Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный

Технический Университет

РЕФЕРАТ

по дисциплине:

Современные проблемы электроэнергетики

на тему:

«Перспективы и препятствия развития распределенной генерации»

Проверил: Шевцов Д. Е.

Новосибирск 2014

Содержание

Введение

Категории распределенной генерации в России

Причины популярности распределенной генерации

Препятствия для развития распределенной генерации

Заключение

Список литературы

Введение

В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших электростанциях, таких как тепловые электростанции, атомные электростанции, гидроэлектростанции. Мощные электростанции благодаря «эффекту масштаба» имеют превосходные экономические показатели и обычно передают электроэнергию на большие расстояния. Место строительства большинства из них обусловлено множеством экономических, экологических, географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. Например, угольные станции строятся вдали от городов для предотвращения сильного загрязнения воздуха, влияющего на жителей. Некоторые из них строятся вблизиугольных месторождений для минимизации стоимости транспортировки угля. Гидроэлектростанции должны находиться в местах с достаточным энергосодержанием (значительный перепад уровней на расход воды).

Низкое загрязнение окружающей среды -- критическое преимущество комбинированных энергостанций, работающих на природном газе. Это позволяет им находиться достаточно близко к городу для централизованного теплоснабжения.

Поэтому в традиционной энергетике по функциональному назначению и территориальному расположению можно четко выделить три сегмента:

1. Центры производства электроэнергии

2. Линии электропередач большой мощности

3. Зоны потребления электроэнергии и местные распределительные сети

Атомные и тепловые электростанции кроме электрической энергии производят значительное количество тепла. В отличие от электроэнергии, тепловую энергию невозможно передавать на большие расстояния из-за резкого возрастания потерь с ростом расстояния. Одновременно, из-за указанных выше факторов, многие энергостанции слишком далеко расположены, чтобы использовать их побочное тепло для обогрева общественных и жилых зданий. В результате, неиспользованная на самой станции тепловая энергия рассеивается в окружающей среде (теряется без полезного применения).

Данная концепция подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения.

В качестве дополнительных источников электроэнергии могут применяться как средства альтернативной энергетики (солнечные батареи, ветровые генераторы, топливные элементы), так и традиционные когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, работающие на природном газе (как на наиболее чистом виде топлива). В последнем случае благодаря расположению когенерационных установок непосредственно у потребителей, становится возможным использование не только вырабатываемой электроэнергии, но и побочной тепловой энергии на нужды отопления, горячего водоснабжения или абсорбционного холодоснабжения самого владельца КГУ или сторонних потребителей, расположенных поблизости. Это позволяет добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии).

При этом в системе «потребитель -- местный источник энергии» регулярно возникают дисбалансы между производством и потреблением энергии или между потребностью в её видах, например:

· Мощность солнечных батарей и ветрогенераторов изменяется в зависимости от погодных условий, а потребление электроэнергии от погоды может не зависеть или изменяться в противоположную сторону.

· В зимнее время потребление тепловой энергии остается постоянно высоким, а потребление электроэнергии изменяется по времени суток.

Наличие подключения к общей электрической сети позволяет компенсировать недостаток электроэнергии за счет её потребления от общей сети, а в случае избыточного производства электроэнергии собственным источником - выдавать её в сеть, с получением соответствующего дохода.

Такой подход позволяет:

· Снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании.

· Уменьшить число, протяжённость и необходимую пропускную способность магистральных линий электропередачи.

· Смягчить последствия аварий на центральных электростанциях и главных линиях электропередач за счет наличия собственных источников энергии.

· Обеспечить взаимное многократное резервирование электрогенерирующих мощностей (частично).

· Снизить воздействие на окружающую среду за счет применения средств альтернативной энергетики, более полного использования потенциальной энергии ископаемого топлива.

Для реализации концепции распределённой энергетики необходимо выполнение ряда условий, в том числе:

1. Технических: наличия систем двустороннего учета, согласованная работа местных и центральных генераторов, соответствующие системы защит для всех вариантов работы местных и центральных генераторов, поддержание стабильности напряжения и частоты в общей сети.

2. Организационных: должно быть налажено взаимодействие между всеми участниками во избежание перегрузок генерирующих мощностей или строительства лишних, которые будут простаивать.

3. Правовых и экономических: должна быть предусмотрена юридическая возможность продажи потребителями избытков энергии собственной выработки, должен существовать развитый рынок электроэнергии или установлены экономически привлекательные для всех участников тарифы на генерацию, потребление и транзит электроэнергии.

4. Технологических : должны быть доступны экономически эффективные устройства для местного производства энергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, когенерационные установки).

Полный отказ от мощных центральных электростанций и окончательная децентрализация электрогенерации в настоящее время невозможна как по экономическим соображениям, так и в связи со сложностью управления множеством объектов и их технического обслуживания, необходимостью постоянного поддержания баланса генерации и потребления, необходимостью наличия резервных мощностей.

Уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения - общемировая тенденция. Но сегодня развитие распределенной генерации в России носит во многом стихийный, не контролируемый государством характер, что может нанести существенной вред энергетической безопасности страны. Что сегодня представляет собой распределенная генерация в России?

Категории распределенной генерации в России

Распределенной генерацией можно считать те объекты, которые находятся вблизи конечного потребления, вне зависимости от того, кто является их владельцем. На сегодняшний день в России можно выделить три категории генерирующих мощностей, которые подпадают под широкое определение распределенной генерации:

ь 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.);

ь теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Комбинированное производство электроэнергии и тепла повышает коэффициент использования топлива (КИТ) 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;

ь 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).

При этом распространение малой и средней генерации во владении конечных потребителей в мире в последнее время идет весьма активно. Так, по данным одного из ведущих производителей оборудования для такого рода объектов - фирмы «Катерпиллер», к настоящему моменту ею поставлено и установлено 14600 ГТУ и ПГУ различной мощности по всему миру. Состав заказчиков такого оборудования весьма разнообразен - от военных аэродромов до целлюлозно-бумажных комбинатов. И это только один из трех ведущих производителей.

В 2000 году мощность ТЭЦ на промышленных предприятиях в Канаде (по российскому определению - блок-станций) составляла 7,7 ГВт, или около 7% от общей установленной мощности в 111 ГВт. Мощность распределенной генерации на ВИЭ (солнечных батарей, ветрогенераторов и приливных станций) составляла 500 МВт. В Западной Европе установленная мощность распределенной генерации оценивалась в 2002 году в 50 ГВт, включая малые ГЭС и ветроэлектростанции. Общая мощность последних - 26,9 ГВт. Более поздняя информация не публикуется, по-видимому, по той причине, что на сегодняшний день это настолько распространенное явление, что его перестали выделять в отдельную категорию. В последнее время процесс начинает набирать обороты и в России (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1

Импорт оборудования для распределенной генерации в Москву и Санкт-Петербург по данным Федеральной таможенной службы России

Рисунок 1. Рост импортного оборудования для распределенной генерации в Москве и Санкт-Петербурге

Причины популярности распределенной генерации

Уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения - общемировая тенденция. Сюда следует добавить и такие факторы, как потеря доверия к государству в целом и к энергокомпаниям в частности. Выгоды, которые распределенная генерация приносит ее владельцам, очевидны, но эффекты присутствия таких объектов положительны и для системы энергоснабжения в целом.

В России, несмотря на рост темпов строительства объектов распределенной генерации, этот процесс не находит должного места в перспективном планировании развития системы. Еще нет осознания того вклада, который распределенная генерация может внести в общее развитие системы и ее модернизацию, и нет осмысленной государственной политики на этот счет. При разработке такой политики важнейшим положением должно стать требование проанализировать и при необходимости пересмотреть философию и технологию перспективного планирования развития системы с учетом распространения распределенной генерации, создания микросетей и внедрения технологий «умных» сетей.

Вот основные причины привлекательности распределенной генерации.

Повышение энергоэффективности за счет возможного производства электроэнергии и тепла с использованием единого источника первичной энергии:

· Снимается необходимость реконструкции и строительства новой сетевой инфраструктуры.

· Наличие источников напряжения в непосредственной близости от нагрузки увеличивает надежность энергоснабжения, способствует поддержанию должных уровней напряжения в сети и снижает риск потери устойчивости.

· Снижаются потери в сетях и перетоки реактивной мощности.

· Финансовые риски, связанные с объектами малой и средней генерации, намного ниже, чем для объектов с большой установленной мощностью.

· Снижается уязвимость от террористических атак, т. к. защита распределенной генерации от такого рода диверсий интегрирована с охраной самого промышленного предприятия.

· Предсказуемость затрат на энергоснабжение.

· Повышение надежности энергоснабжения для владельца собственного источника электроэнергии, ведь большинство перерывов в энергоснабжении связано с нештатными ситуациями в сетевом хозяйстве.

· Возможность расширения производства на предприятии, т.к. нет необходимости ждать развития инфраструктуры поставщиками электроэнергии. По закону сетевой компании дано право осуществлять технологическое присоединение с отсрочкой в два года. Также отпадает необходимость оплаты технологического присоединения к сетям.

В табл. 2 основные детали положительного вклада объектов распределенной генерации сведены вместе.

Таблица 2

Положительный вклад распределенной генерации

Препятствия для развития распределенной генерации

ь Высокие таможенные пошлины на ввозимое из-за рубежа оборудование. Таможенные ввозные пошлины на малые паровые турбины мощностью до 40 Мегаватт и малые гидравлические турбины - до 10 Мегаватт составляют 15% от таможенной стоимости ввозимого оборудования.

Таможенные ввозные пошлины на газовые турбины мощностью до 50 Мегаватт - 8% от таможенной стоимости ввозимого оборудования. На двигатели внутреннего сгорания и ветроустановки установлена нулевая ставка таможенных пошлин.

ь Сложности технического регулирования и лицензирования при строительстве объектов распределенной генерации.

ь Тепловые электростанции, в том числе объекты распределенной генерации, относятся к опасным производственным объектам. Требуется не только подтверждение соответствия требованиям технического регламента о безопасности машин и оборудования, но и подтверждение соответствия требованиям по энергоэффективности. Кроме того, для эксплуатации объекта распределенной генерации, как правило, требуются лицензии на осуществление таких видов деятельности, как эксплуатация взрывопожароопасных и химически опасных производственных объектов.

ь Централизованное планирование. В вертикально интегрированной системе, где решения о месторасположении объектов генерации принимаются центральными планировщиками, выбор месторасположения электростанции, по крайней мере в теории, делается на основании инженерных соображений и с учетом минимизации затрат на само строительство, доставку топлива, рабочую силу, налоги и т.д. Далеко не последнюю роль при принятии такого решения должны играть и расходы на развитие сетевого хозяйства, необходимого для того, чтобы интегрировать новую электростанцию в систему. Однако это не более чем теория. Организации, занятые централизованным планированием, не в состоянии получить информацию о планах промышленников по строительству собственных мощностей и, соответственно, вынуждены пренебрегать этим фактором, а неопределенность тарифной политики и постоянно меняющееся законодательство и есть основные факторы, толкающие промышленников в направлении распределенной генерации.

ь Отрицательное отношение сетевых и генерирующих компаний.
Распределенная генерация на территории промышленных объектов оказывает сдерживающее влияние на рост инвестиционных расходов сетевых компаний, а также снижает объем продаж электроэнергии и мощности генерирующими компаниями, владеющими региональными электростанциями. Отсюда выпадающие доходы.

ь Отношение системного оператора. Отношение системного оператора к строительству объектов распределенной генерации двойственное. С одной стороны, число объектов, которыми следует управлять или хотя бы наблюдать, множится, а это добавляет хлопот и затрат на персонал, программные средства и т.п. С другой стороны, распределенная генерация положительно влияет на надежность энергоснабжения, что приветствуется. По последним выступлениям представителей системного оператора складывается картина, что больших возражений с этой стороны нет. Системный оператор только требует сведений о плановом производстве малых (до 5 МВт) объектов и плановом потреблении там, где они установлены. Необходимость сведений о производстве здесь, правда, кажется излишней. Там, где установлен ряд объектов малой генерации общей мощностью 25 МВт и выше, системный оператор рекомендует учредить функцию так называемого агрегатора, который представлял бы данные о глобальном производстве и потреблении.

ь Технические проблемы, сопряженные с распространением распределенной генерации. Распределенная генерация - это зачастую новое оборудование, импортированное из-за рубежа, с новыми динамическими характеристиками и возможностями управления. Неоднозначно и влияние распределенной генерации на качество электроэнергии по уровням напряжений, а также на генерацию высших гармоник в системе. Подключение источников распределенной генерации к распределительной сети увеличивает токи короткого замыкания, что может потребовать замены коммутационных аппаратов, изменения настроек защит и др. Появление распределенной генерации усложняет оперативно-диспетчерское управление, а также систему релейной защиты и автоматики, противоаварийного управления. Многие из этих функций переходят к распределительным сетям, где может не быть персонала, способного с этим справиться.

Заключение

Уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения - общемировая тенденция. Причин для этого достаточно много. К ним следует добавить и некоторые философские аспекты, в первую очередь потерю доверия к государству в целом и к энергокомпаниям в частности. Сюда также относится и повышенная настороженность по отношению к экологическим последствиям эксплуатации больших энергосистем и желание обособиться от них, по возможности за счет источников «чистой» энергии.

Противостоять этой тенденции бессмысленно. Разумнее принять ее к сведению и попытаться найти оптимальное соотношение между централизованным производством электрической и тепловой энергии и локальными их источниками, скорее всего средними и малыми. Энергосистема будущего должна будет сочетать крупные электростанции, без которых проблематично электроснабжение крупных потребителей и обеспечение роста электропотребления, и распределенную генерацию.

Список литературы

распределенный генерация технический регулирование

1. Нюшлосс Джек Развитие распределенной генерации // Энергетический центр Московской школы управления СКОЛКОВО, 2012

2. Ряпин И. Ю. Тенденции развития распределенной генерации // статья[сайт]. URL: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5371

3. Распределенная генерация в России отвечает общемировым трендам развития // статья [сайт]. URL: http://www.smartgrid.ru/analitika/issledovaniya/raspredelennaya-generaciya-v-rossii-otvechaet-obshchemirovym-trendam/

Размещено на Allbest.ru