О малой распределенной энергетике США

Page 1
background image

Стихийное

 бедствие 

в США

Стихийное

бедствие

в

 

США


Page 2
background image

46

СПЕЦВЫПУСК, ноябрь, 2012

ПРЕИМУЩЕСТВА

 

И

 

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ

 

ПЕРСПЕКТИВЫ

 

МАЛОЙ

 

РАСПРЕДЕЛЁННОЙ

 

ЭНЕРГЕТИКИ

 

И

 

ВИЭ

Генерация

 — 

это

 

термин

традиционно

 

используе

-

мый

 

для

 

описания

 

крупных

 

централизованных

 

элек

-

тростанций

подключённых

 

к

 

энергосистеме

 

на

 

уров

-

не

 

высоковольтных

 

линий

 

электропередачи

За

 

более

 

чем

 

столетний

 

период

 

своего

 

развития

 

энергетика

 

США

 

прошла

 

долгий

 

путь

 

от

 

небольших

локальных

  «

однонаправленных

» 

систем

 

передачи

распределения

 

и

 

потребления

 

электроэнергии

 

к

 

боль

-

шим

 

энергосистемам

объединяющим

 

значительное

 

количество

 

генерирующих

 

источников

которые

 

по

-

ставляют

 

в

 

крупные

 

центры

 

нагрузки

 

по

 

мощным

 

ЛЭП

 

большой

 

пропускной

 

способности

 

энергию

ко

-

торая

 

далее

 

распределяется

 

малым

 

коммерческим

бы

-

товым

 

и

 

промышленным

 

потребителям

.

Однако

 

со

 

временем

 

возникли

 

серьёзные

 

причины

препятствующие

 

неограниченному

 

развитию

 

крупной

 

энергетики

:

• 

растущие

 

опасения

 

по

 

поводу

 

вреда

 

от

 

электро

-

станций

 

на

 

природном

 

топливе

  (

как

 

от

 

крупных

так

 

и

 

от

 

мелких

);

• 

проблемы

 

надёжности

 

из

-

за

 

дефицита

 

генерирую

-

щих

 

и

 

сетевых

 

мощностей

включая

 

межсистемные

 

линии

что

 

объясняет

 

необходимость

 

обеспечения

 

определённой

 

избыточности

 

в

 

сетях

 

и

 

достаточно

-

го

 

объёма

 

резервных

 

мощностей

;

• 

ухудшающаяся

 

экономика

  «

крупной

 

энергетики

», 

идущая

 

от

 

проблем

 

с

 

надёжностью

 

и

 

приводящая

 

к

 

большим

 

затратам

 

для

 

энергокомпаний

что

 

в

 

свою

 

очередь

 

вызывает

 

рост

 

потребительских

 

и

 

котло

-

вых

 

тарифов

 

в

 

пиках

 

нагрузки

.

Это

 

привело

 

к

 

тому

что

 

более

 

широкое

 

использо

-

вание

 

местной

, «

локальной

» 

энергетики

в

 

том

 

числе

 

использующей

 

ВИЭ

становится

 

целесообразным

Пре

-

обладающие

 

формы

 

ВИЭ

 

в

 

США

 

в

 

настоящее

 

время

 — 

энергия

 

ветра

солнца

фотоэлементы

что

 

требует

 

при

-

менения

 

более

 

сложных

 

технических

 

систем

 

управле

-

ния

 

для

 

обеспечения

 

присоединения

 

этих

 

ВИЭ

 

к

 

сети

.

За

 

последние

 

двадцать

 

лет

 

бизнес

-

потребители

 

при

-

обрели

 

на

 

свой

 

баланс

 

малые

 

электростанции

 

для

 

по

-

вышения

 

надёжности

 

там

где

 

сеть

 

недостаточно

 

раз

-

вита

и

 

для

 

улучшения

 

экономики

 

своего

 

бизнеса

 

там

где

 

сеть

 

слишком

 

дорогая

Большое

 

количество

 

мелких

 

электростанций

 

в

 

пунктах

 

по

-

требления

 

обычно

 

называют

 

«

распределённой

 

генерацией

» 

(DG) 

или

  «

распределёнными

 

энергетическими

 

ресур

-

сами

» (DER). 

Такая

 

генерация

 

почти

 

всегда

 

располага

-

ется

 

на

 

потребительской

 

стороне

 

устройств

 

учёта

 

и

 

по

-

этому

 

также

 

называется

  «

самогенерация

». 

Некоторые

 

установки

 

самогенерации

 

у

 

крупных

 

коммерческих

 

и

 

промышленных

 

потребителей

 

принимают

 

форму

 

ком

-

бинированного

 

производства

 

тепла

 

и

 

электроэнергии

 

(

ТЭЦ

), 

где

 

электричество

пар

 

и

 

горячая

 

вода

 

произво

-

дятся

 

в

 

едином

 

процессе

 

когенерации

.

Такая

 

тенденция

 

использования

 

МРЭ

 

и

 

ВИЭ

 

при

 

снижающемся

 

акценте

 

на

 

установки

 

на

 

горючем

 

то

-

пливе

 

в

 

США

 

видится

 

перспективной

Несколько

 

лет

 

назад

 

некоторые

 

американские

 

энер

-

гетические

 

компании

 

приступили

 

к

 

разработке

 

планов

 

по

 

развитию

 

и

 

поддержке

 

малых

 

ТЭЦ

 

для

 

обеспече

-

ния

 

бесперебойного

 

энергоснабжения

 

потребителей

При

 

этом

 

экономически

 

возможность

 

строительства

 

ТЭЦ

 

в

 

Соединённых

 

Штатах

 

определялась

 

на

 

основе

 

сравнения

 

цен

 

на

 

электроэнергию

 

и

 

топливо

 

в

 

направ

-

лении

 

от

 

северо

-

восточных

 

штатов

 

к

 

юго

-

западным

 

(

Калифорния

и

 

также

 

на

 

запад

.

В

 

некоторых

 

штатах

 

на

 

севере

 

есть

 

довольно

 

большая

 

доля

 

энергии

произведённой

 

на

 

ветряных

 

и

 

солнечных

 

фермах

  (

установках

). 

Несмотря

 

на

 

это

 

большой

 

проблемой

 

в

 

применении

 

альтернативной

 

энергии

 

является

 

её

 

передача

 

на

 

большие

 

расстояния

 

до

 

крупных

 

центров

 

нагрузки

что

 

требует

 

в

 

ближай

-

шем

 

будущем

 

создания

 

более

 

продвинутых

гибких

 

и

 

«

умных

» 

сетей

 

передачи

Развёртывание

 Smart Grid 

технологий

по

 

всей

 

видимости

должно

 

обеспечить

 

успешное

 

продвижение

 

и

 

управление

 

этими

 

рознич

-

ными

 

энергоресурсами

.

Выработка

 

электроэнергии

 

в

 

точке

 

потребления

 

мо

-

жет

 

удвоить

 

эффективность

 

от

 

турбин

 

комбинирован

-

ного

 

цикла

 

при

 

более

 

низких

 

трудовых

 

и

 

капитальных

 

затратах

Некоторые

 

системы

 

МРЭ

 

особенно

 

полезны

 

для

 

районного

 

применения

где

 

они

 

могут

 

перерабаты

-

вать

 

бытовые

 

отходы

 

для

 

подачи

 

тепла

/

холода

 

в

 

здания

Они

 

имеют

 

дополнительные

 

возможности

 

обеспечения

 

надёжного

 

и

 

бесперебойного

 

электроснабжения

 

в

 

слу

-

чае

 

отключения

 

питания

 

или

 

аварии

 (

хотя

 

не

 

все

 

систе

-

мы

 

могут

 

работать

когда

 

сеть

 «

полетела

»).

О малой распределённой 

энергетике США

Игорь

 

КОЖУХОВСКИЙ

генеральный

 

директор

 

ЗАО

 «

Агентство

 

по

 

прогнозированию

 

балансов

 

в

 

электроэнергетике

»,

 

сопредседатель

 

Технологической

 

платформы

 «

Малая

 

распределённая

 

энергетика

»

Энергетическая альтернатива


Page 3
background image

47

info@eepr.ru,   www.eepr.ru

Снижение

 

потерь

 

даже

 

на

 10%  

в

 

сетях

оцениваемых

 

более

 

чем

 

в

 25 

млрд

 

долл

в

 

год

сэкономит

 2,5 

млрд

 

долл

ежегодно

Снижение

 

на

 10% 

стоимости

 

пере

-

грузок

 

в

 

сетях

оцениваемых

 

в

 

диапазоне

 

4,8—50 

млрд

 

долл

в

 

год

сэкономит

 

до

 

млрд

 

долл

в

 

год

.

С

 

точки

 

зрения

 

надёжности

 DG-

технологии

 

могут

 

расширить

 

возмож

-

ности

 

коммунальных

 

энергокомпаний

 

и

 

системных

 

операторов

 

по

 

обеспечению

 

устойчивости

 

сети

 

и

 

повышению

 

надёж

-

ности

 

системы

Поскольку

 

возможно

 

про

-

изводить

 

продукцию

 

распределённых

 

тех

-

нологий

 

в

 

малых

 

масштабах

системные

 

операторы

 

смогут

 

размещать

 

эти

 

объекты

 

практически

 

в

 

любом

 

месте

и

 

их

 

модуль

-

ность

 

означает

что

 

генераторы

 

могут

 

быть

 

развернуты

 

в

 

том

 

объёме

который

 

обе

-

спечит

 

точное

 

удовлетворение

 

конкрет

-

ного

 

прироста

 

спроса

В

 

отличие

 

от

 

боль

-

ших

 

центральных

 

электростанций

, DG-

технологии

 

замещают

 

электроэнергию

обычно

 

производимую

 

крупной

 

турбиной

 

на

 

угле

 

или

 

природном

 

газе

усиленной

 

вращающимся

 

резервом

и

 

доставляют

 

её

 

по

 

сети

 

в

 

ту

 

же

 

точку

 

потребления

.

По

 

данным

 IEA, 

производство

 

электроэнергии

 

на

 

месте

 

снижает

 

цену

 

более

 

чем

 

на

 30% 

из

-

за

 

отсут

-

ствия

 

затрат

 

на

 

передачу

 

и

 

распределение

 

и

 

созда

-

ёт

 

эффективную

 

альтернативу

 

строительству

 

новых

 

передающих

 

и

 

распределительных

 

сетей

трансфор

-

маторов

выключателей

 

и

 

ОРУ

особенно

 

в

 

районах

 

перегруженных

 

сетей

 

или

 

там

где

 

трудно

 

получить

 

разрешение

 

на

 

новое

 

сетевое

 

строительство

.

Снижение

 

вероятности

 

длительного

 

перебоя

 

с

 

энергоснабжением

 

может

 

уменьшить

 

значительные

 

расходы

 

общества

Социальные

 

расходы

 

после

 

аварии

 

в

 

августе

 2003 

года

 

составили

 8,6 

млрд

 

долл

в

 

первые

 

трое

 

суток

.

По

 

оценкам

уменьшение

 

даже

 

на

 20% 

затрат

 

от

 

аварий

 

и

 

снижения

 

качества

 

энергопоставок

оценива

-

емых

 

минимум

 

в

 100 

млрд

 

долл

ежегодно

даст

 

еже

-

годную

 

экономию

 

в

 20 

млрд

 

долл

.

В

 

Нью

-

Йорке

 

из

-

за

 

урагана

 «

Сэнди

» 

произошёл

 

взрыв

 

на

 

электростанции

В

 

Нью

-

Йорке

 

из

-

за

 

урагана

 «

Сэнди

» 

произошёл

 

взрыв

 

на

 

электростанции

Дата

 

съемки

: 30 

октября

 2012 

года

Дата

 

съемки

: 30 

октября

 2012 

года

EP

A

 / 

Ф

ото

 

ИТ

АР

-

ТАС

С

С

 

точки

 

зрения

 

безопасности

 

малые

 

распределён

-

ные

 

технологии

 

ограничивают

 

финансовые

 

риски

 

и

 

ка

-

питальные

 

расходы

Руководители

 

проектов

 

могут

 

за

-

крыть

 

проект

 

с

 

модульной

 

установкой

 

более

 

легко

та

-

ким

 

образом

что

 

остановка

 

проекта

 

не

 

обернётся

 

все

-

общими

 

потерями

 (

транспортабельность

 

большинства

 

систем

 

МРЭ

 

означает

 

возможность

 

возврата

 

средств

 

путём

 

перепродажи

 

технологий

 

на

 

вторичном

 

рынке

). 

Длительность

 

отключений

 

у

 

малых

 

установок

 

обыкновенно

 

короче

чем

 

у

 

крупных

а

 

ремонт

 

требует

 

меньше

 

временных

трудовых

 

и

 

финансовых

 

ресур

-

сов

Кроме

 

этого

в

 

отличие

 

от

 

нефтетранспорта

 

и

 

за

-

водов

 

по

 

переработке

распределённая

 

энергетика

 

сво

-

дит

 

к

 

минимуму

 

риск

 

аварий

 

и

 

перебоев

 

в

 

системах

 

и

 

не

 

требует

 

транспортировки

 

опасных

 

или

 

радиоактив

-

ных

 

веществ

.

МРЭ

 

также

 

должна

 

обеспечить

 

снижение

 

вероят

-

ности

 (

и

 

последствий

масштабных

 

и

 

длительных

 

от

-

ключений

 

из

-

за

 

террористических

 

актов

 

и

 

стихийных

 

бедствий

что

 

даёт

 

экономию

размеры

 

которой

 

трудно

 

оценить

.

Обеспечение

 

доступа

 

к

 

оптовому

 

рынку

До

 

2010 

года

 

для

 

участия

 (

получения

 

доступа

в

 

оптовом

 

рынке

 

компании

 

было

 

необходимо

 

иметь

 

минимум

 

20—30 

МВт

 

собственной

 

установленной

 

мощности

.

Сегодня

 

надо

 

иметь

 

минимум

 1 

МВт

то

 

есть

 

сей

-

час

 

в

 

США

 

доступ

 

к

 

оптовому

 

рынку

 

открыт

 

миллио

-

нам

 

коммерческих

 

и

 

промышленных

 

потребителей

имеющих

 

собственную

 

генерацию

В

 

свою

 

очередь

 

розничный

 

рынок

 

начал

 

расти

но

 

развит

 

не

 

во

 

всех

 

штатах

 (

только

 

в

 13, 

данные

 2010 

года

).

ПРОБЛЕМЫ

 

НА

 

ПУТИ

 

РАЗВИТИЯ

 

МРЭ

Несмотря

 

на

 

целый

 

ряд

 

потенциальных

 

преиму

-

ществ

 

перед

 

централизованной

 

традиционной

 

энерге

-

Рис

. 1. 

Динамика

 

роста

 

мощностей

работающих

 

на

 

ВИЭ

 

в

 

США

 (

без

 

учёта

 

больших

 

ГЭС

)

МВт

2001

2002

2003

2004

2007

2008

2009

2000

2010

2006

2005

60000

50000

40000

30000

20000

10000

0

Источник

: Horizon Energy Group


Page 4
background image

48

СПЕЦВЫПУСК, ноябрь, 2012

тикой

 (

эффективность

надёжность

безопасность

), 

ис

-

пользование

 

большей

 

части

 

установок

 

собственной

 

ге

-

нерации

 

ограничивается

 

периодами

 

пиковой

 

нагрузки

.

При

 

суммарной

 

установленной

 

мощности

 

энер

-

гетики

 

США

 1060 

ГВт

 

и

 

суммарной

 

мощности

 

МРЭ

 

230 

ГВт

 

и

 

ежегодном

 

приросте

 

на

 5 

ГВт

 

лишь

 

незначи

-

тельная

 

часть

 

подключена

 

к

 

сети

 — 

около

 1% (

рис

.1, 2).

Это

 

обусловлено

 

целым

 

рядом

 

причин

 

техническо

-

го

экологического

 

и

 

экономического

 

характера

а

 

так

-

же

 

субъективными

 

социально

-

культурными

 

фактора

-

ми

которые

 

очевидно

 

препятствуют

 

достаточно

 

ши

-

рокому

 

использованию

 

потенциальных

 

преимуществ

 

ТЭЦ

 

и

 

МРЭ

 

в

 

США

несмотря

 

на

 

их

 

высокую

 

конку

-

рентоспособность

В

 

частности

причина

 — 

противо

-

речия

 

в

 

отношениях

 

с

 

крупными

 

энергокомпаниями

которые

 

рассматривают

 

малые

 

ТЭЦ

 

и

 

МРЭ

 

в

 

качестве

 

конкурента

чья

 

деятельность

 

отбирает

 

у

 

них

 

часть

 

спроса

 

и

 

снижает

 

выручку

уменьшая

 

в

 

целом

 

потреб

-

ность

 

в

 

крупной

 

централизованной

 

генерации

.

Поэтому

 

компании

 

искусственно

 

пытаются

 

ухуд

-

шить

 

экономическую

 

эффективность

 

ТЭЦ

 

и

 

сделать

 

инвестиции

 

в

 

них

 

более

 

рискованными

 

за

 

счёт

 

удлине

-

ния

 

периода

 

строительства

изменения

 

структуры

 

та

-

рифа

трудоёмкости

 

подключения

 

к

 

сети

 

и

 

т

.

д

Поэто

-

му

 

сейчас

 

лишь

 

немногие

 

штаты

 

могут

 

похвастаться

 

положительными

 

примерами

 

развития

 

малых

 

ТЭЦ

.

Например

системный

 

оператор

 PJM, 

ответствен

-

ный

 

за

 

одну

 

из

 

самых

 

крупных

 

энергосистем

 

северо

-

востока

 

США

установил

 

такую

 

процедуру

 

подключе

-

ния

 

объектов

 

собственной

 

генерации

 

к

 

своим

 

сетям

при

 

которой

 

необходимо

 

проведение

 

серьёзного

 

ТЭО

а

 

также

 

внесения

 

оплаты

 

в

 

размере

 10000 

долл

неза

-

висимо

 

от

 

собственности

размера

 

и

 

местоположения

 

установки

На

 

северо

-

западе

 

некоторые

 

компании

 

тре

-

буют

 

внесения

 

облигаций

 

на

 

сумму

 

до

 2 

млн

 

долл

для

 

обеспечения

 

защиты

 

сети

.

Многие

 

промышленные

 

потребители

 

поэтому

 

не

 

стремятся

 

вкладывать

 

средства

 

в

 

объекты

 

МРЭ

пред

-

почитая

 

заниматься

 

основным

 

бизнесом

дающим

 

основную

 

прибыль

.

Кроме

 

того

проведённое

 

недавно

 (2012 

г

.) 

совмест

-

ное

 

российско

-

американское

 

исследование

 

по

 

перспек

-

тивному

 

развитию

 Smart Grid 

в

 

США

 

и

 

в

 

России

 

пока

-

зало

что

как

 

и

 

в

 

России

системные

 

операторы

 

США

 

вместо

 

стремления

 

к

 

росту

 

эффективности

 

и

 

прибыль

-

ности

 

предпочитают

 

сохранять

 

контроль

 

над

 

управле

-

нием

 

и

 

негативно

 

относятся

 

к

 

новым

 

объектам

 

МРЭ

которые

 

могут

 

нарушить

 

устойчивость

 

работы

 

и

 

их

 

контроль

Управление

 

сотнями

 

распределённых

 

гене

-

рирующих

 

объектов

 

намного

 

труднее

 

для

 

системных

 

операторов

чем

 

десятком

 

объектов

 

централизованной

 

генерации

с

 

точки

 

зрения

 

стабильности

 

и

 

надёжности

баланса

 

потокораспределения

 

и

 

синхронизации

.

Подключение

 

большого

 

числа

 

объектов

 

МРЭ

 

к

 

ма

-

гистральным

 

сетям

 

дополнительно

 

усложняет

 

управ

-

ление

 

системой

 

за

 

счёт

 

однонаправленного

 

характера

 

архитектуры

 

большинства

 

локальных

 

распредсетей

предназначенных

 

для

 

передачи

 

в

 

одном

 

направлении

 

(

после

 

получения

 

электроэнергии

 

от

 

передающей

 

подстанции

).

Экономика

 

МРЭ

 

показывает

что

 

удельные

 

капи

-

тальные

 

затраты

  (

на

 

установленный

 

киловатт

на

 

установку

 

МРЭ

 

сравнительно

 

высоки

 

по

 

сравнению

 

с

 

централизованной

 

генерацией

Многие

 

оценивают

 

это

 

как

 

один

 

из

 

главных

 

барьеров

 

к

 

развитию

 

МРЭ

-

технологий

так

 

как

несмотря

 

на

 

все

 

преимущества

высокий

 CAPEX (

капитальные

 

затраты

 — 

постоян

-

ные

 

издержки

делает

 

их

 

слишком

 

дорогими

 

для

 

бы

-

товых

 

потребителей

 

и

 

слишком

 

рискованными

 

для

 

коммерческих

 

потребителей

 

и

 

энергокомпаний

МРЭ

-

технологии

использующие

 

в

 

качестве

 

топлива

 

газ

имеют

 

также

 

высокий

 OPEX (

текущие

 

расходы

 — 

пе

-

ременные

 

издержки

).

Важная

 

техническая

 

проблема

 — 

МРЭ

не

 

исполь

-

зующие

 

ВИЭ

Крупные

 

объекты

 — 

это

 

классические

 

источники

 

генерации

 

загрязняющих

 

веществ

 (

ЗВ

), 

для

 

них

 

разрабатываются

 

технологии

 

и

 

нормы

 

по

 

их

 

сни

-

жению

их

 

уровень

 

загрязнения

 

легко

 

контролировать

В

 

свою

 

очередь

 

малые

 

генераторы

не

 

использующие

 

ВИЭ

работают

 

вблизи

 

конечного

 

потребителя

созда

-

вая

 

концентрацию

 

ЗВ

.

Такая

 

ситуация

 

приводит

в

 

частности

к

 

серьёзным

 

противоречиям

когда

несмотря

 

на

 

все

 

преимущества

 

и

 

достоинства

 

систем

 

МРЭ

в

 

том

 

числе

 

при

 

обеспе

-

чении

 

надёжности

бесперебойности

 

и

 

качества

 

энергоснабжения

 

потребите

-

лей

отсутствие

 

окончательно

 

сформи

-

рованной

 

политики

 

и

 

соответствующей

 

нормативно

-

законодательной

 

базы

 

по

 

развитию

 

МРЭ

 

не

 

позволяет

 

использо

-

вать

 

эти

 

преимущества

 

в

 

полной

 

мере

что

 

серьёзно

 

повышает

 

уязвимость

 

на

-

циональной

 

экономики

 

и

 

энергетики

 

США

 

перед

 

лицом

 

значительных

 

не

-

гативных

 

факторов

 

природного

 

и

 

ру

-

котворного

 

характера

приводящих

 

к

 

тяжёлым

 

материальным

финансовым

 

и

 

социальным

 

последствиям

например

 

таким

как

 

ураган

 «

Сэнди

» 

в

 

октябре

ноябре

 

текущего

 

года

.

Энергетическая альтернатива

Рис

. 2. 

Виды

 

возобновляемых

 

источников

 

энергии

используемых

 

в

 

США

Солнечно

-

тепловые

 

коллекторы

 

и

 

солнечные

 

фотоэлементы

2%

Источник

: Horizon Energy Group

73%

4%

13%

8%

Биомасса

 

и

 

др

.

Геотермальные

 

источники

Древесина

 

и

 

продукты

 

её

 

переработки

Ветер


Читать онлайн

За более чем столетний период своего развития энергетика США прошла долгий путь от небольших, локальных «однонаправленных» систем передачи, распределения и потребления электроэнергии к большим энергосистемам, объединяющим значительное количество генерирующих источников, которые поставляют в крупные центры нагрузки по мощным ЛЭП большой пропускной способности энергию, которая далее распределяется малым коммерческим, бытовым и промышленным потребителям.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»