Экономическое обоснование использования ветроэлектрической установки в составе автономного гибридного генерирующего комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономическое обоснование использования ветроэлектрической установки в составе автономного гибридного генерирующего комплекса

электроснабжение ветроэлектрический электротехнический экономический

Бельский Алексей Анатольевич,

кандидат технических наук, ассистент

кафедры электротехники, электроэнергетики, электромеханики

Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

Введение

В настоящее время в качестве автономных источников электропитания в децентрализованных системах электроснабжения наибольшее распространение получили дизельные электростанции (ДЭС). При этом включение в схему энергоснабжения потребителя в качестве основного или дополнительного источника питания собственной ветроэнергетической электростанции (ВЭС) позволяет снизить топливную составляющую в себестоимости вырабатываемой электроэнергии, тем самым существенно снизить затраты на электроснабжение и повысить безопасность жизнедеятельности на удаленных от централизованной энергосистемы объектах. Однако недостаточная разработанность методов обоснования экономической эффективности ветровых установок и выбора их основных параметров активно препятствует использованию ветровой энергии [1]. Таким образом, экономическая оценка использования ветроэлектрической установки в составе автономного гибридного генерирующего комплекса представляет собой актуальную задачу.

Основная часть

Для экономической оценки возможности применения автономных электротехнических комплексов (ЭТК) с гибридной ветроэлектрической установкой (ВЭУ) для целей гарантированного электроснабжения потребителей можно использовать чистый дисконтированный доход (ЧДД) [2]:

, (1)

где В₁, В₂, …, В_n -- текущий эффект от работы ВЭУ за каждый год; n -- срок службы ВЭУ; r -- реальная процентная ставка; I₀ -- инвестиции в сооружение объекта.

Предположим, что на ЭТК для электроснабжения будет закупаться за счет заемных средств в банке под определенный процент и возвращаться в дальнейшем с учетом существующего уровня инфляции. Расчет выполним исходя из возможности получения кредита по заемной ставке n_r=12ч14 % и показателя инфляции b=6,6 % (уровень 2012 г. [3]), то тогда реальная процентная ставка r, определяемая выражением r=(n_r-b)/(1+b) составит около 7 % [2].

При работе ДЭС и ВЭУ в составе единого гибридного комплекса прибыль (срок окупаемости) будет зависеть от:

- ветровых условий, в которых работает ВЭУ;

- стоимости топлива с учетом затрат на его доставку и хранение;

- затрат на сооружение ЭТК;

- тарифа, по которому вырабатываемая электроэнергия может быть реализована.

В настоящее время в России происходит постепенное снижение уровня инфляции до международного-европейского уровня 2 %. Согласно заявлению Минэкономразвития базовый вариант прогноза предполагает, что в период с 2016 по 2020 год среднегодовая инфляция в России будет находиться на уровне около 5 %, в 2021ч2025 годах ее среднегодовое значение снизится до 3,7 %, а в 2026ч2030 годах - до 2,6 %.Согласно среднесрочному прогнозу министерства, инфляция в 2013 году составит 5ч6 %, в 2014 и 2015 годах ожидается в пределах 4ч5 % [4].

Предполагается, что со снижением инфляции также будет происходить снижение процентной ставки по кредиту. Реальная же процентная ставка r в этом случае сохранится на том же уровне, около 7 %.

Расчет ЧДД производился исходя из того, что тариф на электроэнергию, заработная плата сотрудников обслуживающих комплекс, стоимость топлива будут возрастать каждый год на величину инфляции за предыдущий.

Эффект от применения в i-том году гибридного ЭТК с ВЭУ и ДЭС определится как разница между доходом от реализованной по тарифу f_iэлектрической энергии и расходами на зарплату, топливо и прочие расходы [2]:

, (2)

где W= N_ДЭС•h^max -- годовое потребление энергии, кВт•ч; р_ДЭС -- штатный коэффициент на ДЭС, чел/кВт; N_ДЭС -- установленная мощность ДЭС, кВт; h^max -- число часов использования максимума нагрузки, ч; П_ДЭС -- годовая заработная плата персонала в i-том году, руб.; 1,2 -- коэффициент учитывающий долю прочих расходов; g -- удельный расход топлива на дизельной электростанции, т у.т./кВт•ч; з^Т -- стоимость топлива у потребителя в i-том году, руб./т у.т.; з_ТХ -- коэффициент, учитывающий потери топлива при транспортировке и хранении.

Инвестиционные затраты в сооружение гибридного комплекса будут включать удельные капиталовложения и мощности устанавливаемого оборудования:

, (3)

где k_ДЭС -- удельные капиталовложения по ДЭС, руб./кВт; k_ВЭУ -- удельные капиталовложения по ВЭУ, руб./кВт; N_ВЭУ -- установленная мощность ВЭУ, кВт; I_ПН -- инвестиции в сооружение промежуточного накопителя энергии постоянного тока на базе аккумуляторов и суперконденсаторов, руб.

Емкость аккумуляторов определяется исходя из условия обеспечения их нормального 8-ми часового заряда, когда мощность генерируемая ВЭУ будет максимальна. Таким образом, можно считать, что часть мощности генерируемой ВЭУ в это время, равная средней мощности нагрузки будет расходоваться на нужды потребителя, а остальная часть пойдет на заряд промежуточного накопителя [5]. При этом для упрощения расчетов затраты на закупку суперконденсаторов приняты равными 20 % от затрат на АКБ.

, (4)

где P_ср.н. -- средняя мощность нагрузки, кВт; 1,2 -- коэффициент учитывающий затраты на суперконденсаторы в составе промежуточного накопителя энергии; 8 -- коэффициент учитывающий обеспечение нормального 8-ми часового заряда промежуточного накопителя при максимальной генерируемой мощности ВЭУ, ч; k_АКБ -- удельные капиталовложения по АКБ, руб./кВт•ч.

Определим показатели работы автономной ДЭС установленной мощностью 200 кВт (два агрегата по 100 кВт, работающие попеременно), число часов использования максимальной мощности в году h^max=4000 ч; стоимость топлива с учетом доставки з^Т=22000 руб./т у.т.; удельные капиталовложения k_ДЭС=10000 руб./кВт; удельный расход топлива g = 395•10^-6 т у.т./кВт·ч; штатный коэффициент p_ДЭС=0,036 чел./кВт; годовая зарплата одного работника П_ДЭС= 300000 руб./чел.; прочие расходы - 20% от суммы расходов на зарплату и амортизацию [2].

Расчеты показали, что себестоимость электроэнергии, вырабатываемой такой ДЭС при условии использования дизельных агрегатов с максимальной наработкой в течение срока службы не менее 40 тыс. мото-часов, составит 12,7 руб./кВт·ч.

Использование ВЭУ совместно с промежуточным накопителем энергии в составе гибридного ЭТК позволит экономить дорогостоящее привозное топливо. Однако применение ВЭУ и АКБ требует значительного увеличения капитальных затрат, так удельная стоимость ВЭУ достигает 50000 руб./кВт, а аккумуляторов 7000 руб./кВт•ч.

Результаты расчета ЧДД для рассматриваемого примера гибридного ЭТК при различных коэффициентах использования установленной мощности (КИУМ) ВЭУ и различных отпускных тарифах на электроэнергию представлены на рисунке 1.

Рис. 1 Формирование ЧДД в вариантах работы ЭТК с гибридной ВЭУ: а) при КИУМ ВЭУ 20%; б) при КИУМ ВЭУ 30%; в) при КИУМ ВЭУ 40%

Заключение

Из графиков, представленных на рисунке 1 видно, что с ростом тарифа и с ростом КИУМ ВЭУ (за счет конструкции ветроагрегата и/или увеличения среднегодовой скорости ветра) формирование прибыли идет быстрее и при этом срок окупаемости инвестиций уменьшается. Использование ВЭУ позволяет не только экономить привозное топливо, а также позволяет снизить тариф на вырабатываемую электроэнергию. Величина снижения тарифа напрямую зависит от срока окупаемости комплекса. Однако, учитывая использование в составе ЭТК свинцово-кислотных АКБ, установление срока окупаемости свыше 10 лет не желательно. Учитывая данный факт, величина снижения тарифа на электроэнергию может составить до 13 % при сроке окупаемости инвестиций 8 лет. При сохранении тарифа на электроэнергию, срок окупаемости гибридного ЭТК сокращается до 5 лет при КИУМ ВЭУ 30%.

Литература

1. Использование возобновляемой энергии: учеб. пособие / В.В. Елистратов. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. С. 114.

2. Минин В.А. Оценка Экономической эффективности совместной работы дизельных электростанций и ветроэнергетических установок в условиях севера // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» №7 (87) 2010, Научно-технический центр «ТАТА», 2010, С. 67-75.

3. РИА Новости: Инфляция и рост цен в России в 2012 году [электронный ресурс]. URL: http://ria.ru/economy/20130109/917438846.html(дата обращения: 19.05.2013).

4. МЭР: инфляция в России сохранится на уровне 5% до 2020 года [электронный ресурс]. http://newsland.com/news/detail/id/1071485/(дата обращения: 19.05.2013).

5. Бельский А.А. Критерий выбора оптимальных параметров ветродизельных комплексов для энергообеспечения потребителей минерально-сырьевого комплекса / А.А. Бельский, Б.Н. Абрамович // XL Неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции, ч. II, изд-во СПбГПУ, С-Пб, 2011, С. 42-44.

Размещено на Allbest.ru