Анализ эффективного развития ветровой электроэнергетики в Республике Казахстан

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ветроэнергетика на сегодняшний день является одной из самых быстрорастущих отраслей альтернативных источников энергии. За последние двадцать лет эта область превратилась из экзотического явления в стремительно развивающееся направление, где разработаны более эффективные и надежные технологии, стоимость которых за десять лет снизилась почти вдвое, что позволило наладить их коммерческое производство.

Республика Казахстан обладает всеми предпосылками для бурного развития альтернативной энергетики на ее территории. Одно из эффективных направлений для этого - использование энергии ветра, что соответствует перспективным планам Президента и Правительства Казахстана в области энергетики.

Анализ мировой ветроэнергетики показал, что ежегодное увеличение суммарной мощности ветроустановок в настоящее время составляет 26,8 %. При этом, лидирующие позиции на рынке ветровой энергии по совокупной установленной мощности занимает Европа.

Анализ основных путей развития современных ветроустановок и их технических особенностей, выявил следующее:

-в мировой ветроэнергетике наблюдается устойчивая тенденция роста единичной мощности ветроэлектрических установок и строительство крупных ветропарков;

-ветроэлектрические установки, входящие в состав ветропарков всё чаще снабжаются индивидуальными повышающими трансформаторами с напряжением на высокой стороне от 6 до 30 кВ, что обусловлено значительной территориальной протяжённостью ветропарков;

-наибольшее распространение для ветропарков небольшой мощности в Казахстане получили радиальные схемы электрических соединений, а для ветропарков средней и большой мощности - радиальные, магистральные и смешанные;

Исследования показали, что в настоящее время в Республике Казахстан развитие ветровой электроэнергетики находится в зачаточном состоянии. Однако, те немногие ветроустановки, которые уже имеются, основаны на радиальных схемы с главной повышающей подстанцией в геометрическом центре парка, что соответствует перспективным мировым технологическим тенденциям.

В дипломной работе обоснованы предложения по энергообеспечению гостиничного комплекса на 160 номеров в малонаселённом участке транспортного коридора «Западная Европа - Западный Китай». Технико - технологические расчёты показали, в среднем потребляемая мощность одного блока 2980 кВт в месяц, а всего комплекса 59600 кВт. Для электрообеспечения всего комплекса необходимо 2 ветровые установки предложенного типа и выбранной мощности.

На приобретение данных установок и комплектующих к ним (аккумуляторы, инверторы) требуется 8 200 000 млн. тенге.

При достаточно большой цене на приобретение ветроустановки EuroWind 20 и комплектующих, ввод в эксплуатацию генератора существенно сэкономит средства потребителя, даст независимость от общественных электросетей и может использоваться в любых отдаленных районах нашей страны для самых различных объектов: отгонное животноводство, геологоразведочные партии, туристские маршруты, МЧС и др.

На основании полученных в дипломной работе результатов обоснованы следующие основные рекомендации:

• Разработка и принятие долгосрочных программ развития ВИЭ с краткосрочными, среднесрочными и долгосрочными целями с увязкой их с государственными целями по обеспечению энергетической безопасности;

• Снятие административных и бюрократических барьеров и упрощение разрешительных процедур по согласованию проектов и строительству объектов ВИЭ

• Участие государства в развитии ВИЭ через осуществление пилотных проектов, научно- технических программ, подготовку кадров, ГЧП в реализации проектах ВИЭ.

• Поддержка местного производства оборудования ВИЭ при наличии рынка сбыта.

• Поддержка финансирования ВИЭ через создание или привлечение финансовых институтов или фондов с льготным кредитованием, механизмов Киотского Протокола, квотирование выбросов ПГ;

• Рекомендуется использовать ветровые электроустановки Euro Wind 20 для самых отдаленных от общей энергосистемы объектов.

Таким образом, задачи дипломной работы выполнены в полном объеме, дальнейшие исследования целесообразно проводить в направлении технической эксплуатации ветровых установок и в усовершенствовании их технико-экономических показателей, а также в развитии всей ветровой электроэнергетики Казахстана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. НОВОЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ - НОВЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ПОДЪЕМ - НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КАЗАХСТАНА - Послание Президента РК Н.А. Назарбаева народу Казахстана. 29 Января 2010 год

2. Стратегическая программа Развития «Казахстан-2030»

3. Проект правительства Казахстана и программы развития ООН «Казахстан - инициатива развития рынка ветроэнергетики»

4. Актуальные проблемы освоения возобновляемых энергоресурсов: Обзорные доклады ведущих специалистов. - Махачкала - 2011, - 171 с.

5. А.А. Крашенников Перспектива использования нетрадиционных источников энергии //Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2009, №1. С.48 -52.

6. Андреев Е.И. Основы естественной энергетики // СПб:. Издательство «Невская жемчужина», 2004 год. - 584 с.

7. «Энергетика в Республике Казахстан» 2006 - 2010 / Статистический сборник /. - Астана, 2011. - 106 с.

8. Лукутин Б.В. и др. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении // Монография / Б.В. Лукутин, О.А. Суржикова., Е.Б. Шандарова. -М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

9. Андреев Е.И. Природная энергия // СПб.: 2008. - 176 с.

10. Кундас С.П. (ред.) Энергосбережение и возобновляемые источники энергии // Минск, МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2011, 160 стр.

11. Безруких П.П., Дегтярев В.В. и др. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива /показатели по территориям // М.: "ИАЦ Энергия", 2007. - 272 с.

12. Возобновляемые источники энергии. Климатическая политика и права человека // С.-Петербург, Русско-Немецкое Бюро Экологической Информации, 2013. - 62 с.

13. Национальная программа развития ветроэнергетики до 2015 г. с перспективой до 2024 г. Алматы-Астана 2007 г.

14. Воронин С.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: курс лекций // Лекции. - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2008. - 126 с

15. Обухов С.Г. Системы генерирования электрической энергии с использованием возобновляемых энергоресурсов // Учебное пособие. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 140 с.

16. http://www.governinent.kz

17. Голицын М.В., Голицын А.М., Пронина Н.М. Альтернативные энергоносители // М: Наука, 2004. - 159 с.

18. Елистратов В.В. Использование возобновляемой энергии // - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008. -- 224 с.

19. Городов Р.В., Губин В.Е., Матвеев А.С. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии // Учебное пособие. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.

20. Грицевич И.Г. Климат и Энергетика. Перспективы и сценарии низкоуглеродного развития: ЕС, Китай и США в глобальном контексте // М.: Скорость цвета, 2011. - 36 с.

21. Д.А. Кариев Модернизация гидроэнергетических установок и использование ВИЭ в энергообеспечении (на примере Республики Казахстан): Автореферат дисс. на соискание ученой степени д.т.н. (05.14.16).- СПБГПУ. -Санкт-Петербург, 1999.

22. Атамкулов Е.Д Перспективы ветроэнергетики в Казахстане //Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2011, С.21 24..

23. Елистратов В.В. Использование возобновляемой энергии // - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008. -224 с.

24. Кобелев А.В. Повышение эффективности систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Автореферат. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Липецк. Издательство ТГТУ, 2012.

25. Минин В. Экономические аспекты развития возобновляемой энергетики малой мощности в удаленных поселениях на Кольском полуострове // ЭПЦ «Беллона»,2012. - 50 с.

26. Д.А. Кариев, Б.Б. Аманбаев, Е.К. Кенжебаев Вопросы экологии и экономии энергоресурсов при производстве электроэнергии //Вопросы экологии и экономики, научные доклады. Алматы: Казак университет, 2002. З - 8 с.

27. К.В. Омельяненко, А.Я. Сирока Программа развития нетрадиционной энергетики Казахстана //Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2010г, №4. С.21-25Магомедов А.М. Возобновляемые источники энергии // Лабораторный практикум: учебное пособие для вузов. - Махачкала, 2005. - 246 с.

28. Обзор законодательства, политики и мер по усилению энергоэффективности и возобновляемой энергетики в ЕС // Промежуточный отчет. // Региональная программа Tacis 2006. - Январь 2009. - 44 с.

29. Обозов А.Дж., Ботпаев Р.М. Возобновляемые источники энергии // Учебное пособие для вузов/А.Дж.Обозов, Р. М. Ботпаев - Бишкек, изд. , 2010 г. - 218 с.

30. Бутко Владимир Николаевич, Чернолих Андрей Юрьевич «Мировые перспективы развития мировой электроэнергетики» //Вестник науки Костанайского социально-технического университета имени академика Зулхарнай Алдамжар. стр. 58

31. Бутко В. Н. Перспективы развития мировой энергетики // Вестник науки Костанайского социально-технического университета - Серия социально-гуманитарных наук. - Костанай: КСТУ, 2012, №4, с.73-82.

32. Бутко В. Н. Перспективы развития транспортной системы как материальной базы процесса глобализации мировой экономики //Вестник науки КСТУ им. акад. З. Алдамжар (серия социально-гуманитарных наук). - 2011. №2. - С. 36 - 43.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Документы, подтверждающие внедрение результатов дипломной работы

Вестник науки Костанайского социально-технического университета имени академика Зулхарнай Алдамжар. Бутко Владимир Николаевич, Чернолих Андрей Юрьевич «Мироввые перспективы развития ветровой электроэнергетики» стр.58

УДК 339.9 (075.8)

Бутко Владимир Николаевич , Чернолих Андрей Юрьевич

Костанайский социально-технический университет им. академика З. Алдамжар

Аннотация: Рассматриваются состояние и мировые перспективы развития ветровой электроэнергетики. Показаны положительные стороны ветровой электроэнергетики, её доля в мировом энергопотреблении в настоящее время и в прогнозах на перспективу.

Ключевые слова: мировая экономика, структура и особенности производства и потребления энергии, ветровые технологии получения электроэнергии, возможные перспективы развития.

Электроэнергетика является базовой отраслью как для индустрии, так и для бытового сектора. Ее значение на современном этапе развития человеческого общества переоценить невозможно. Предполагается, что вследствие быстрого экономического развития, прежде всего в Китае и Индии, мировой спрос на электроэнергию к 2030 г. увеличится на 35% по сравнению с 2005 г. Электроэнергия является продуктом переработки так называемых энергоносителей. В их качестве могут выступать углеводороды, радиоактивные материалы, ветер и пр. В 2005 г. нефть и газ обеспечили практически 60% мирового спроса на энергоносители, уголь - 20%. К 2030 г. нефть продолжит оставаться важнейшим энергоносителем и обеспечит около 35% мирового спроса. К этому времени на мировом рынке должна значительно вырасти доля атомной энергии, которая будет занимать 4-е место после нефти, газа и угля. Высокими темпами будет развиваться и альтернативная энергетика, в том числе - ветроэнергетика [1].

Во многих уголках мира ветровая энергетика уже достигла уровня, который позволяет ей стать основным источником энергии. Рост ветроэнер-гетики в развитых странах, особенно в Европе, длительное время был обусловлен проблемой гло-бального изменения климата в результате сжигания большого количества органического топлива, в том числе тепловыми электростанциями. Изменение климата - сложная и серьезная про-блема. Если правительства не примут меры по со-кращению парниковых эмиссий, разрушительная сила таких ураганов, как Катрина и Рита окажется ничем по сравнению с теми бедами, которые могут обрушиться на планету в результате изменения климата. Сокращение выбросов парниковых газов имеет как экономическое, так и экологическое зна-чение. Во избежание разрушительных климатических последствий международная политика в области сохранения климата должна быть направлена на то, чтобы удержать рост средней глобальной темпера-туры не более чем на 2 градуса по Цельсию по сравнению с доиндустриальным периодом. Для решения этой задачи миру в ближайшее десятилетие необходимо кардинально изменить подходы к выработке и потреблению энергии.

Ветровая энергетика является одним из наиболее привлекательных решений мировых энергетических про-блем. Она не загрязняет окружающую среду и не зависит от топлива. Более того, ветровые ресурсы при-сутствуют в любой части мира и их достаточно, чтобы обеспечить растущий спрос на электроэнергию. Ветровая энергетика может применяться повсеместно. За последние годы ветро-вые установки прошли длительный путь усовершенствования. В результате современный ветропарк по своим характеристикам не уступает традиционной электростанции. Более того, выработка электроэнергии на ветровых станциях становится все более конкурентоспособной по сравнению с традиционными источни-ками энергии на ископаемом топливе: уже сегодня ветровая энергетика сравнима с новыми угольными и газовыми электростанциями.

Имея мировую установленную мощность свыше 60 000 МВт и средний ежегодный темп роста 28% [2], ветроэ-нергетика бурно развивается во многих странах и превращается в основной источник энергии. При условии политической поддержки широкомасштабного развития ветровой энергетики в сочетании с мера-ми в области энергосбережения ветровая индустрия к 2030 году сможет обеспечить 29% мировой потреб-ности в электроэнергии.

С технологической точки зрения ветроэнергетика - это отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться следующими агрегатами: ветрогенераторами (для получения электрической энергии), ветряными мельницами (для преобразования энергии ветра в механическую энергию), парусами (для использования на транспорте) и другими [2].

Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н.э. [3]. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в XIII веке принесены в Европу крестоносцами. В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. В Нидерландах многочисленные ветряные мельницы откачивали воду с земель, ограждённых дамбами. Отвоёванные у моря земли использовались в сельском хозяйстве. Ветряные мельницы, производящие электричество, были изобретены в XIX веке в Дании. Там в 1890 г. была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 г. насчитывалось уже 72 ветроэлектростанции мощностью от 5 до 25 кВт. Крупнейшие из них имели высоту башни 24 м и четырёхлопастные роторы диаметром 23 м. В период с 1940-х по 1970-е годы ветроэнергетика переживает период упадка в связи с интенсивным развитием передающих и распределительных сетей, дававших независимое от погоды энергоснабжение за умеренные деньги. Возрождение интереса к ветроэнергетике началось в 1980-х, когда в Калифорнии начали предоставляться налоговые льготы для экологически чистой энергии [3].

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. Так в конце 2010 года общая установленная мощность всех ветрогенераторов в мире составила 196,6 гигаватт. [4]. В том же году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 430 тераватт-часов (2,5 % всей произведённой человечеством электрической энергии). Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику. Например, в 2011 году в Дании с помощью ветрогенераторов было произведено 28 % всего электричества, в Португалии -- 19 %, в Испании -- 16 %, в Германии -- 8 %. В мае 2009 года 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе [4].

До последнего времени ветроэнергетика наиболее динамично развивалась в странах ЕС, но сегодня эта тен-денция начинает меняться. Всплеск активности наблюдается в США и Канаде, в то время как в Азии и Южной Америке возникают новые рынки. В Индии и Китае в 2005 году за-регистрирован рекордный уровень роста ветровой энергетики.

Развитие ветровой энергетики про-исходит в основном на суше. Однако сокращение свободного пространства и стремление к высокой производи-тельности за счет более благоприятного ветрово-го режима прибрежных акваторий способствуют продвижению ветропарков в море. В результате появляются новые требования к ветроэнергети-ческим установкам, в том числе: более прочные фундаменты, протяженные подводные кабели, более крупные турбины. С другой стороны, пред-полагается, что ветропарки морского базирова-ния, особенно в Северной Европе, обеспечат уве-личение доли ветроэнергетики в энергобалансе.

Германия является европейским лидером в об-ласти ветроэнергетики. Ряд законов, в том числе Акт о возобновляемых источниках энергии от 2000 года (последняя редакция принята в 2004г.), поощряют производителей ветровой электро-энергии через льготные тарифы, рассчитанные на 20-летний период с их постепенным снижени-ем к концу периода. Иллюстрацией успеха такого механизма является большое количество мелких инвесторов, привлеченных в ветроэнергетиче-скую отрасль, что привело к удвоению темпов её ежегодного роста по сравнению с аналогичными показателями в 90-е годы.

Испания быстро наращивает мощности ветроэ-нергетики с середины 1990-х годов, стимулируя этот процесс национальным льготным тарифом и политикой, основанной на реновации регио-нальной промышленности. Во многих провинциях застройщики получают доступ к строительным площадкам, только выполняя условие содейство-вать развитию промышленной базы ветроэнерге-тики. В результате, например, ранее отсталая, но имеющая большой ветровой потенциал провин-ция Наварра достигла высокого уровня экономического развития. Доля ветроэнергетики в производстве электроэнергии в этой провинции сегодня составляет 60%. В более густонаселен-ных провинциях Кастилья ла Манча и Галисия этот показатель до-стиг 20%.

Дания была пионером европейской промышлен-ности по производству ветровых турбин и про-должает лидировать по доле ветроэнергетики в энергетическом балансе. К концу 2005 года общая установленная мощность ветроэнергетики Дании превышала 3 000 МВт. При сильном ветре ветроэнергетика обеспечивает производство более половины всей электроэнергии в западной части страны. По оценкам национального Опера-тора системы энергопоставок (Transmission Syst-em Operator Energynet), к 2010 году потребность в электроэнергии западной Дании может быть обе-спечена за счет ветровых станций и малых ТЭЦ без централизованной генерации.

В 1990-х годах Дания первой приступила к раз-витию ветроэнергетики в прибрежной акватории. Страна располагает самым крупным морским ве-тропарком в мире. К мировым лидерам в области ветроэнергетики присоединяются страны «второй волны» - Португалия, Франция, Великобритания, Италия, Нидерланды и Австрия.

В Португалии сильная государственная политика, поддерживае-мая системой фиксированных тарифов, обеспечи-ла рост мощностей со 100 МВт в 2000 г. до более 1 000 МВт к концу 2005 г. В Италии, заявившей о развитии возобновляемых источников энергии в сочетании с системой зеленых серти-фикатов, мощности ветроэнергетики увеличились в 2005 году на 452 МВт и достигли 1 700 МВт. [5].

Китай. Энергопотребление Китая к 2030 г., по прогнозу корпорации ExxonMobil, вырастет более чем в 2 раза. В целом на долю КНР к этому времени придется около 1/3 мирового увеличения спроса на электроэнергию. В настоящее время структура генерирующих мощностей КНР такова. Около 80% вырабатываемой электроэнергии в Китае обеспечивают угольные ТЭС, что связано с наличием крупных угольных месторождений в стране. 15% обеспечивают ГЭС, 2% приходится на АЭС и по 1% на мазутные, газовые ТЭС и иные электростанции (ветровые и пр.). Что касается прогнозов, то в ближайшем будущем (2020 г.) роль угля в китайской энергетике останется доминирующей, однако существенно увеличится доля атомной энергии (до 13%) и доля природного газа (до 7%). Правительство страны уделяет особое внимание нетрадиционным, чистым источникам энергии. Так, энергетическая корпорация «Гудяньлунюань», эксплуатирующая ветровые генераторы, в период с 2006 по 2009 гг. увеличила свои мощности с 400 тыс. до 2 млн. кВт. По словам заместителя главы профильного департамента в Национальной энергетической администрации Китая Ши Лишана (Shi Lishan), к 2020 г. суммарные инвестиции в ветровую электроэнергетику могут достигнуть 2 трлн. юаней ($300 млрд.). «Производство одного киловатта в Китае обойдется в 8 тыс. юаней, что на 30-50% дешевле, чем в Европе», - говорит Ши о перспективах ветровой электроэнергетики в КНР. В 2008 г. ветровая электроэнергетика страны занимала 4-е место в мире. Однако масштабные инвестиции могут вывести страну в лидеры, позволив обойти по этому показателю Европу, Японию и США, передает Vesti.kz. В рамках реализации программы энергосбережения и сокращения вредных выбросов правительство КНР, к настоящему времени, закрыло устаревшие электростанции общей мощностью более 14 ГВт (для сравнения, мощность японской АЭС Фукусима-1 составляет 4.7 ГВт). Государственное энергетическое управление Китая сегодня видит перспективу в работе по двум основным экологическим направлениям: 1. применение экологически чистого угля; 2. использование энергии ветра и энергии солнца [1].

Технически возможно и экономически целесообразно развивать рынок ветроэнергетики и степному, продуваемому ветрами Казахстану. По общепринятым мировым оценкам, для устойчивого развития экономических процессов, необходим 18-20-процентный резерв генерирующих мощностей. В начале ноября в Жамбылской области впервые в стране два ветряка мощностью 760 кВт каждый появились на Кордайском перевале, там, где постоянно дуют горные ветры. Постепенно устраняются организационные и финансовые барьеры, растёт интерес инвесторов. Например, немецкий концерн Vestas Wind Systems A/S, известный производитель ветрогенераторов, рассматривает вопрос о готовности вложить в казахстанскую ветроэнергетику 200 млн. евро для строительства ветроэлектростанций общей мощностью 500 МВт в Ерейментау и Шелекском коридоре. Предполагается, что в рамках тенденции увеличения казахстанского содержания часть оборудования для ветропарков предоставят отечественные производители.

«Необходимым условием устойчивого развития страны в XXI веке является использование ВИЭ, к которому мы фактически еще и не приступали, - сказал глава государства Нурсултан Назарбаев в 2008 году в Атырау в ходе XIX пленарного заседания Совета иностранных инвесторов. - Правительство должно развернуть эту работу, - вот где широчайшее поле для развития инноваций» [6]. В 2009 году между АО «Самрук - Энерго» и Программой развития ООН в Казахстане был подписан меморандум о сотрудничестве в области развития возобновляемых источников энергии, в рамках которого предполагалось реализовать в нашей стране несколько проектов по строительству ветровых электростанций. Важным шагом в развитии ВИЭ стало принятие в этом же году Закона РК «О поддержке использования возобновляемых источников энергии». Данный закон придал правовую основу государственной поддержке ВИЭ, что помогло стимулировать поступление инвестиций в этот сектор. Но работа пошла более интенсивно после принятия Программы форсированного индустриально-инновационного развития (ФИИР) РК на 2010 - 2014 годы. Использование ВИЭ в ней названо «одним из приоритетных направлений развития электроэнергетики и решения экологических проблем Казахстана», а ее потенциал в стране -- «весьма значительным» [6].

Таким образом, генерирование электричества за счет энергии ветра в благоприятных ветровых районах, на больших "ветряных фермах" на сегодняшний день технологически выполнимо, экономически выгодно и способствует успешному решению энергетических и экологических проблем человечества.

Размещено на Allbest.ru