Библиографическое описание:

Бутяков Н. А., Динмухаметов А. М., Ахметшин Р. С. Чистая электроэнергия на Камчатке // Молодой ученый. — 2015. — №4. — С. 135-139.

В данной статье рассмотрены энергетические проблемы Камчатского полуострова. Были проанализированы источники электроэнергии полуострова и сделаны выводы, что район не эффективно использует свои природные ресурсы.

Ключевые слова:прилив, отлив, Пенжинский залив, ПЭС, приливная электростанция, ТЭЦ, Камчатка, залив, мазут, газ, охотское море, гидротурбина.

 

Энергосистема Камчатки [3] наряду с энергосистемами Якутии, Магадана, Сахалина, Чукотки является изолированной. Это является основной особенностью энергосистемы Камчатки. Камчатская энергосистема функционирует на полуострове Камчатка на территории двух субъектов Российской Федерации: Камчатской области и Корякского автономного округа (КАО) и находится в управлении Акционерного общества «Камчатскэнерго». Камчатская энергосистема состоит из Центрального энергорайона, обеспечивающего централизованное электроснабжение юго-восточной части полуострова Камчатка и 10 изолированно работающих небольших энергоузлов, сформированных на базе Паужетской ГеоЭС, ДЭС Южных и Центральных электрических сетей и имеющих территориальное деление по границам муниципальных образований. Крупнейшими производителями электроэнергии на Камчатке являются работающие на мазуте ТЭЦ–1 (установленная мощность — 235 МВт) и ТЭЦ–2 (160 МВт), расположенные в Петропавловске–Камчатском; Мутновская ГеоЭС (установленная мощность 62 МВт); Толмачёвский каскад гидроэлектростанций (20 МВт); Паужетская ГеоЭС (12 МВт). Функционируют мощности малой энергетики: Быстринская гидроэлектростанция (1,7 МВт), ветровая электростанция в Алеутском районе (0,5 МВт). Основная масса энергоисточников Камчатского края работает на привозном топливе. В настоящее время на ТЭЦ и дизельных станциях вырабатывается 67,4 % электроэнергии, производимой в регионе. Тепловая энергия вырабатывается на двух ТЭЦ ОАО «Камчатскэнерго» в г. Петропавловске–Камчатском и котельных, имеющихся в каждом населенном пункте, находящихся в собственности ГУП «Камчатсккоммунэнерго», муниципальных предприятий коммунального хозяйства, промышленных предприятий, и на Быстринском и Паратунском промысловых участках геотермального теплоснабжения. Годовая потребность энергетических объектов в поставках топлива составляет 450тыс. т мазута, 25тыс. т дизельного топлива, 200тыс. т угля. [3]

Основные проблемы Камчатской энергосистемы:

-          Камчатка оторвана от остальной части России, имеет изолированную энергосистему, которая зависит от поставок с материка, так как камчатские ТЭЦ–1 и ТЭЦ–2 работают на мазуте. Топливо с учётом транспортных издержек обходится более чем в 300 долл. за тонну. В результате киловатт/час на полуострове — самый дорогой в России — свыше 3 руб.; все энергообъекты функционируют в сейсмоопасной зоне со сложными природно-климатическими условиями, поэтому Камчатка не входит и объективно не может входить в состав какой-либо объединённой энергосистемы России, в том числе и в энергосистему Дальнего Востока;

-          на полуострове не могут надёжно эксплуатироваться линии электропередачи высоких классов напряжения, что исключает возможность создания единой территориальной энергосистемы и вынуждает обеспечивать потребителей электроэнергией локальных энергоузлов, энергетический комплекс — один из определяющих факторов освоения промышленного потенциала края; его активное развитие — потенциальный стимул социально–экономического развития всего региона, так как Камчатский край создан 1 июля 2007 г. объединением двух глубоко дотационных регионов — Камчатской области и Корякского автономного округа; электропотребление Камчатки вышло к настоящему времени на стабильный уровень, не достигнув ещё, однако, уровня 1991 г.; в структуре потребления электроэнергии высока доля населения (38,1 %) и бюджетных организаций (22,8 %), в то время как доля промышленного потребления составляет всего 7 %; низкий платёжеспособный спрос потребителей, обусловленный низким доходом в расчёте на душу населения;

-          среди электростанций преобладают топливные (84 %) — это работающие на мазуте ТЭЦ в Центральном энергоузле и расположенные в изолированных энергоузлах дизельные электростанции. Доля электрических мощностей края на возобновляемых источниках энергии составляет 17 %, а объем произведённой на них электроэнергии в общем объёме производства — 33 %; Камчатка обладает уникальными запасами геотермальных и энергетических вод, из которых 60 источников имеют температуру свыше 60° С, что позволяет рассматривать их в качестве энергетического ресурса; главной проблемой энергетики Камчатки является устаревшее оборудование электростанций и электрических сетей, отслужившее расчётный срок эксплуатации. Половина установленного оборудования имеет возраст не менее 30 лет, причём более 60 % выработки электро– и теплоэнергии обеспечивается разнотипными энергоблоками небольшой мощности. В результате — значительный пережог топлива, увеличение затрат на ремонт и техническое обслуживание; разведанные запасы газа на полуострове составляют около 16 млрд м3, а предполагаемые объёмы достигают 49 млрд м3. Основные перспективы обнаружения месторождений нефти и газа связываются с Охотской нефтегазоносной провинцией, и особенно с её морской частью. По плотности ресурсов (до 50тыс. т на км2) эта акватория на Дальнем Востоке уступает лишь шельфу Северного Сахалина. Завершение строительства газопровода Соболево–Петропавловск–Камчатский позволит осуществить газоснабжение столицы края, а также перевести на газ камчатские ТЭЦ–1 и ТЭЦ–2 и котельные по пути газопровода; [4]

-          основные причины неэффективности камчатской энергетики –дорогой уголь и дорогое привозное топливо. Топливная составляющая в тарифе в полтора раза выше, чем в среднероссийском, и это основной удорожающий фактор. [3]

Одним из решений энергетической проблемы Камчатки является по-стройки приливной электростанций. В Пенжинской губе Охотского моря наблюдаются наиболее высокие приливы в Тихом океане, амплитуда кото-рых достигает 13,4 м. Приливы в заливе Шелихова являются суточными. Площадь бассейна Пенжинской губы составляет 20530 км². Таким образом, если считать усреднённой высотой прилива значение 10 м, то в среднем в бухте за сутки проходит 410,6 км³ воды, что в 20–30 раз превышает расход воды в устье крупнейшей реки Земли Амазонки. Пенжинские ПЭС [5] располагаются также в Охотском море в заливе Шелихова. При сужении губы в створе мысов Средний и Мамечинский прилив достигает 13,4 м, поэтому рассматриваются два створа, так называемый Северный створ при площади бассейна 6788 км2 и Южный (20 530 км2). Расчётная мощность составляет 35 ГВт, а выработка — 105 ТВт.ч для Северного (Мамеченского) и 100 ГВт, т. е. 300 ТВт.ч для Южного (Божедомского) створов. Сооружение ПЭС на Северном створе технически трудно. Длина Южного створа — 72 км. Общая мощность «южной» ПЭС (при 4400 агрегатах с мощностью каждого около 20 МВт) может составить 87 ГВт, а годовая выработка более 190 ТВт.ч. [1]

Для выполнения строительства Пенжинской ПЭС потребуется 65 млн м3 бетона и выполнения 160 млн м3 земляных работ.

Рис. 1. Южный и Северный створы Пенжинской ПЭС

 

По схематической карте климатического районирования территории России для строительства [7] (СНиП 23–01–99 «Строительная климатология) весь Пенжинский район полностью относится к району I, подрайону IА, а узкая полоса вдоль побережья к подрайону IГ.

Охотское море оказывает малое влияние на территорию района. Даже на побережье климат практически столь же континентален, как в глубинах района. Приморское положение выражено более прохладным летом и меньшим безморозным периодом. В прибрежной части преобладают ветра северо-восточного и восточного направлений. При определённых климатических условиях на побережье могут возникать штормы. Умеренно-континентальный климат характерен для территории Пенжинской низменности и Парапольского дола. Территория характеризуется холодной зимой и прохладным летом. Зимой осадков выпадает мало, оттепелей практически не бывает. Для районов с континентальным климатом характерна продолжительная, холодная зима. Средняя температура января колеблется от –24 до –26 °С. Лето короткое, средняя температура июля от +10 до +14 °С. Среднегодовая температура равняется –6,7°С (по данным метеостанции Каменское). Первые заморозки наблюдаются во второй декаде августа, а последние — в третьей декаде июня (по данным метеостанции Каменское).

На проектируемой ПЭС будут установлены гидроагрегаты типа PIT Caplan с прямоточными турбинами. Производителем гидроагрегатов служит чешская компания Mavel. Гидроагрегат шахтного исполнения с двойной регулировкой с обтекаемым пилоном — сверху открытой металлической шахтой, в которой находится мультипликатор и генератор. Использование мультипликатора упрощает обслуживание, и ремонт генератора без осушения проточной части в более сжатые сроки. В таком гидроагрегате механическая энергия вращающегося рабочего колеса переносится на вал мультипликатора и с него на вал генератора, где преобразуется в электрическую энергию. Конструкция турбины, по информации производителей, исключает проникновение масла в воду, что соответствует требованиям по экологии, имеющая турбину ПЛК 10 и гидрогенератор ВГС 800/110–52УХЛ4. Системой возбуждения для гидроагрегата служит СТС — 2П — 210–1100–2,5 — УХЛ4. Выбран силовой трансформатор марки ТДЦТН 80000/110.

Построим таблицу выработки электроэнергии за один прилив одного агрегата.

Таблица 1

Выработка электроэнергии за один прилив одного агрегата

2

1

5,2

4

1

10,4

6

1

15,6

8

1

20,8

10

1

26

12

1

31,5

 

За сутки один агрегат выработает

Рассчитаем годовую выработку электроэнергии,

                                                             (1)

Годовой расход электроэнергии на собственные нужды,

                                                                                                 (2)

Где – коэффициент расхода на собственные нужды

По формуле (2):

Годовой отпуск электроэнергии с шин ГЭС,

                                                                                      (3)

По формуле (3)

Таблица 2

Калькуляция себестоимости электроэнергии отпущенной с шин ГЭС

Наименование статей калькуляции

Годовые издержки И, тыс.руб.

Sотп

Структура себестоимости, %

1.

Расходы на оплату труда производственных рабочих

3510

1,1

8,5

2.

Отчисления на социальное страхование

912,6

0,28

2,2

3.

Амортизационные отчисления на содержание гидросооружений

29025

9,2

70,6

4.

Цеховые расходы

2902,5

0,92

7,06

5.

Общестанционные расходы

4752,75

1,5

11,5

 

Итого:

41102

13,06

100

 

Таблица 3

Технико-экономические показатели ГЭС

Наименование показателя

Основные обозначения

Единицы измерения

Величина

1.

Установленная мощность станции

МВт

125

2.

Число часов использования установленной мощности

час

4320

3.

Годовая выработка электроэнергии

315360

4.

Годовой отпуск электроэнергии

314729

5.

Удельные расходы электроэнергии на собственные нужды

631

6.

Капиталовложения в строительство станции

тыс. руб.

3375000

7.

Удельные капиталовложения

тыс. руб.

27000

8.

Удельная численность эксплуатационного персонала

чел/МВт

0,13

9.

Себестоимость отпущенной электроэнергии

копкВт∙ч

13,06

10.

Общие годовые издержки производства электроэнергии

тыс.руб.

41102

 

Таблица 4

Расчёт эксплуатационной экономической характеристики

Число часов использования установленной мощности hу, ч

1000

2000

3000

4000

5000

Себестоимость ,

32,9

16,5

10,9

8,2

6,6

 

Базовая стоимость капиталовложений составляет 3375000 тыс.руб. Годовая выработка электроэнергии составляет 315360 МВт∙ч. Себестоимость отпущенной электроэнергии составляет 13,06.коп/(кВт∙ч).

Вывод. Строительство Пенжинской ПЭС даст мощный экономический толчок в развитии Камчатского полуострова. Во первых это дешёвая и экологический чистая электроэнергия для населения, во вторых дополнительные мощности для развития производства, в третьих новые рабочие места.

 

Литература:

 

1.         Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki/ %CF %E5 %ED %E6 %E8 %ED %F1 %EA %E0 %FF_ %CF %DD %D1

2.         Гидроэлектростанции. Условия создания. Нормы и требования.. 2008.

3.         Состояние и особенности энергосистемы Камчатки http://www.kamlib.ru/resourses/suglobov.htm

4.         ОАО Камчатскэнерго. http://www.kamenergo.ru/doc.php?id=1876

5.         Основы гидроэнергетики. Горизонтальные поворотно-лопастные гидроагрегаты. URL: http://blog.rushydro.ru/

6.         Прилив и отлив. URL:http://ru.wikipedia.org/wiki/ %CF %F0 %E8 %EB %E8 % E2_ %E8_ %EE %F2 %EB %E8 %E2

7.         СНиП 23–01–99 Строительная климатология.

8.         Совет ветеранов энергетики http://www.npsve.ru/

9.         Состояние и особенности энергосистемы Камчатки. URL:http://www.kamlib.ru/resourses/suglobov.htm

10.     СТО 56947007–29.240.30.010–2008,Схемы электрические принципиальные распределительных устройств подстанций 35–750кВ, 2007.

11.     Электротехнический справочник. Т.2. М.: МЭИ, 2003.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle