В статье рассматривается место децентрализованной и распределенной энергетики в мировом тренде развития. Показано, что концепция распределенной генерации присуща распределенному характеру возобновляемых источников энергии.
Ключевые слова: децентрализованное электроснабжение, распределенная генерация, возобновляемая энергетика
Малая генерация эффективна там, где расширение зоны централизованного энергоснабжения невозможно из-за крайней удаленности и незначительных энергонагрузок населенных пунктов. Технологии малой энергетики находят себе место и в промышленно развитых, и в развивающихся районах с различным климатом.
Недостатки централизованного электроснабжения от крупных источников (низкое качество электроснабжения потребителей, высокая частота аварийных отключений, высокая степень износа электрогенерирующего и сетевого оборудования, удаленность от децентрализованных потребителей, большие объемы выбросов загрязняющих веществ и тепловых сбросов от крупных источников) и повышение требований к энергетической безопасности как регионов в целом, так и отдельных локальных узлов [1] могут рассматриваться как факторы распространения децентрализованной энергетики и распределенной генерации и определяют тенденцию развития данных направлений.
Объекты децентрализованного электроснабжения отличаются большим разнообразием по установленной мощности, режимам энергопотребления, требованиям к качеству электроэнергии и т. п., в связи с чем, их достаточно сложно классифицировать. Диапазон сферы применения систем децентрализованной генерации достаточно широк — от сверхмалых систем производств электроэнергии и теплоты (обеспечение жилых домов) до передачи электроэнергии в сеть [2].
В настоящее время прослеживается мировой тренд на децентрализацию энергетики. Уход многих потребителей от исключительно централизованного энергоснабжения — общемировая тенденция. В последние годы разработан целый ряд эффективных энерготехнологий, которые позволяют потребителям электроэнергии создавать собственные генерирующие установки, конкурирующие с централизованным производством электроэнергии. Если существующая тенденция сохранится, то распределенная генерация займет определенное место в ряду лидирующих позиций на рынке энергии.
Одной из сфер применения распределенной генерации является удовлетворение потребности в электроэнергии в удаленных энергорайонах. Распределенная энергетика во многих отраслях российской промышленности эффективна, например, в сельском хозяйстве в силу быстрого роста сетевых тарифов и того, что потребители имеют возможность, создавая собственную генерацию, от этих сетевых тарифов уйти. Объекты малой энергетики или распределенной генерации, представляющих совокупность потребительских энергоустановок, как индивидуального использования, так и объединенных в микроэнергосистемы (электрическая распределительная система, содержащая нагрузку и распределенные источники энергии (DER — распределенные генерирующие установки, устройства аккумулирования, управляемая нагрузка), которая может работать скоординировано и контролируемо как будучи присоединенной к основной энергосистеме, так и в изолированном режиме), не противопоставляются «большой» энергетике, а являются дополнительными источниками энергии, распределенными по территории и максимально приближенными к потребителям, не отключаемых от общей сети электроснабжения. В соответствии с критериями СИГРЭ (ConseilInternational des Grands Réseaux Électriques) — Международный Совет по большим электрическим системам высокого напряженияраспределенной генерацией называют генерацию, присоединенную к распределительной сети на среднем (до 30 кВ) и низком (менее 1 кВ) напряжении. Мощность таких источников выбирается исходя из ожидаемой мощности потребителя с учетом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). Значительный вклад в решении проблемы построения систем электроснабжения энергетики России с установками распределенной генерации внес Н. И. Воропай. Основной тенденцией развития идеологии построения локальных сетей с распределенной генерацией является их создание из модульных компонентов. Это позволяет в дальнейшем легко наращивать мощность системы и увеличивать размер локальной сети.
При распределенной генерации появляется возможность более эффективно использовать локальные энергетические ресурсы. В концепцию распределенной генерации логично и хорошо вписывается распределенный характер энергии возобновляемых источников энергии.
Распределенная генерация и возобновляемая энергетика сегодня являются основными направлениями развития энергетики во всем мире, играют существенную роль в повышении надежности и качества поставляемой электроэнергии. Отсутствие потенциальной опасности техногенных катастроф в возобновляемой энергетике является положительным аргументом с позиции укрепления энергетической безопасности в локальных территориях.
В зависимости от конкретных условий, электростанция на основе ВИЭ может быть присоединена к централизованным сетям — такой вариант целесообразен при мощности электростанции на ВИЭ от нескольких десятков киловатт до нескольких мегаватт, при небольшой мощности источника энергии, его лучше установить в непосредственной близости от потребителя [3]. В случае удаленного расположения потребителей экономически эффективным будет автономное электроснабжение каждого объекта или создание локальной сети электроснабжения, которая будет получать энергию от распределенных местных источников электроэнергии. Распределенная генерация на возобновляемых источниках энергии позволит решить многие задачи с учетом сложностей, существующих в традиционной энергетике, в частности системах электроснабжения для удаленных потребителей.
Кроме этого, при непостоянном характере проявления возобновляемого потенциала возникают дополнительные сложности. Интеграция автономных энергетических установок на базе ВИЭ в сеть с распределенной генерацией, позволит оперативно, в реальном масштабе времени компенсировать прекращение выработки электрической энергии какими-либо энергетическими установками в связи с недостаточностью возобновляемого потенциала.
Но интеграция малой распределенной генерации в электроэнергетические системы наряду с приданием им положительных качеств создает определенные технические проблемы, в частности связанные с изменениями свойств системы и требующие создания возможности управления ими в различных условиях. В случае традиционной энергетики по функциональному назначению и территориальному расположению четко выделяется три сегмента: центры производства электроэнергии; линии электропередач большой мощности; зоны потребления электроэнергии и местные распределительные сети.
Эффективность внедрение ВИЭ в энергетический баланс определяется факторами оценки потенциала, целесообразности размещения по ландшафту, экологической оценки и многим другим, что в большей степени может не всегда характеризовать наиболее выгодное и оптимальное расположение источника энергии в центре электрических нагрузок энергосистемы. Хаотичность строительства объектов малой генерации на основе ВИЭ присуща и распределенной генерации. Возникает необходимость изменения топологии сети в связи с изменением перетоков мощности. Нарушение в данном случае иерархии системной энергетики требует присутствия компонентов интеллектуального управления или полноценных сетей с распределенной генерацией в границах определенного региона. Только при наличии интеллектуальных энергетических сетей с распределенной генерацией энергии возможно в полной мере использовать весь потенциал альтернативной энергетики. В современных трендах развития мировой энергетики технологии возобновляемых источников электроэнергии рассматриваются в контексте перспективной концепции «умной» энергосистемы. Мировое энергетическое сообщество всё чаще возвращается к вопросам развития «зеленой энергетики» — генерации энергии за счёт возобновляемых источников, а этот вид генерации, приводит к концепции распределённой энергетики. Тема развития малой распределённой энергетики, или микрогрид, в последние несколько лет получила особую актуальность. По мнению экспертов [4], наиболее перспективными регионами России для развития микрогрид являются территории севера — Республика Саха (Якутия), Камчатка и Забайкалье.
В перспективе развитой транспортной инфраструктуры зона децентрализованного электроснабжения на Востоке страны сохранится и из-за слабой и очаговой освоенности территории большое значение по-прежнему будет иметь малая энергетика [5]. В этих районах развитие малой генерации особенно актуально. При наличии природных условий экономически оправданным может также стать развитие возобновляемой энергетики. И целесообразнее всего для автономных децентрализованных территорий регионов идти в русле развития мировой энергетики. Принцип децентрализации энергетики на основе развития малой и альтернативной энергетики сегодня являются лучшим испытательным полигоном для инновационных технологий. Надежность энергоснабжения потребителей и высокое качество поставляемой электроэнергии становятся главным социально-политическим фактором, существенным компонентом социального развития и экономического роста страны в целом и в мире. Вовлечение ВИЭ в структуру энергетических систем не исключает традиционную энергетику (в частности дизельную генерацию — масштабную по объектам эксплуатации в автономных системах электроснабжения). Напротив, возобновляемая энергетика эффективнее при создании гибридной структуры, которая представляет собой рассредоточенную интеллектуальную систему.
При обоснованной и грамотной увязке распределенной генерации на ВИЭ и источников традиционной энергетики можно укрепить отдельные позиции направлений энергетической безопасности через повышение устойчивости и живучести системы электроснабжения. Подход к появлению дополнительного источника энергии, функционирующего на основе местных возобновляемых энергоресурсов, будет иметь положительный общеэкономический эффект и в последствии позволит повысить конкурентоспособность российской экономики в регионах. В то же время активное экологическое регулирование, ужесточение требований экологической политики к повышению экологической безопасности, рост доли распределенной генерации на базе высокоэффективных технологий последних поколений позволяет в полной мере реализовать стимулирующее воздействие на использование ВИЭ.
Литература:
- И. С. Кожуховский. Расширение использования распределенных энергетических ресурсов в Российской энергетике // Панельная дискуссия «Развитие и внедрение инновационных технологий в ТЭК» в рамках Саммита деловых кругов «Сильная Россия-2012». — 3 июля 2012г.
- Децентрализованная генерация и возобновляемые источники энергии. Качество электроэнергии и пособие по практическому применению // Пособия Leonardo Energy Poqwer Quality Initiative Application Guide (LPQI AG): Информационный ресурс сообщества профессионалов в области устойчивого развития энергетики и энергосбережения. URL: http://leonardo-energy.ru/posobie-lpqi-ag/razdel-8-decentralizovannaya-generaciya-i-vozobnavlyaemye-istochniki-energii-2
- М. В. Каргиев. Распределенная генерация энергии с использованием возобновляемых источников энергии // Energy fresh.- № 1.-апрель 2010г
- http://www.dveuk.ru/press/2/2012–11–23_1.htm «Электроэнергия. Передача и распределение», № 6 (15), ноябрь-декабрь
- В. Я. Пейсахович. Особенности развития и функционирования малой энергетики. Б. Г. Санеев, И. Ю. Иванова, Т. Ф. Тугузова. Роль электростанций малой мощности в зонах децентрализованного энергоснабжения потребителей на востоке России. // УРАН Институт Народнохозяйственного Прогнозирования. Открытый семинар «Экономические проблемы энергетического комплекса» (семинар А. С. Некрасова), 123 заседание от 26.10.2011. — Москва, 2011г., С.6–39 URL: http://www.ecfor.ru/pdf.php?id=seminar/energo/z123
