Состояние и перспективы использования энергии малых ГЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО "БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

РЕФЕРАТ

по дисциплине "Основы энергосбережения"

тема: Состояние и перспективы использования энергии малых ГЭС

МИНСК 2011

ВВЕДЕНИЕ

На просторах Беларуси насчитывается более 20,8 тысячи рек и ручьев общей протяженностью 90,8 тысячи километров. Их суммарный сток составляет 58 кубических километров. К крупным рекам относятся Днепр, Неман, Припять, Западная Двина, Сож, Березина. Путь этих рек по нашей земле составляет сотни километров. Однако зарождающиеся на территории Беларуси реки обретают мощь уже за ее пределами, что предопределяет строительство в нашей стране главным образом малых гидроэлектростанций.

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) -- гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность. Чаще к малым гидроэлектростанциям относят гидроэнергетические установки, установленная мощность которых не превышает 5 МВт (Австрия, Германия, Польша, Испания и др.). В Латвии и Швеции, малыми считают ГЭС с установленной мощностью до 2 МВт, в некоторых других странах -- до 10 МВт (Греция, Ирландия, Португалия).

Время от времени происходят смены классификации: в США, где были принятые меры стимулирования развития малой гидроэнергетики (путём упрощения лицензионной процедуры оформления проектов здания малых ГЭС), изначально к ним относили ГЭС с установленной мощностью до 5 МВт, затем верхняя граница был увеличена до 15 МВт, а в 1980 их максимальная установленная мощность была ограничена 30 МВт. В СССР согласно СНиП 2.06.01-86 к малым относились ГЭС, с установленной мощностью до 30 МВт при диаметре рабочего колеса турбины до 3 м. Среди малых ГЭС условно выделяют микро-ГЭС, установленная мощность которых не превышает 0,1 МВт.

В Беларуси до создания единой Белорусской энергетической системы существовало 179 малых ГЭС, которые обеспечивали электроэнергией сельское хозяйство, после -- большинство из них было заброшено, а сейчас делаются попытки воссоздать их. Согласно Постановлению СМ РБ от 24 апреля 1997 № 400 "О развитии малой и нетрадиционной энергетики", малыми электростанциями считаются электростанции с установленной мощностью до 6 МВт. Концерн "Белэнерго" должен рассчитываться с малыми электростанциями за поставленную электроэнергию по удвоенным тарифам. На 2010 год в стране действует 36 МГЭС общей мощностью 13,5 МВт и выработкой свыше 33 млн кВт·ч в год.

1. Колесо истории

Как источник энергии реки в Беларуси использовали издавна - на них сооружались водяные мельницы и различные гидросиловые установки, задействовавшиеся, в частности, на лесопилках. Чтобы нарастить рекам "мускулы", возводились простейшие плотины, позволявшие "подпереть" воду на высоте 23 метров.

До начала Великой Отечественной войны на территории республики действовало более тысячи водяных мельниц. Часть из них позже трансформировали в небольшие гидроэлектростанции. В послевоенные годы средняя мощность строившихся в Беларуси ГЭС постепенно увеличивалась - от 30 кВт до 120 кВт.

В 1950-1960 годы в республике было построено более 170 небольших ГЭС общей мощностью около 20 тысяч кВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 миллионов кВт·ч. Наиболее крупная - Осиповичская ГЭС (проектная мощность 2175 кВт) - возведена на реке Свислочь. Эксплуатировать ее начали более полувека назад, в 1953 году, и она до сих пор исправно обеспечивает город Осиповичи электроэнергией, вырабатывая ее до 10 миллионов кВт·ч в год. На Осиповичской ГЭС установлены три турбины мощностью 725 кВт каждая. Обычно работают две турбины, третья включается во время паводка или большого количества осадков.

Малые гидроэлектростанции неплохо потрудились на колхозы и совхозы. В 1959 году сельское хозяйство Беларуси получало от ГЭС 20 процентов всей потребляемой им электроэнергии. Но как только у сельских потребителей появилась возможность подключиться к государственным энергосистемам, дальнейшее развитие малой гидроэнергетики оказалось нецелесообразным. Большинство микроГЭС (до 100 кВт), принадлежавших в основном колхозам, было выведено из эксплуатации.

Состояние гидроэнергетики страны характеризуется соотнесением запасов ее гидроэнергетических ресурсов (гидроэнергопотенциала рек) и масштаба их освоения. Так называемый теоретический потенциал наших рек оценивается примерно в 7,5 миллиарда кВт·ч в средний по водности год. Технический потенциал (то, что может быть использовано путем выработки электроэнергии на ГЭС или иными техническими средствами) составляет 2,53 миллиарда кВт·ч/год. Но при этом в расчет берется прежде всего экономическая целесообразность строительства и эксплуатации ГЭС. Иными словами, чем выше цены на топливо, тем выгоднее становится гидроэнергетика.

Несколько лет назад методические указания по оценке экономического гидропотенциала рек Беларуси были разработаны Центральным научноисследовательским институтом комплексного использования водных ресурсов (ЦНИИКИВР). В нашей стране пока освоено только 3 процента имеющегося экономического гидроэнергетического потенциала, тогда как в Литве - 30 процентов, в Польше - 44 процента.

Территория Беларуси равнинная, поэтому здесь могут быть использованы только низконапорные гидроэнергетические объекты. И если на Днепре и в бассейне Припяти возможности строительства гидроэлектростанций ограничены из-за огромных площадей затапливаемых земель при создании водохранилищ, то на притоках Днепра, а также в бассейнах Западной Двины и Немана имеются условия для создания достаточно экономичных и экологически безопасных гидроэлектростанций.

2. Плюсы и минусы

По сравнению с тепловыми электростанциями у ГЭС есть целый ряд преимуществ:

- отсутствие выбросов вредных веществ в атмосферу;

- относительно низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии (примерно в десять раз ниже, чем у вырабатываемой на тепловых электростанциях);

- высокая маневренность в процессе обеспечения потребителей электроэнергией, что позволяет вырабатывать более дорогую пиковую электроэнергию, тарифы на которую в несколько раз превышают тарифы на базовую электроэнергию;

- возобновляемость (неистощимость) энергоресурсов рек;

- возможность улучшения многоцелевого (комплексного) водопользования вследствие создания водохранилищ ГЭС.

Вместе с тем, создание ГЭС связано с большими удельными первоначальными затратами (капитальными вложениями), которые на 1 кВт мощности в два и более раза выше, чем при строительстве тепловых электростанций. Но при этом следует учитывать, что половина стоимости 1 кВт·ч электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях, - это цена газа или мазута. Оценка экономического гидроэнергопотенциала наших рек показала, что в Беларуси выгодно строить ГЭС, если удельные капитальные вложения на 1 кВт ее установленной мощности не превышают 2750 долларов США. В стране есть и гидропотенциал, и большой опыт. Более традиционного источника энергии, чем ГЭС, нет. Возьмем для сравнения сопредельную Литву. В 1999 году там действовало 20 ГЭС, в 2003м - 43, в 2005м - 63. И хотя территория Литвы меньше нашей, она использует свой технический потенциал на 14 процентов, мы - на 0,1 процента. А Бельгия, например, имея атомные электростанции, использует технический гидропотенциал на 75 процентов, Германия - на 70 процентов. В Швеции действует 1350 малых ГЭС, которые вырабатывают 10 процентов необходимой стране электроэнергии. В Китае насчитывается 83 тысячи МГЭС. На мой взгляд, заслуживает внимания и зарубежный опыт строительства ветрогидроэнергетических комплексов.

3. "Мокрые" планы

Количество малых ГЭС в Беларуси уже составляет более трех десятков, а их суммарная мощность превышает 10 МВт. К 2020 году суммарную мощность белорусских ГЭС предусматривается довести до 210 МВт. Это позволит получать около 4 процентов электроэнергии, потребляемой республикой в настоящее время. При этом следует учесть, что с ростом цены на топливо будет расти и экономическая эффективность отечественных ГЭС, а их строительство и эксплуатация станут еще более выгодными по сравнению с ТЭЦ. Ожидается, что общий объем капиталовложений в гидроэнергетику составит около 300 миллионов долларов.

Соответствующая программа включает мероприятия по развитию гидроэнергетики по трем разделам: строительство каскадов ГЭС на основных реках (Западная Двина, Неман, Днепр) строительство малых ГЭС на притоках основных рек и существующих водохранилищах неэнергетического назначения (ориентировочная установленная мощность - 1,8 МВт); восстановление ранее действовавших ГЭС (ориентировочная установленная мощность - 1,4 МВт).

В общей сложности намечено ввести в эксплуатацию более двух десятков ГЭС суммарной установленной мощностью около 200­210 МВТ, которые обеспечат производство более 1 миллиарда кВт·ч электроэнергии. По прогнозам, выработанная на этих ГЭС электроэнергия позволит заместить 215225 тысяч тонн условного топлива.

Развитие гидроэнергетики является для Беларуси перспективным направлением. В перспективе гидроэнергетика в Беларуси может развиваться по линии строительства гидроузлов комплексного использования - создания водохранилищ для регулирования стока при одновременном использовании их в целях энергетики, водообеспечения, водного транспорта, мелиорации и охраны вод.

Несколько лет назад была реанимирована Лепельская ГЭС, построенная на реке Ула еще в 1958 году и в 1970е законсервированная. Ее установленная мощность после реконструкции составила 320 кВт, а ежегодная лепта - около 2 миллионов кВт·ч. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечивать электроэнергией две тысячи семей Лепеля. За последние годы в Витебской области вернули к жизни 6 МГЭС, суммарная мощность которых составляет 2,5 тысячи кВт.

В Гродненской области в 2002 году была построена МГЭС на реке Дятловка в поселке Новоельня. Затем заработала гидроэлектростанция "Немново" на Августовском канале (мощность 250 кВт). В 2007 году запустили Зельвенскую ГЭС мощностью 200 кВт.

На Могилевщине завихрились воды на ГЭС "Вихряны" (250 кВт). В Брестской области не забыли, что в Пружанском районе до 1960х годов тоже действовала малая гидроэлектростанция. Необходимый перепад воды между озером Паперня и рекой Зельвянка обеспечила сохранившаяся дамба. Мощность новой МГЭС - 200 кВт.

В январе 2008 года в Солигорском районе была введена в эксплуатацию гидроэлектростанция мощностью 150 кВт. Ежегодно она вырабатывает около 1 миллиона кВт·ч электроэнергии. Это уже шестая по счету ГЭС в Минской области. Расположена она на левом берегу реки Случь в нижнем бьефе плотины Солигорского водохранилища. Здесь установлены две турбины производства Гродненского ООО "Промышленный союзэнергия" мощностью по 75 кВт каждая. Общая стоимость строительства станции составила 1,24 миллиарда рублей. Срок окупаемости - 68 лет.

Вырабатываемая на Солигорской ГЭС энергия поступает в общую сеть энергосистемы Минской области. Ее достаточно для обеспечения электроэнергией 2,5 тысяч жителей района.

В 2002 году в Смолевичском районе на Дубровском водохранилище вступила в строй МГЭС мощностью 150 кВт, за год она способна выработать 1 миллион кВт·ч электроэнергии. Всего в 2006 году на гидроэлектростанциях Минской области было получено 9,5 миллиона кВт·ч электроэнергии. На нынешний год запланировано построить еще две МГЭС - в Воложинском и Логойском районах, а в течение пятилетки - довести их количество до пятнадцати, с суммарной выработкой электроэнергии до 20 миллионов кВт·ч в год.

В июле 2007 года правительство Беларуси утвердило архитектурный проект строительства Гродненской гидроэлектростанции в пойме реки Неман - в 7 километрах выше Гродно, у населенного пункта Береговой. В состав гидроузла войдут здание станции руслового типа, водосливная плотина, судоходный шлюз. Сдать ГЭС "под ключ" намечено к середине 2011 года.

Строительство Гродненской ГЭС предусмотрено Государственной комплексной программой модернизации основных производственных фондов белорусской энергосистемы. Установленная мощность новой гидроэлектростанции составит 17 МВт - это больше, чем суммарная мощность всех действующих сейчас в стране ГЭС. В среднем она будет производить около 87,6 миллиона кВт·ч экологически чистой электроэнергии в год, что позволит экономить около 28 тысяч тонн условного топлива, которое потребовалось бы для выработки такого же количества энергии на тепловых электростанциях.

Создаваемый плотиной напор воды на ГЭС составит 7 метров. В результате на территории Гродненского и Мостовского районов образуется водохранилище с площадью зеркала более 1,9 тысячи гектаров. Это позволит улучшить условия для судоходства на Немане вследствие повышения уровня воды в реке выше гидроузла. Возрастет надежность водоснабжения населения прибрежных территорий за счет подъема уровня воды в шахтных колодцах. Планируется создание новых зон отдыха. В то же время проектом предусматривается максимально возможное снижение отрицательного воздействия водохранилища на окружающую среду. Будут осуществляться защита земель от затопления и подтопления, вынос из зоны затопления промышленных объектов и индивидуальных жилых строений, а также другие природоохранные и компенсационные мероприятия. Архитектурный проект строительства Гродненской ГЭС получил положительную оценку Минприроды.

В скором времени появится проект и покрупнее - Полоцкой ГЭС на Западной Двине. Ее установленная мощность составит 23 МВт. Право поработать над архитектурой Полоцкой ГЭС выиграло РУП "БелНИПИЭнергопром". На роль генерального проектировщика претендовали также российский и украинский проектные институты, но все решил тендер. Ввод в эксплуатацию этой ГЭС также запланирован на середину 2011 года.

4. Экологическая безопасность

РУП "ЦНИИКИВР" разработал также рекомендации по обоснованию экологической безопасности создания гидроэлектростанций с учетом природных условий Беларуси. Они предусматривают уменьшение площадей затопления и подтопления путем соответствующего выбора створов и водоподпорных отметок гидроузлов, а также ограничение площади образующихся мелководий и степени регулирования речного стока, благодаря чему достигается уменьшение периода водообмена и улучшение качества воды в водохранилище.

Помимо того, что при эксплуатации ГЭС отсутствуют вредные выбросы в атмосферу, образующиеся при сжигании топлива на ТЭЦ, создание водохранилищ способствует повышению уровня воды в реке. Особенно это благоприятствует мелким рекам, которые летом часто пересыхают. Кроме того, создаются лучшие условия для судоходства на более крупных реках, решаются проблемы с водоснабжением населенных пунктов прибрежных территорий за счет подъема уровня грунтовых вод, растут рыбные запасы, развивается спортивное рыболовство. Создаются новые зоны отдыха.

Есть и определенные издержки: могут меняться термический и ледовый режим рек, почвенный и растительный покров прибрежных территорий, происходить их затопление и подтопление. Не исключена и трансформация условий обитания рыб и земноводных животных, мест обитания птиц. Однако для каждого крупного объекта еще на проектной стадии разрабатывается обоснование инвестиций, в состав которого, согласно белорусскому законодательству, обязательно входит оценка воздействия на окружающую среду и разработка мероприятий, компенсирующих это воздействие или защищающих от него. Так, проектом строительства Гродненской ГЭС предусмотрены мероприятия по защите берегов Немана от размывов и разрушений, вынос из зоны затопления промышленных объектов и жилых строений, перевод подтапливаемых угодий в сенокосные, компенсация потерь рыбному хозяйству и строительство нагульных рыбоводных прудов, создание вокруг водохранилища водоохранных зон и природоохранных прибрежных полос, что существенно ограничит поступление в воду загрязняющих веществ. То есть без оценки воздействия на окружающую среду ни один проект даже на экспертизу не будет принят, подчеркнули специалисты Минприроды.

Заключение

гидроэнергетика река низконапорный

В масштабе республики реализуется Программа восстановления, реконструкции и нового строительства гидроэлектростанций, разработанная во исполнение целевой программы обеспечения до 2012 года. Согласно ей планируется обеспечить не менее 25 процентов объема производства электрической и тепловой энергии за счет местных видов топлива и альтернативных источников энергии. Постановлением Совета Министров суммарную мощность ГЭС в стране предусмотрено довести до 200 МВт. Выделяются и соответствующие инвестиции. Программа состоит из двух частей. На первом этапе осуществляется план развития гидроэнергетики через строительство и восстановление малых ГЭС. После получения опыта их работы дойдет очередь до второй части программы, включающей перечень более крупных гидроэнергетических объектов на таких реках Беларуси, как Западная Двина, Неман, Днепр. В реализации проектов участвует и ГУ "Объединение "Минскмелиоводхоз". В 2006 году им построена Солигорская мини-ГЭС, которая выработала за прошлый год 550 тысяч кВт/час. электроэнергии. В более отдаленной перспективе возможно строительство еще более десятка мини-ГЭС на Морочи, Случи, Птичи, Сервечи, Ислочи и других малых реках. Мероприятия по строительству таких станций должны окупиться по чистой прибыли в среднем за 9--11 лет. Специалисты считают эти сроки вполне приемлемыми, поскольку энергетические агрегаты в состоянии работать более длительный период. Теоретическая мощность рек Минской области, подсчитанная по данным гидравлического уклона и среднемноголетней водности, составляет 60,5 МВт, что соответствует величине теоретического гидроэнергетического потенциала 0,53 млрд. кВт/час. в год. Полное его освоение позволило бы обеспечить около 3 процентов общей потребности области в электроэнергии и сэкономить порядка 33--35 тысяч тонн условного топлива в год.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Основы энергосбережения : Учебное пособие для экономических спец. вузов / М. В. Самойлов, В. В. Паневчик, А. Н. Ковалев. - Мн. : БГЭУ, 2002.

2. Основы энергосбережения : Учебная программа для вузов / Сост.: А.А. Михалевич, А.А. Андрижиевский, В.Г. Баштовой и др. - Мн. : РИВШ БГУ, 2000

3. http://www.reenergy.by

4. http://www.inset.ru

Размещено на Allbest.ru