью урон рыбному стаду на основных реках, т.к. речной бассейн - это единая экологическая система и нарушения ее отдельных звеньев неизбежно отражаются на системе в целом. 6. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования Для использования технологии меры поощрения, понуждения отсутствуют. 7. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов Со стороны государства требуется закон о малой энергетике. 8. Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данного метода и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении Отсутствие материалов по режиму малых рек затрудняет разработку конкретных проектов и оценку степени обеспеченности водными ресурсами отдельных регионов. Положение дел осложняется отсутствием современных методов оценки стока малых рек, так как использование действующих СНиП и рекомендаций нередко приводит к грубым просчетам. 9. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта Существует положительный опыт применения в России и за рубежом. ОАО «РусГидро» для реализации проекта строительства малой гидроэлектростанции «Чибит» создало в Алтайском крае 100% «дочку» - ОАО «Малые ГЭС Алтая». МГЭС «Чибит» станет пилотным проектом в реализации программы развития малой гидрогенерации на Алтае, которую "РусГидро" готово создать на основе результатов анализа потенциала республики в части строительства объектов малой гидроэнергетики. Пилотный проект предусматривает строительство малой гидроэлектростанции «Чибит» мощностью 24 МВт на реке Чуя в Улаганском районе Республики Алтай. В Алтайском крае будет реализован инвестиционный проект по строительству малых гидроэлектростанций - соответствующее соглашение подписал глава региона с компаниями "МРСК Сибири", "Алтайэнергосбыт" и "Инжиниринговая компания "Энергия", сообщили в краевой администрации. Специалисты уже провели на Алтае предварительный анализ возможных площадок под строительство малых ГЭС. Как наиболее перспективная выбрана бурная река Ануй, протекающая в предгорьях. "В ближайшие два месяца инвесторы окончательно определяться с местом расположения створа малой ГЭС и приступят к предпроектным изысканиям. Параметры будущей ГЭС, выбор оборудования и сроки реализации проекта будут зависеть от выбора площадки для строительства", - уточнили в краевом управлении по промышленности и энергетике. 10. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.) Влияние на другие процессы: - снижение потребления углеводородного ископаемого топлива; - снижение общих выбросов парниковых газов и других вредных выбросов в окружающую среду; - вклад в решение проблем энергодефицитных регионов. 11. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода Присутствуют мощности для внедрения. 12. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства При внедрении необходим квалифицированный персонал. 13. Предполагаемые способы внедрения:1) коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;3) бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;4) введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением;5) другие предложения. Предполагаемые способы внедрения: - коммерческое финансирование. Дополнительно, как указывалось в п. 5 необходимо определить соответствующие государственные приоритеты и объективные стимулы для развития данных технологий.