Е.В. Дмитриева
Иркутский государственный технический университет
Рассмотрены перспективы развития установок распределенной генерации в России. Снижаются риски дефицита мощности и потери электроснабжения от питающей подстанции основной сети, повышается надежность энергоснабжения, улучшаются показатели качества электрической энергии, снижаются потери мощности и электроэнергии. Энергосистема будущего должна будет сочетать крупные электростанции и распределенную генерацию.
В настоящее время в России ввод новых генерирующих мощностей отстает от роста электропотребления, кроме того, проблема усугубляется старением существующих генерирующих мощностей. В условиях рыночной неопределенности развития электроэнергетической отрасли одним из наиболее популярных решений повышения надежности электроснабжения потребителей является размещение установок распределенной генерации вблизи центров нагрузок. В этом случае снижаются риски дефицита мощности и потери электроснабжения от питающей подстанции основной сети, повышается надежность энергоснабжения, улучшаются показатели качества электрической энергии, снижаются потери мощности и электроэнергии.
В России в 1960–1980-х годах вводилось в среднем более 6 млн кВт в год. После распада СССР вводы новых генерирующих мощностей существенно сократились и установленная мощность электростанций за все эти годы, начиная с 1991 г., увеличилась менее чем на 2 млн кВт. Вместе с тем, оборудование электростанций вырабатывает свой проектный ресурс (табл. 1). В целом к 2015 г. отработает свой проектный ресурс почти 70 % существующих генерирующих мощностей.
Таблица 1
Динамика выработки проектного ресурса электростанций
| Тип электростанции | Мощность агрегатов, достигших предельного срока службы, млн кВт | ||
| Год | |||
| 2005 | 2010 | 2015 | |
| ТЭС | 55 | 80 | 100 |
| ГЭС | 21 | 25 | 30 |
| АЭС | 3,8 | 8,4 | 15,4 |
Износ основного генерирующего и сетевого оборудования в энергетической отрасли РФ составляет порядка 60 % [3]. Фактический ввод новых генерирующих мощностей существенно отстает от необходимых объемов (табл. 2). В период с 2001 по 2005 гг. в стране было введено в строй новых мощностей на 9,5 ГВт, в то время как с учетом генеральной схемы и необходимости замены действующего оборудования в ближайшие 20 лет, потребность в новых мощностях составляет 173 ГВт.
Таблица 2
Факт/План ввода генерирующих мощностей
| Показатель | Факт | План | |
| 2000–2005 гг. | 2006–2010 гг. | 2011–2020 гг. | |
| Введено мощностей, ГВт | 9,5 | 10,4 | 68 |
| Необходимо с учетом вывода мощностей, ГВт | 30 | 40 | 80 |
| Отклонение, ГВт | 21,5 | 29,6 | 12 |
До 2010 года объемы вводов составляли примерно 2 ГВт в год. Рекорд был установлен в 2011 году, когда под нагрузку было поставлено 6 ГВт мощностей, но эта цифра не учитывает Калининскую АЭС – 4,7 ГВт. А в соответствии с генеральной схемой надо вводить 8–8,3 ГВт в год. На такой уровень должна выйти российская электроэнергетика, чтобы обеспечить покрытие потребности в электроэнергии и вывод неэффективных станций из эксплуатации. Сегодня установленная мощность российской электроэнергетики составляет 223,6 ГВт. Почти 70 % – это тепловые электростанции, 21 % – гидроэлектростанции, 11 % – атомные электростанции. Доля распределенной малой энергетики составляет лишь 1,4 %.
Ограничения в наращивании генерирующих и передающих мощностей с использованием традиционных применяемых технологий сдерживают не только развитие промышленности, но и социальное развитие. Поэтому во многих странах стремятся использовать распределенную генерацию – малые генерирующие источники, подключаемые к распределительной электрической сети.
Сам термин "распределенная генерация" даже специалистами в России пока толкуется неоднозначно. Одни считают, что подобные источники электроэнергии должны непременно находиться в непосредственной близи к потребителю и при этом не принадлежать электроэнергетическим компаниям. Другие относят к данной категории, прежде всего, теплоэлектростанции и считают спорным включение сюда генерации на основе возобновляемых источников энергии, особенно гидроэлектростанций, пусть и небольшой мощности.
Поэтому пока придется остановиться на определении, которое озвучил глава подкомитета по распределенной генерации комитета Госдумы РФ по электроэнергетике Сергей Есяков, предложив отнести сюда генерирующие объекты (независимо от способа производства электроэнергии мощностью) от 1МВт (опять же условно) до 50 МВт, расположенные в непосредственной близости от потребителя с возможностью использования системы накопления электроэнергии.
На сегодняшний день в России можно выделить три категории генерирующих мощностей, которые подпадают под широкое определение распределенной генерации:
-блок-станции, источник электрической (иногда тепловой) энергии, расположенный на территории или в непосредственной близости от промышленного предприятия и принадлежащий владельцам этого предприятия на правах собственности или ином законном основании, например праве аренды. Блок-станции, как правило, выгодны их владельцам, поскольку могут функционировать за счет побочных продуктов основного производства (попутный или доменный газ и т.п.);
-теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Комбинированное производство электроэнергии и тепла повышает коэффициент использования топлива в среднем на 30 %. 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;
-объекты малой и средней генерации, в числе которых газотурбинные и газопоршневые станции, а также пока еще малочисленные в России электростанции на возобновляемых источниках электроэнергии (ВИЭ).
Российский потенциал использования распределенной генерации гораздо больше, чем у любой другой страны. Более половины территории России не электрифицировано вообще, и здесь распределенная генерация как нельзя кстати. Климатические и географические особенности порождают более высокую, чем в других странах, потребность в электроэнергии и тепле. Огромные расстояния в совокупности низкой плотностью населения делают централизованное энерго- и теплоснабжение очень дорогим. А доступность энергоресурсов, дополненная прочими достоинствами распределенной генерации, делают ее весьма привлекательной.
Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии — это наиболее эффективный способ экономии топлива как в жилищно-коммунальном хозяйстве, так и в промышленности [1]. Но в настоящее время в комбинированном режиме энергия производится практически только на паротурбинных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) в крупных городах. Значительная часть централизованного производства тепловой энергии (48,9 %) вырабатывается в котельных, которые не только не производят электроэнергию, но и являются ее крупными потребителями в сфере ЖКХ. Доля тепла, производимая без выработки электроэнергии, составляет 63,4% (с учетом децентрализованного теплоснабжения от непромышленных изолированных котельных мощностью менее 20 Гкал/ч и тепла, получаемого на индивидуальных теплогенераторах).
С другой стороны, развитие комбинированной выработки тепловой и электрической энергии при использовании существующей инфраструктуры котельных позволит наименее капиталоемким способом в значительной части обеспечить потребности экономики в росте электропотребления. Объем рынка распределенной генерации в России на ближайшие 10 лет оценивается экспертами в 20–40 тысяч МВт. С появлением новых технологий и созданием электрических станций малой мощности большое внимание стало уделяться вопросам изменения режимных свойств ЭЭС, когда существенно трансформируются технические параметры, вызванные неоднородностью элементов электрических систем. Распределенная генерация позволяет создавать эффективные и надежные системы производства высококачественной электрической и тепловой энергии в непосредственной близости от локальных потребителей с учетом их конкретных запросов. Высокая инвестиционная привлекательность и финансовая эффективность распределенных электростанций обусловлена:
− относительно низким уровнем первоначальных вложений;
− возможностью быстрого и поэтапного ввода в эксплуатацию;
− полным контролем со стороны потребителя, включая возможность продажи избыточной электроэнергии.
Смешанная система электроснабжения обеспечивает дополнение и резервирование централизованных систем. При этом потребитель, например промышленное предприятие с источником распределенной генерации имеет следующие преимущества:
− получает электрическую и тепловую энергию по стоимости, как правило, ниже установленных тарифов;
− располагает повышенной надежностью энергоснабжения;
− может получать дополнительные выгоды от продажи электроэнергии прочим потребителям;
− может использовать более дешевое местное топливо, что особенно выгодно, если иметь в распоряжении парогазовые установки и газотурбинные электростанции.
Существуют и препятствия для развития распределенной генерации:
− высокие таможенные пошлины на ввозимое из-за рубежа оборудование;
− сложности технического регулирования и лицензирования при строительстве объектов распределенной генерации;
− тепловые электростанции, в том числе объекты распределенной генерации, относятся к опасным производственным объектам. Нужно не только подтверждение соответствия требованиям технического регламента о безопасности машин и оборудования, но и подтверждение соответствия требованиям по энергоэффективности;