Аналіз проблем підвищення інноваційної сприйнятливості суб'єктів енергетичної галузі до технологій нетрадиційної відновлювальної енергетики

Наразі на енергетичні потреби в Україні використовується лише близько 10 % загального потенціалу біомаси - 3 млн. т у.п./рік. Головним чином це деревна біомаса у вигляді дров, тріски, гранул/брикетів (загалом 87,2 % всього річного обсягу використання біомаси), та лушпиння соняшника (6,6 %). Найменш активно застосовуються рослинні відходи - 52 тис. т соломи на рік, що становить <1 % економічного потенціалу соломи в Україні [5, с. 9].

Стандартом ISO 9000 поняття «якість» визначено, як ступінь відповідності сукупності характеристик, що властиві об'єкту, вимогам.

Якість електроенергії (ЯЕ)- це сукупність властивостей електроенергії, що визначають вплив на електрообладнання, прилади та пристрої й оцінюються показниками якості електроенергії (ПЯЕ). На практиці ідеальні показники якості електроенергії забезпечити технічно неможливо, тому орієнтуються на рівні допустимих відхилень, що нормуються національним стандартом ГОСТ 13109-97 [6, с. 206].

За джерелом впливу основні показники якості електроенергії можуть поділятися на три групи.

До першої групи належать відхилення частоти та встановлене відхилення напруги. Відхилення частоти регулюється енергосистемою та залежить лише від неї. Окремі електричні прилади на промислових підприємствах (а тим більше в побуті) не можуть впливати на цей показник, оскільки потужність їх значно менша порівняно із сумарною потужністю генераторів електростанцій енергосистеми. Отже, значення цих параметрів залежать від енергопостачальних компаній.

До другої групи належать показники якості електроенергії, що характеризують несинусоїдальність форми кривої напруги, несиметрію та коливання напруги. Це відповідно коефіцієнти викривлення синусоїдальності кривої напруги і n-ї гармонійної складової напруги, коефіцієнти зворотної і нульової послідовностей, розмахи коливань напруги та доза флікеру. Джерелами цих викривлень напруги є споживачі електроенергії (електроприймачі).

До третьої групи належать показники якості електроенергії, що характеризують випадкові електромагнітні явища й електротехнологічні процеси в системі електропостачання. Вони охоплюють провали напруги, перенапругу та імпульсну напругу. У більшості випадків вони виникають у результаті комутацій або розрядів блискавки в лінію електропередач.

Показник якості електроенергії перших двох груп нормуються Державним стандартом, і на них установлено два припустимі рівні: нормальний і граничний. Показники якості електроенергії третьої групи не можуть нормуватися, оскільки є випадковими величинами, однак статистична інформація про них має велике значення для нормальної експлуатації систем електропередачі.

Так, наприклад, якщо в командно-адміністративній економіці цілком припустимим вважалося переривання електропостачання не більш ніж 2-3 рази на рік, то в умовах ринкової економіки це є неприйнятним. Збурювання з боку джерел живлення, навіть унаслідок короткочасних провалів напруги (тривалістю до 0,1 -0,2 с) вже призводить до зривів технологічних процесів.

Згідно з дослідженням, проведеним EPRI (Electric Power Research Institute, США), щорічні збитки від зниження ЯЕ становлять 15-24 млрд. дол. США. Дослідження, проведені CEA (Canadian Electrical Association, Канада) показали, що у Канаді збитки від провалів і раптового підвищення, імпульсів напруги та гармонік становлять 1,2 млрд. дол. США щорічно, тоді як у колишньому СРСР - близько 10 млрд. дол. США.

У цілому зниження якості електроенергії може призвести до техніко-економічних збитків, пов'язаних зі: збільшенням втрат активної потужності та електроенергії; скороченням терміну служби електрообладнання і передчасним виходом його з ладу; збільшенням капітальних вкладень у систему електропередачі; негативним впливом на довкілля та здоров'я людини; порушенням технологічного процесу виробництва у енергоспоживачів, що призводить до зниження якості виробленої продукції та збільшення енерговитрат на її виробництво, та ін.

Залежно від конкретної системи усунення описаних вище проблем,пов'язаних з погіршенням показників якості електроенергії, можна заощадити 10-40 % енергії залежно від ступеня прояву кожного з негативних факторів.

За наявності, у колі індуктивностей або ємностей енергія ними не споживається, а накопичується у магнітному (для індуктивностей) або електричному (для ємностей) полі й повертається до джерела. Таким чином, індуктивності та ємності є реактивним навантаженням. Найбільшу кількість реактивної енергії споживають електродвигуни при неповному навантаженні, електрозварювальні апарати, індукційні й дугові печі, силові випрямлячі. Реактивна потужність знижує якість електроенергії, погіршує передавальну здатність ліній живлення, призводить до додаткових втрат і перегріву проводів, до необхідності невиправданого збільшення потужності трансформаторів і перетину проводів і кабелів, перекосів, провалів та стрибків напруги в електромережі. Крім того, ще однією важливою проблемою для споживача, викликаною реактивною потужністю, є необхідність оплачувати її споживання із власної кишені.

За різними оцінками експертів, частка електроенергії у вартості різних видів продукції в Україні становить від 15 до 40 %. Тому економія електроенергії в межах навіть одиниць відсотків вивільняє для споживача досить істотні фінансові кошти й дозволяє значно зменшити собівартість виробленої продукції. Це досить вагомий аргумент для того, щоб у рамках будь-якого підприємства із установленими потужностями понад 100 кВА з усією серйозністю підійти до аналізу й аудиту енергоспоживання.

Техніко-економічні наслідки відхилення показників якості електроенергії від норми на підприємствах мають місце й у побуті: вони дуже часто призводять до виходу з ладу побутової техніки. Наприклад, добова зміна напруги мережі від 200 до 240 В, що сьогодні є звичайним явищем, може вивести з ладу мікрохвильову піч, яка має обмеження за максимальною напругою (як правило, 230 В) [7, с. 8]. А зменшення напруги нижче норми для холодильника може призвести до того, що двигуну не вистачить пускового моменту і його обмотка згорить. Обрив нейтралі на підстанції може збільшити напругу в мережі до 380 В, яку не витримає жодна побутова техніка.

Погіршення якості електроенергії призводить до збитків, які мають місце як у споживачів, так і у постачальників електроенергії. Під збитком, викликаним погіршенням якості електроенергії, розуміють усі види негативних наслідків, що виникають у роботі системи електропередачі, споживачів і електроприладів. Розрізняють три види збитку: технічний, технологічний і економічний.

З позиції споживача:

1) технічний збиток обумовлений:

• перегрівом обертових машин, прискореним старінням ізоляції, скороченням терміну служби (у деяких випадках виходом з ладу) електроустаткування;

• зростанням споживання електроенергії й необхідної потужності електроустаткування;

• збоєм у роботі електронних систем управління, обчислювальної техніки та специфічного устаткування;

• перешкодами в теле- і радіоапаратурі, помилковою роботою рентгенівського устаткування;

2) технологічний збиток пов'язаний з порушенням технології виробництва і викликаний недовиробництвом та браком продукції, простоями устаткування, псуванням технологічного обладнання;

3) економічний збиток - технічний і технологічний збитки, виражені у грошовій формі. Найбільший вплив відхилення ПЯЕ від норми здійснює на такі економічні характеристики:

• зниження обсягу продажів унаслідок зменшення кількості продукції, що випускається, погіршення її якості;

• збиток від перевитрати електроенергії;

• збиток від зменшення терміну служби струмоприймачів і електроустаткування;

• зниження продуктивності устаткування.

З позиції постачальника електроенергії:

1) технічний збиток обумовлений порушенням роботи й неправильним спрацьовуванням пристроїв релейного захисту та автоматики; зниженням ефективності процесів генерації, передачі і споживання електроенергії за рахунок збільшення втрат в елементах мережі; збільшенням втрат в усіх елементах електричної мережі;

2) технологічний збиток викликаний відхиленнями режимів роботи електроустаткування та похибками вимірювальних приладів;

3) економічний збиток обумовлений додатковими витратами на потреби підстанцій та втратами електроенергії, параметри якої не відповідають нормативам, і яку у зв'язку з цим абонент має право не сплачувати.

Основну відповідальність за якість електроенергії повинні нести енергетичні компанії як організатори енергопостачання. Сьогодні, користуючись тим, що в ГОСТ 13109-97 не зазначена кількість провалів напруги упродовж року, вони не завжди здійснюють необхідний контроль та не приділяють увагу належному стану й обслуговуванню свого електрогосподарства. З іншого боку, часто винуватцем погіршення параметрів якості електроенергії може виступати і споживач, широко використовуючи потужні вентильні перетворювачі, дугові сталеплавильні печі, зварювальні установки, які при всій своїй економічності й технологічній ефективності впливають на якість електроенергії.

Основною причиною низької якості електроенергії тут є зношування розподільних мереж. За даними Міністерства енергетики України зношування розподільного комплексу досягає близько 66 %. Підстанційне устаткування зношене на 70 %, лінії електропередач - на 40 %. Причому помітна тенденція: чим нижче напруга мереж, тим більшою мірою вони зношені. Стабільне зростання електроспоживання та жорсткість режимів використання електроенергії обумовлюють необхідність термінової модернізації існуючих електричних мереж.

Причинами аварійних ситуацій є також застаріле обладнання, ненадійна робота самого устаткування через технічні відмови та некоректна робота обслуговуючого персоналу. Халатне відношення енергетичних компаній до свого електрогосподарства в сукупності спричиняє погіршення параметрів якості електроенергії. З метою виведення людського фактора за контур дії систем електропередачі необхідно підвищувати рівень автоматизації генеруючих і розподільних систем.

Споживач може бути джерелом викривлень за декількома параметрами якості електроенергії, при цьому кількість і місце розташування таких споживачів у системі електроспоживання, як правило, відомі дуже приблизно, а рівень внесених ними перешкод практично невідомий. Коливання напруги, несиметрія і несинусоїдальність напруги викликаються в основному роботою окремих потужних електроприладів на промислових підприємствах, і лише величина цих параметрів якості електроенергії залежить від потужності живильної енергосистеми в розглянутій точці підключення споживача. Таким чином, відповідальність за погіршення якості електроенергії може нести як постачальник, так і споживач. Питання виявлення деструкторів, що зумовлюють появу несиметрії напруг і струмів, оцінювання їх впливу на збільшення втрат в електричних мережах, а також впливу на технічні і економічні показники генераторів і електротехнічні установки споживачів є надзвичайно актуальним завданням.

Електропостачання енергетичних компаній має підтримувати на межі балансової належності електромережі значення ПЯЕ відповідно до норм ГОСТ 13109-97. Згідно із Законом України «Про електроенергетику» постачальник несе відповідальність у розмірі 25 % від вартості електроенергії, параметри якості якої не відповідають умовам договору.

Одним з найефективніших економічних напрямів у галузі енергозбереження є компенсація реактивної потужності. Завдяки сучасній технічній базі, інноваційним рішенням, досить низьким капіталовкладенням і порівняно невеликим строкам окупності останніми десятиліттями він отримав найсильніший поштовх у розвитку. Компенсація реактивної потужності полягає у формуванні додаткового навантаження протилежного характеру (ємнісного для активно-індуктивного навантаження та індуктивного для активно-ємнісного навантаження) для лінійних навантажень, а також активної фільтрації гармонік - для нелінійних навантажень.

Це забезпечує коригування коефіцієнта потужності cos^ і його підвищення аж до 0,99.

Так установка однофазних німецьких конденсаторів сумарною потужністю 37 тис. кВАр у кожному з 114 тис. домогосподарств одного з районів столиці Перу м. Ліми підвищила середньозважений cos^ розподільної мережі з 0,84 до 0,93, що дозволило щорічно заощаджувати приблизно 280 кВт-год. на кожний встановлений кВАр реактивної потужності, або близько 19,3 МВт-год. на рік.

У м. Джайпур (Індія) енергетична компанія на базі тих самих німецьких конденсаторів, але іншої серії, здійснено компенсацію реактивної потужності у повітряних лініях електропередачі 0,4 кВ. У результаті значення cos ф підвищилося до 0,95, а загальні втрати знизилися до 13 %.

Контролінг якості електроенергії передбачає оцінку відповідності параметрів якості електроенергії встановленим нормам, виявлення сторони, що винна в погіршенні цих показників, а також прогнозування розвитку мережі та навантаження на неї у майбутньому зі збереженням параметрів якості електроенергії на нормативному рівні [8, с. 306].

Висновки

На сьогодні в Україні держава виступає в ролі монополіста та регулятора в енергетичному комплексі. Основними завданнями державного регулювання у цій сфері є створення конкурентного середовища серед енерговиробників, а також забезпечення правових засад функціонування енергетичних ринків, та суб'єктів даного ринку, з урахуванням вимог охорони навколишнього природного середовища.

Перспективним напрямом енергозбереження та енергобезпеки в умовах постійно зростаючого дефіциту і відповідно зростаючої вартості енергоресурсів є використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії, що створює підґрунтя для підвищення інноваційної та інвестиційної сприйнятливості таких підприємств. Кожний фінансовий проект в даній галузі призводить до покращення якості електроенергії, зниження даного показника не припустиме та може призвести до техніко-економічних збитків. Частка електроенергії у вартості різних видів продукції в нашій країні, може досягати до 40 %. Тому економія електроенергії дозволяє значно зменшити собівартість виробленої продукції. Причини низької якості електроенергії тут є: зношування розподільних мереж, а зростання електроспоживання призводить до необхідності термінової модернізації таких мереж. В умовах сьогодення необхідно: диверсифікувати зовнішні джерела постачання енергоресурсів, сформування ефективну тарифну політику, раціоналізувати структуру органів державного управління паливно-енергетичним комплексом, якомога швидше та ефективніше залучати приватних інвесторів.

енергетичний відновлюваний економічний

1. Федишин Б. П. Економіка енергетики: навч. посіб. для студ. енергетичних спеціальностей вищих навч. закладів. Тернопіль, 2003. 182 с.

2. URL: http://www.ecosvit.net/ua/zeleniy-tarif(дата звернення 23.01.2017).

3. URL: http://www.nerc.gov.ua/ (дата звернення 23.01.2017).

4. Stanstading forestry ad hoc working group//Sustainable forest management criteria and indicators. Final report 30/07/2015/ - 35 p.

5. Підготовка та впровадження проектів заміщення природного газу біомасою при виробництві теплової енергії в Україні: практ. посіб. / за ред. Г. Гелетухи. - Київ: Поліграф плюс, 2016. - 104 с.

6. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Мастерство, 2002. 320 с. ил.

7. Заец Н. И. Устройство защиты от перепадов сетевого напряжения. Электрик. 2005. № 5. С. 7-9.

8. Економіка енергетики: підручник / за ред. Л. Г. Мельника, І. М. Сотник. Суми: Університетська книга, 2015. 378 c.

References

1. Fedishin, B. P. (2003) Economika energetyky: navch. posib. dlya stud. energetychnyh specialnostej vyshhyh navch. zakladiv. Ternopil', 182 s.

2. URL: http://www.ecosvit.net/ua/zeleniy-tarif (aktyalnyj stanom na 23.01.2017).

3. URL: http://www.nerc.gov.ua/ (aktyalnyj stanom na 23.01.2017).

4. Stanstading forestry ad hoc working group//Sustainable forest management criteria and indicators. Final report 30/07/2015/, 35 p.

5. Pidgotovka ta vprovadzhenya proektiv zamishhennya pryrodnogo gazu biomasoyu pry vyrobnycztvi teplovoy iener- giyi v Ukrayini: prakt. posib. (2016). Za red. G. Geletuhy. Kyiv: Poligraf plyus, 104 s.

6. Konyuhova, E. A. (2002) Elektrosnabzhenie ob'ektov: ucheb. posobie dlya stud. ucherezhdenij sred. prof. obrazova- niya. Moscow: Masterstvo, 320 s.: il.

7. Zaec, N. I. (2005) Ustroystvo zashhity ot perepadov setevogo napryagheniya. Elektrik, № 5, s. 7-9.

8. Ekonomika energetyky: pidruchnik (2005), za red. L. G. Mel'nyka, I. M. Sotnik. Sumy: Universutets'ka knyga, 378 s.

Размещено на Allbest.ru