МИРОВОЙ
ОПЫТ
124
э
н
е
р
г
е
т
и
ч
е
с
к
а
я
а
л
ь
т
е
р
н
а
т
и
в
а
энергетическая а
ль
терна
тива
В
настоящее
время
в
ка
-
честве
распределённой
генерации
рассматрива
-
ется
весь
спектр
стацио
-
нарных
установок
по
производ
-
ству
электроэнергии
мощностью
от
нескольких
киловатт
до
десят
-
ков
мегаватт
,
работающих
как
в
составе
энергосистем
,
так
и
ав
-
тономно
.
К
таким
установкам
от
-
носятся
газовые
турбины
малой
и
средней
мощности
,
традиционные
газопоршневые
установки
для
вы
-
работки
электрической
энергии
,
а
также
активно
развивающиеся
в
последнее
время
установки
,
ра
-
ботающие
на
возобновляемых
ис
-
точниках
энергии
(
ВИЭ
).
За
рубежом
основными
вида
-
ми
распределённой
генерации
являются
:
•
электрогенерирующие
уста
-
новки
на
органическом
то
-
пливе
и
ВИЭ
малой
(
десятки
и
сотни
кВт
)
и
средней
(
от
1
до
50
МВт
)
мощности
,
выдающие
электроэнергию
в
распреде
-
лительную
сеть
напряжением
110
кВ
и
ниже
;
•
электростанции
на
ВИЭ
с
единичными
установками
мегаваттного
уровня
,
форми
-
рующие
комплексы
большой
мощности
,
выдающие
электро
-
энергию
в
электрическую
сеть
национальных
энергосистем
напряжением
выше
110
кВ
;
•
автономно
работающие
элек
-
трогенерирующие
установки
различного
типа
мощностью
до
50
МВт
.
Согласно
прогнозам
миро
-
вого
энергетического
агентства
[1],
примерно
45%
прироста
производства
электроэнергии
в
мире
на
период
до
2030
г
.
бу
-
дет
распределяться
через
основ
-
ные
электрические
сети
(
рис
. 1),
36% —
через
распределительные
сети
и
оставшиеся
19% —
в
се
-
тях
децентрализованных
райо
-
нов
электроснабжения
.
При
этом
основной
прирост
мирового
про
-
изводства
электроэнергии
в
по
-
следних
двух
областях
будет
про
-
исходить
за
счёт
ветровых
(
ВЭС
)
и
солнечных
(
СЭС
)
электростан
-
ций
(
рис
. 1).
Однако
если
раньше
выдача
мощности
в
основные
электрические
сети
осуществля
-
лась
преимущественно
традици
-
онными
электростанциями
(
ТЭС
,
АЭС
,
ГЭС
),
то
с
учётом
планируе
-
Вопросы развития
распределённой
генерации
Александр МУРАЧЁВ, младший научный сотрудник
ОАО «Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского»
Рис
. 1.
Дополнительное
производство
электроэнергии
в
мире
к
2030
г
.
1 —
ЭС
на
ископаемом
топливе
;
2 —
АЭС
;
3 —
ГЭС
;
4 —
ВЭС
;
5 —
СЭС
; 6 —
прочие
ВИЭ
1 —
СЭС
;
2 —
малые
ГЭС
;
3 —
био
-
ТЭЦ
;
4 —
ВЭС
;
5 —
ДЭС
а
) 368
ТВт
•
ч
б
) 470
ТВт
•
ч
3%
5%
7%
5%
14%
63%
28%
21%
8%
36%
10%
Распределение
в
центры
нагрузки
через
:
а
)
основную
сеть
;
б
)
распределительные
сети
и
через
сети
в
районах
с
децентрализованным
электроснабжением
.
125
№ 2 (17), март–апрель, 2013
мого
роста
величины
установленной
мощ
-
ности
электростанций
на
базе
ВИЭ
(
в
первую
очередь
ВЭС
и
СЭС
)
возникает
необходи
-
мость
использования
основных
электриче
-
ских
сетей
для
переда
-
чи
мощности
в
центры
нагрузки
.
При
этом
интенсив
-
ное
развитие
электро
-
станций
на
базе
ВИЭ
,
как
показывает
опыт
экономически
разви
-
тых
стран
,
оказывает
существенное
влияние
на
развитие
основной
электрической
сети
.
За
последние
два
де
-
сятилетия
в
ЕС
,
США
и
Китае
стала
активно
развиваться
ветро
-
энергетика
,
причём
если
в
начале
90-
х
годов
ХХ
века
мощность
единичной
ВЭУ
составля
-
ла
сотни
кВт
,
то
уже
на
конец
2011
г
.
совершенствование
технологии
создания
типовой
ВЭУ
привело
к
увеличению
величины
единичной
мощности
до
3—5
МВт
.
Технологи
-
ческое
усовершенствование
ВЭУ
позволяет
рассматривать
ВЭС
в
виде
концентрированных
ветро
-
парков
большой
мощности
.
По
состоянию
на
2011
г
.
сум
-
марная
установленная
мощность
ВЭС
США
составила
47
ГВт
[2].
Среди
наиболее
крупных
ВЭС
США
можно
выделить
15
с
суммар
-
ной
установленной
мощностью
более
400
МВт
,
в
том
числе
ве
-
тропарки
Alta Wind Energy Center
(
с
установленной
мощностью
1020
МВт
)
и
Tehachapi Pass Wind
Farm (705
МВт
)
в
штате
Калифор
-
ния
, Shepherds Flat Wind Farm
(845
МВт
)
в
штате
Орегон
, Roscoe
Wind Farm (781
МВт
)
и
Horse Hollow
Wind Energy Center (735
МВт
)
в
шта
-
те
Техас
.
Согласно
прогнозам
[3]
суммар
-
ная
установленная
мощность
ВЭС
в
США
к
2030
году
может
превысить
300
ГВт
,
что
составит
порядка
20%
от
суммарной
установленной
мощ
-
ности
всех
электростанций
США
.
Анализ
расположения
перспек
-
тивных
ВЭС
США
большой
мощно
-
сти
относительно
центров
нагрузки
показал
необходимость
их
подклю
-
чения
к
сети
сверхвысокого
напря
-
жения
(
СВН
)
для
покрытия
растуще
-
го
электропотребления
удалённых
центров
нагрузки
,
находящихся
на
достаточно
большом
расстоя
-
нии
от
планируемых
к
сооружению
ВЭС
.
Исходя
из
вышесказанного
,
планом
развития
электроэнерге
-
тической
системы
США
предусмо
-
трено
существенное
расширение
и
усиление
сети
765
кВ
на
тер
-
ритории
США
к
2030
г
. (
рис
. 2),
предназначенной
в
том
числе
для
выдачи
мощности
перспективных
ВЭС
.
Следует
отметить
,
что
ряд
ЛЭП
напряжением
765
кВ
восточной
части
США
уже
на
данном
этапе
используются
для
выдачи
мощно
-
сти
существующих
ВЭС
большой
мощности
[3].
Аналогичная
динамика
наращи
-
вания
выработки
электроэнергии
на
базе
ВЭС
наблюдается
и
в
Евро
-
пейском
союзе
.
По
состоянию
на
конец
2011
г
.
суммарная
установ
-
ленная
мощность
ВЭС
ЕС
составила
порядка
97
ГВт
.
Согласно
планам
развития
ветроэнергетики
ЕС
уста
-
новленная
мощность
только
ВЭС
морского
базирования
к
2030
г
.
может
составить
150
ГВт
.
Для
выдачи
мощности
от
уда
-
лённых
электростанций
на
базе
ВИЭ
,
в
частности
ВЭС
морского
базирования
,
рассматривается
во
-
прос
о
реализации
проекта
«Super
Grid»,
предусматривающего
строи
-
тельство
ряда
ЛЭП
постоянного
тока
(
ППТ
)
в
Европе
.
Электроэнергия
,
вырабатываемая
этими
ВЭС
,
будет
поступать
на
подстанции
постоян
-
ного
тока
с
последующей
переда
-
чей
к
удалённым
центрам
нагрузки
посредством
ЛЭП
переменного
на
-
пряжения
или
на
подстанции
сети
«Super Grid»
для
дальнейшего
транс
-
порта
по
сети
постоянного
тока
.
Лидером
в
наращивании
про
-
изводства
электроэнергии
на
базе
ВЭС
в
2011
г
.
стал
Китай
.
В
КНР
суммарная
мощность
установлен
-
ных
ВЭС
,
размещённых
в
30
про
-
винциях
из
31,
составляет
более
60
ГВт
[4].
Согласно
планам
разви
-
тия
ВЭС
,
к
концу
2015
года
установ
-
ленная
мощность
ВЭС
Китая
может
превысить
100
ГВт
,
причём
46%
вырабатываемой
ими
электроэнер
-
гии
будет
потребляться
на
местном
уровне
, 54% —
поставляться
к
уда
-
лённым
узлам
нагрузки
посред
-
ством
ЛЭП
СВН
.
В
планах
развития
ветроэнерге
-
тики
Китая
рассматриваются
про
-
екты
передачи
электроэнергии
от
четырёх
ветропарков
мощностью
свыше
10
ГВт
каждый
в
удалённые
центры
нагрузки
(
рис
. 3),
находящи
-
еся
на
расстоянии
700—2000
км
от
перспективных
центров
генерации
,
посредством
ЛЭП
СВН
:
• 750
кВ
переменного
напряже
-
ния
;
•
ППТ
±800, ±1000
и
±1100
кВ
.
Рис
. 2.
Развитие
сети
765
кВ
США
для
выдачи
мощности
перспективных
ВЭС
МИРОВОЙ
ОПЫТ
126
РАЗВИТИЕ
РАСПРЕДЕЛЁННОЙ
ГЕНЕРАЦИИ
В
РОССИИ
Одними
из
наиболее
перспектив
-
ных
направлений
развития
распре
-
делённой
генерации
в
России
яв
-
ляются
перевод
котельных
в
режим
когенерации
и
сооружение
ВЭС
.
Относительная
дешевизна
при
-
родного
газа
в
РФ
создаёт
пред
-
посылку
к
масштабному
развитию
когенерации
в
районах
работы
Единой
газоснабжающей
системы
России
.
Проведённые
комплексные
исследования
ИНЭИ
РАН
в
рамках
разработки
«
Программы
мо
-
дернизации
ЕНЭС
России
на
период
до
2020
г
.
с
перспекти
-
вой
до
2030
г
.»
показали
,
что
экономически
обоснованный
потенциал
выработки
элек
-
трической
энергии
когенера
-
ционными
установками
при
условии
их
регулирования
по
графику
отпуска
тепла
составит
порядка
250
млрд
кВт∙ч
при
применении
когенерацион
-
ных
установок
с
коэффициен
-
том
теплофикации
65—80% (
в
зависимости
от
соотношения
единичной
мощности
котла
и
расчётной
тепловой
нагрузки
)
и
порядка
110
млрд
кВт
•
ч
на
мощности
горячего
водоснаб
-
жения
.
Другим
перспективным
направлением
развития
рас
-
пределённой
генерации
в
России
могут
стать
ВЭС
.
В
Рос
-
сии
имеется
огромный
энер
-
гетический
потенциал
ветра
,
который
составляет
порядка
11,5
трлн
кВт
•
ч
/
год
[5].
Оцен
-
ки
показывают
,
что
в
ряде
рай
-
онов
КИУМ
ВЭС
может
достиг
-
нуть
величины
30%
и
более
,
при
этом
срок
окупаемости
ВЭС
может
составить
менее
10
лет
,
что
позволяет
рассма
-
тривать
ветроэнергетику
как
одно
из
перспективных
на
-
правлений
развития
распре
-
делённой
генерации
в
России
.
Однако
требуется
проведение
комплексного
исследования
целесообразности
сооруже
-
ния
ВЭС
большой
мощности
на
территории
России
и
оцен
-
ки
их
влияния
на
архитектуру
ЕНЭС
России
.
Ещё
одним
важным
на
-
правлением
развития
распре
-
делённой
генерации
может
стать
использование
низкона
-
порного
газа
для
широкомас
-
штабной
выработки
электро
-
энергии
на
электростанциях
малой
мощности
.
Объём
неизвлечённых
за
-
пасов
газа
на
основных
ме
-
сторождениях
Тюменского
региона
оценивается
в
1,7
трлн
м
3
[6].
За
период
снижения
давления
от
1
до
0,1
МПа
из
этих
месторождений
может
быть
извлечено
порядка
1,6
трлн
м
3
природного
низконапор
-
ного
газа
,
что
достаточно
для
выра
-
Рис
. 3.
Перспективные
ВЭС
Китая
127
№ 2 (17), март–апрель, 2013
ботки
примерно
6000
млрд
кВт
•
ч
электроэнергии
.
Поэтому
электро
-
станции
на
низконапорном
газе
мо
-
гут
со
временем
стать
одним
из
пер
-
спективных
направлений
развития
распределённой
генерации
в
Рос
-
сии
,
в
частности
в
Ямало
-
Ненецком
АО
.
Так
же
за
счёт
сооружения
энер
-
гоисточников
на
низконапорном
газе
могут
быть
достигнуты
эффекты
самообеспечения
потребителей
се
-
верных
территорий
и
освобождения
их
электроснабжения
от
мощных
ГРЭС
Тюменского
региона
,
что
по
-
зволит
обеспечить
повышение
воз
-
можностей
выдачи
электроэнергии
в
другие
субъекты
РФ
.
Важным
вопросом
развития
рас
-
пределённой
генерации
является
её
совместная
работа
с
ЕЭС
.
Одним
из
эффективных
способов
использо
-
вания
установок
распределённой
генерации
является
объединение
их
в
локальные
сети
,
создаваемые
в
пределах
одного
или
нескольких
близко
расположенных
населённых
пунктов
,
на
напряжении
6—35
и
110
кВ
(
в
зависимости
от
суммар
-
ной
величины
установленной
мощ
-
ности
источников
электроэнергии
,
объединяемых
в
рассматриваемую
сеть
).
Таким
образом
,
возможно
до
-
статочно
успешное
решение
целого
ряда
важных
задач
:
•
обеспечение
требуемого
уровня
надёжности
электроснабжения
и
нормативного
качества
постав
-
ляемой
электроэнергии
;
•
снижение
потребности
в
пико
-
вой
мощности
;
•
сокращение
необходимого
ре
-
зерва
мощности
.
На
рис
. 4
представлен
пример
типовой
локальной
сети
с
наибо
-
лее
распространёнными
типами
распределённой
генерации
,
кото
-
рые
можно
разделить
на
2
блока
:
электростанции
с
регулируемой
и
стохастической
выработкой
элек
-
троэнергии
,
а
также
управляемая
(
регулируемая
)
нагрузка
и
накопи
-
тели
электрической
энергии
.
Управ
-
ление
режимами
работы
большого
количества
малых
электрогенериру
-
ющих
установок
при
этом
будет
осу
-
ществляться
посредством
локально
-
го
управляющего
центра
.
В
силу
того
,
что
выработка
элек
-
троэнергии
станциями
на
основе
ВИЭ
носит
стохастический
характер
,
локальная
сеть
должна
иметь
связь
с
«
традиционной
»
энергосистемой
,
которая
в
свою
очередь
может
вы
-
ступать
как
источник
резервного
питания
нагрузки
в
зоне
генерации
,
распределения
и
потребления
элек
-
троэнергии
локальной
сети
.
Балансирование
спроса
и
предложения
электроэнергии
на
локальном
рынке
должно
осу
-
ществляться
автоматически
с
использованием
передовых
ин
-
формационных
средств
управ
-
ления
,
учитывающих
технико
-
экономические
критерии
,
характеризующие
рассматривае
-
мый
район
.
Объединение
большого
количе
-
ства
электрогенерирующих
устано
-
вок
малой
мощности
различного
типа
в
единую
локальную
сеть
по
-
зволит
сформировать
достаточно
мощную
районную
«
виртуальную
электростанцию
».
Оптимизация
режимов
произ
-
водства
и
потребления
электро
-
энергии
в
рамках
локального
управляющего
центра
«
виртуальной
электростанции
»
позволит
осущест
-
влять
управление
из
единого
дис
-
петчерского
центра
на
уровне
«
точ
-
ки
присоединения
к
сети
».
Технологическое
исполнение
локальных
сетей
с
распределённой
генерацией
должно
определяться
в
первую
очередь
долей
электроэнер
-
гии
,
вырабатываемой
на
ВИЭ
(
ве
-
тряной
и
солнечной
),
в
силу
стоха
-
стического
(«
климатозависимого
»)
характера
вырабатываемой
ими
электроэнергии
.
При
возрастании
Рис
. 4.
Локальная
сеть
с
распределённой
генерацией
МИРОВОЙ
ОПЫТ
128
доли
электроэнергии
,
вырабаты
-
ваемой
на
«
климатозависимых
»
электростанциях
,
могут
возникать
сложности
с
соблюдением
баланса
электроэнергии
рассматриваемого
узла
,
что
приводит
к
необходимости
передавать
избыточную
или
прини
-
мать
недостающую
электроэнергию
из
«
большой
»
сети
либо
сооружать
центры
аккумулирования
электро
-
энергии
.
Подключение
локальной
сети
с
распределённой
генерацией
к
ЕЭС
можно
осуществить
путём
при
-
соединения
к
подстанции
распре
-
делительной
сети
110 (220)
кВ
на
уровне
среднего
напряжения
или
же
к
нескольким
подстанциям
этих
классов
напряжения
в
случае
,
ког
-
да
источники
распределённой
ге
-
нерации
расположены
на
большой
площади
.
На
рис
. 5
показана
возможная
схема
интеграции
распределённой
генерации
в
электрическую
сеть
в
районах
централизованного
элек
-
троснабжения
севера
ЯНАО
.
Учитывая
нарастание
запасов
низконапорного
газа
в
отрабаты
-
ваемых
месторождениях
Западной
Сибири
,
а
также
значительный
ве
-
тропотенциал
,
можно
рассматри
-
вать
объединение
этих
двух
типов
источников
электрической
энергии
в
локальную
сеть
.
Сооружение
такого
вида
«
вир
-
туальной
электростанции
»
может
быть
рассмотрено
в
районе
опор
-
ных
подстанций
Надым
,
Пангоды
и
Уренгой
,
от
которых
питаются
мно
-
гочисленные
подстанции
напряже
-
нием
110
кВ
.
Из
-
за
наличия
большого
коли
-
чества
источников
электрической
энергии
,
объединённых
ло
-
кальной
сетью
,
возникает
не
-
обходимость
управления
по
-
токами
мощности
.
Для
этой
цели
целесообразно
оснастить
локальную
сеть
с
распределён
-
ной
генерацией
устройствами
SCADA
и
DMS,
позволяющими
в
режиме
реального
времени
осуществлять
сбор
,
обработку
и
отображение
режимных
па
-
раметров
,
проводить
монито
-
ринг
состояния
и
осуществлять
управление
электростанциями
и
регулируемой
нагрузкой
,
вхо
-
дящими
в
локальную
сеть
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сегодня
в
мире
имеет
место
тенденция
существенного
раз
-
вития
распределённой
генера
-
ции
,
в
том
числе
электростан
-
ций
на
базе
нетрадиционных
источников
энергии
,
и
проведе
-
ны
исследования
по
интеграции
больших
объёмов
этих
электро
-
станций
в
электрическую
сеть
национальных
энергосистем
.
В
России
также
имеется
зна
-
чительный
потенциал
развития
распределённой
генерации
,
в
том
числе
на
базе
ВИЭ
,
и
требу
-
ется
проведение
исследований
возможности
увеличения
её
доли
в
ЕЭС
России
и
способов
интеграции
в
национальную
электрическую
сеть
.
ЛИТЕРАТУРА
1. World Energy Outlook 2011
// International Energy Agency,
2011.
2.
Global Wind Report. Annual
market update 2011 // Global
Wind Energy Council, 2011.
3. 20% Wind Energy by 2030.
Increasing Wind Energy’s
Contribution to U.S. Electricity
Supply // U.S. Department of
Energy, 2008.
4 Ming Ni, Zhixin Yang. By Leaps
and Bounds. // IEEE,
№
2,
March/April 2012.
5.
Николаев
В
.
Г
.
Ресурсное
и
технико
-
экономическое
обо
-
снование
широкомасштабно
-
го
развития
ветроэнергетики
в
России
. //
М
:
Издательство
«
Ат
-
мограф
», 2011.
6.
Концепция
социально
-
экономи
-
ческого
развития
Ханты
-
Ман
-
сийского
АО
.
Рис
. 5.
Схема
подключения
распределённой
генерации
к
локальной
сети
Оригинал статьи: Вопросы развития распределённой генерации
В настоящее время в качестве распределённой генерации рассматривается весь спектр стационарных установок по производству электроэнергии мощностью от нескольких киловатт до десятков мегаватт, работающих как в составе энергосистем, так и автономно. К таким установкам относятся газовые турбины малой и средней мощности, традиционные газопоршневые установки для выработки электрической энергии, а также активно развивающиеся в последнее время установки, работающие на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ).
