В данной статье рассмотрены вопросы модернизации систем автономного энергоснабжения газопроводов. Проведен анализ использования альтернативных источников электроэнергии на основе ветроустановок. Приведен ряд примеров внедрения новых комбинированных систем автономного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии в магистральных газопроводах Российской Федерации.
Ключевые слова: ветроустановка, энергоэффективность, синхронный генератор.
Географическое положение Российской Федерации обуславливает наличие больших территорий с низкой плотностью населения, что предполагает необходимость их автономного электроснабжения. В качестве автономных источников энергии (АИЭ) здесь используются, в основном, дизельные электростанции и котельные на угле, мазуте или другом импортном топливе. Однако сегодня эти средства становятся все более убыточными и неблагоприятными для окружающей среды [1].
С другой стороны, в энергетике нашей страны и во всем мире имеется большой опыт создания и использования современных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в качестве альтернативы или в сочетании с гидроуглеродными [2].
Инновационные исследования по совершенствованию возобновляемых и комбинированных источников энергии в настоящее время не утратили своей актуальности. Более того, новая аппаратная база электромеханики, силовой электроники и микропроцессорной техники дополнительно стимулирует разработчиков к созданию высокотехнологичных, энергоэффективных, надежных и быстро окупаемых блоков и систем. Это особенно актуально для систем электроснабжения (ПЭС) маршрутных потребителей газотранспортных систем России, где высоки требования к надежности ПЭС, экологичности и обеспечению энергоэффективности.
Несмотря на большую историю проектирования и наличие государственных нормативных документов, недостаточно внимания уделяется исследованиям по повышению энергоэффективности, стабильности, экологической совместимости и надежности их работы.
Недавно утвержденные [1,2] нормативные акты Российской Федерации стимулируют поиск инновационных энергосберегающих технологий для объектов и потребителей различных отраслей промышленности (сельскохозяйственной, промышленной, газотранспортной и пр.).
В настоящее время доля ВИЭ в России составляет 0,6–0,8 % от объема внутреннего энергопотребления, в то время как в промышленно развитых странах она достигает 5–30 %. В то же время годовой ветроэнергетический потенциал России при скорости ветра 5–7 м/с в 2000 раз превышает ее сегодняшний объем производства. В отдельных районах, где трудно решить проблемы с электроснабжением: Крайний Север, побережья океанов, отдаленные районы и т. д. и эти регионы характеризуются низкой плотностью энергетической нагрузки, большим количеством мелких и распределенных потребителей (включая объекты газодобычи и транспорта), подключение которых к центральным сетям невыгодно, применение АИЭ является разумным, позволяя экономить топливо и улучшать экологические условия.
В настоящее время совершенствование набирает обороты, делая упор на экологичность и быструю окупаемость. Кроме того, ожидаемое повышение цен на природный газ является фактором в пользу развития генерирующих мощностей на основе АИЭ. В этих условиях целесообразность использования природного газа в качестве топлива существенно снижается даже для объектов газотранспортных предприятий.
Основными линейными потребителями (АРС) электроэнергии являются [3]:
— устройства электрохимической защиты,
— станции, управляемые линейной телемеханикой,
— радиорелейное оборудование связи,
— станции учета газа,
— газораспределительные станции (пункты),
— установка восстановления газа,
— дом оператора, дом работника трубопровода,
— вертолетные площадки и другие.
Формирование структуры современных дуговых ПЭС определяется их специфическими особенностями, при этом решающими являются значительная протяженность газопроводов и удаленность объектов от внешних источников питания и центральных сетей, а также небольшие потребности линейных потребителей в электроэнергии (2–40 кВт).
Надежность ПСС линейных потребителей является основным фактором, обеспечивающим стабильное и безаварийное состояние газотранспортных систем.
На сегодняшний день комбинированные ПС представляют собой наиболее предпочтительный вариант для линейных потребителей, поскольку они обладают достаточной надежностью и гибкостью, обеспечивая работу всех установок независимо от наличия топливного газа и сохраняя оптимальную мощность питания.
Независимое (автономное) электроснабжение с автономным источником питания, основанным на топливном газе, требует существенно меньших капитальных затрат, но имеет прямую зависимость от наличия топливного газа и необходимости контролировать состояние оборудования и режимы работы, автономные источники в настоящее время имеют высокую стоимость.
Наибольшее влияние на процесс выработки электроэнергии оказывают значения статических параметров, имеющих метеорологическую (климатическую) и технологическую природу: значение линейной скорости ветра; плотность ветрового воздуха, в зависимости от текущих значений атмосферного давления, и температуры воздуха; потребляемая мощность, включая электрическую и тепловую мощность потребителей.
Литература:
- Пужайло А. Ф. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций: моногр. / А. Ф. Пужайло и др. — Н. Новгород: Вектор ТиС, 2010. — 560 c.
- Пужайло А. Ф. Энергосбережение и автоматизация электрооборудования компрессорных станций: моног. / А. Ф. Пужайло и др. — Н. Новгород: Вектор ТиС, 2011. — Т. 2. — 664 c.
- Серебряков, А. В. Мониторинг электромеханической части ветроэнергетических установок / А. В. Серебряков // Главный энергетик. — 2013. — № 2. — С. 32–37
