В условиях нарастающего интереса к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) на глобальном уровне в статье рассматривается перспектива внедрения распределенной генерации в Республике Казахстан. Также проведен анализ существующего опыта в мире.
Как и другие энергетические объекты, объекты распределенной генерации требуют рассмотрения вопроса о размещении для получения разрешений и согласований, необходимых для строительства и эксплуатации. Выбор оптимальных площадок для размещения объектов генерации — сложная задача, включающая множество экологических, экономических и социальных ограничений и факторов, связанных с существующими центральными электростанциями, подстанциями, линиями электропередачи и распределения, сетями энергосистемы и т. д. В статье описаны возникающие проблемы и комплексное решение технических вопросов интеграции распределенной генерации в распределительные сети в Казахстане.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, распределенная генерация, развитие.
In the context of growing interest in renewable energy sources (RES) at the global level, the article considers the prospect of implementation of distributed generation in the Republic of Kazakhstan. It also analyzes the existing experience in the world.
Like other energy facilities, distributed generation facilities require consideration of location for obtaining permits and approvals necessary for construction and operation. Selection of optimal sites for the location of generation facilities is a complex task, including many environmental, economic, and social constraints and factors related to existing central power plants, substations, transmission and distribution lines, power system networks, etc. The article describes emerging problems and complex solution of technical issues of integration of distributed generation into distribution networks in Kazakhstan.
Keywords: renewable energy sources, distributed generation, development.
Введение
На фоне глобальных усилий по борьбе с изменением климата, правительства и частный сектор активно инвестируют в развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Согласно отчетам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), в последние годы доля ВИЭ в мировом производстве электроэнергии растет ускоренными темпами, в основном за счет снижения стоимости технологий и улучшения инфраструктуры для интеграции ВИЭ в существующие энергосети. Согласно их отчету в 2022 году произошел один из самых значительных ростов мощностей возобновляемой энергетики — в мире появилось почти 295 ГВт ВИЭ, что увеличило объем возобновляемой энергетики на 9,6 % и обеспечило беспрецедентный вклад в 83 % глобального прироста мощности, в основном за счет роста солнечной и ветровой энергетики и дальнейшего вывода из эксплуатации электростанций на ископаемом топливе в нескольких крупных странах [1].
ВИЭ становятся все более популярными благодаря своим экологическим и экономическим преимуществам. Этот рост интереса к ВИЭ стимулирует развитие новых технологий и методов их интеграции в энергосистему. Одним из таких методов является распределенная генерация, которая позволяет генерировать электроэнергию ближе к месту её потребления, улучшая эффективность и надежность энергоснабжения. Благодаря этому РГ становится ключевым компонентом устойчивых и гибких энергосистем, обеспечивая более широкое применение ВИЭ.
- Принципы распределенной генерации
Распределенная генерация (РГ), также районная/децентрализованная энергия, — это производство и хранение электроэнергии, осуществляемое различными небольшими устройствами, подключенными к сети или распределительной системе, называемыми распределенными энергетическими ресурсами (РЭР) [2].
Распределенная генерация может использоваться изолированно, обеспечивая локальный спрос потребителя, или интегрированно, поставляя энергию в остальную часть электрической системы (Рисунок 1).
Рис. 1. Распределенная генерация
Распределенная генерация может обеспечить преимущества как для потребителей, так и для коммунальных служб, особенно в местах, где центральная генерация невозможна или где есть недостатки в системе передачи.
Основными преимуществами, ожидаемыми от подключения РГ к электрической системе, являются:
— Снижение затрат на передачу электроэнергии за счет размещения генерации ближе к нагрузке.
— Сокращение времени строительства и инвестиционных затрат на небольшие станции.
— Соответствие политике дерегулирования и конкуренции в отрасли.
Сложившиеся системы электроснабжения, как правило, опираются на централизованную генерацию на крупных электростанциях, которые часто находятся на некотором расстоянии от места потребления. Большая часть этой генерации обеспечивается станциями, работающими на ископаемом топливе, а электроэнергия транспортируется по линиям электропередач в «пассивные» распределительные сети, которые доставляют электроэнергию конечному потребителю. Оптимальное распределение РГ можно рассматривать как оптимальную компенсацию активной мощности, подобно распределению конденсаторов для компенсации реактивной мощности.
В данной ситуации внедрение районной/децентрализованной энергией является большой возможностью для Казахстана.
- Анализ потенциала возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Казахстане
В Казахстане имеется значительный потенциал для развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в различных регионах страны. Солнечный потенциал (>800 МВт) особенно высок в южных и юго-восточных регионах, таких как Южно-Казахстанская и Алматинская области, где среднее количество солнечных часов в году составляет более 2500 часов [3]. Особенно перспективными являются районы вокруг городов Шымкент, Тараз и Алматы. Этот регион также характеризуется низкими облачными покровами, что способствует более эффективному использованию солнечной энергии.
Ветровой (>300 МВт) потенциал преобладает в северных и западных регионах Казахстана, особенно в областях Актюбинская, Атырауская и Мангистауская. Здесь средние скорости ветра достигают 5–6 м/с на высоте в 50 метров, что делает эти регионы подходящими для развертывания ветряных электростанций. Также следует отметить, что ветровой потенциал может быть значительным в районах Каспийского моря и в степных районах, где скорость ветра может превышать 7 м/с [3].
Исследование тенденций развития ВИЭ в Казахстане свидетельствует о растущем интересе к этому направлению в последние годы. Страна активно инвестирует в развитие солнечной и ветровой энергетики, осознавая их ключевую роль в обеспечении энергетической безопасности и устойчивого развития. Например, правительство Казахстана утвердило стратегический план по развитию ВИЭ, который предусматривает значительное увеличение доли ВИЭ в энергобалансе страны к 2050 году [4].
Этот стратегический подход позволяет стране диверсифицировать свою энергетическую систему, снижая зависимость от традиционных источников энергии, таких как уголь и газ. Кроме того, развитие ВИЭ способствует сокращению выбросов парниковых газов и других загрязнений в атмосферу, что в свою очередь способствует улучшению экологической ситуации в стране.
- Практические примеры и перспективы развития ВИЭ в системах распределенной генерации
На территории Казахстана реализованы ряд успешных проектов интеграции ВИЭ в распределенные системы генерации. Некоторые из них включают:
1. Зеленые крыши с солнечными панелями:
— В городах Алматы и Нур-Султан (Астана) успешно реализованы проекты установки солнечных панелей на крышах зданий. Эти системы не только обеспечивают энергией сами здания, но и подают избыток электроэнергии в местные сети.
2. Солнечные и ветровые парки в отдаленных регионах:
— В различных отдаленных районах, таких как Кызылординская и Мангистауская области, строятся солнечные и ветровые электростанции. Эти проекты способствуют снижению зависимости от централизованных энергосистем и обеспечивают устойчивое энергоснабжение в местных сообществах.
3. Проект «Солнечная столица» [5]:
— В рамках данного проекта в Алматы и Нур-Султане развивается солнечная энергетика как часть стратегии по снижению выбросов углерода и содействию устойчивому развитию городов.
Эти успешные проекты демонстрируют потенциал ВИЭ для укрепления энергетической независимости и устойчивого развития Казахстана. Они также подчеркивают растущее внимание к внедрению ВИЭ в РГ на местном уровне.
Для обеспечения устойчивого и энергетически эффективного развития Казахстана следует уделить внимание следующим прогнозам и рекомендациям по развитию и расширению использования ВИЭ:
1. Диверсификация источников энергии:
— Прогнозы свидетельствуют о росте потребления энергии в стране, поэтому диверсификация источников энергии, включая солнечную, ветровую, гидроэнергетику и другие ВИЭ, поможет сократить зависимость от традиционных источников и обеспечить устойчивость энергетической системы.
2. Стимулирование инвестиций в ВИЭ:
— Рекомендуется продолжить развитие стимулирующих мер, таких как налоговые льготы и государственные субсидии для инвесторов в области ВИЭ. Это поможет привлечь частные инвестиции и ускорить развертывание ВИЭ в стране.
3. Улучшение инфраструктуры и сетевых возможностей:
— Для эффективной интеграции ВИЭ необходимо модернизировать существующую энергетическую инфраструктуру и развивать сетевые возможности для передачи и распределения энергии из ВИЭ. Инвестиции в сетевую инфраструктуру помогут преодолеть технические препятствия и обеспечить надежное подключение ВИЭ к сети.
4. Обучение и подготовка кадров:
— Важно инвестировать в обучение и подготовку квалифицированных кадров в области ВИЭ.
5. Поддержка научных исследований и разработок:
— Продолжение научных исследований и разработок в области ВИЭ поможет совершенствовать технологии, снижать стоимость производства и повышать эффективность ВИЭ.
Принятие этих прогнозов и реализация рекомендаций помогут Казахстану добиться устойчивого и энергетически эффективного развития, укрепить его позиции на мировом рынке энергетики и снизить негативное воздействие на окружающую среду.
- Интеграция ВИЭ в распределенные системы генерации Казахстана
Интеграция ВИЭ в системы распределенной генерации (РГ) в Казахстане включает в себя несколько этапов и соображений, характерных для уникального энергетического ландшафта и политической среды страны:
- Оценка возобновляемых ресурсов: Казахстан обладает значительным потенциалом возобновляемых источников энергии, особенно солнечной и ветровой. Детальная оценка и картирование этих ресурсов имеют решающее значение для определения оптимальных мест для установки ВИЭ.
- Развитие вспомогательной инфраструктуры: Важное значение имеет создание и модернизация инфраструктуры для поддержки ВИЭ модернизация энергосистемы для работы с РГ и интеграция современных систем учета. Это включает в себя инвестиции в технологии «умных сетей» для эффективного управления переменными энергопоступлениями.
- Внедрение накопителей энергии: Учитывая непостоянство солнечной и ветровой энергии, внедрение решений по хранению энергии, таких как аккумуляторные системы, жизненно важно для баланса спроса и предложения, обеспечивая стабильное и надежное энергоснабжение.
- Политика и нормативно-правовая база: Казахстан добился успехов в создании благоприятной нормативно-правовой базы для ВИЭ, включая льготные тарифы и аукционы для проектов по возобновляемым источникам энергии. Дальнейшее совершенствование этой политики, а также оптимизация процессов выдачи разрешений и стандартов подключения к сетям будут способствовать интеграции ВИЭ в системы РГ.
Сосредоточив внимание на этих направлениях, Казахстан сможет эффективно интегрировать возобновляемые источники энергии в системы распределенной генерации, повышая энергетическую безопасность, сокращая выбросы парниковых газов и способствуя устойчивому развитию.
Заключение
В заключении статьи можно подвести основные выводы и перспективы развития данной области. Казахстан обладает значительным потенциалом возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, особенно в отдаленных регионах. Этот потенциал можно успешно использовать для устойчивого и энергетически эффективного развития страны. В стране уже реализованы успешные проекты интеграции ВИЭ в распределенные системы генерации, что демонстрирует возможности и перспективы данной области. Эти проекты не только способствуют диверсификации энергетического сектора, но и улучшают качество жизни местных сообществ.
Для дальнейшего развития ВИЭ в системах РГ необходимо разработать и реализовать стратегические меры, такие как стимулирование инвестиций, совершенствование законодательства, модернизация инфраструктуры и подготовка кадров.
В целом, интеграция возобновляемых источников энергии в системы распределенной генерации в Казахстане является важным элементом его энергетической стратегии, способствующим устойчивому развитию страны и созданию благоприятных условий для экономического и экологического роста.
Литература:
- IRENA (2023), Renewable capacity statistics 2023, International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi.
- Hansen, C. J. An economic evaluation of small-scale distributed electricity generation technologies / C. J. Hansen, J. Bower. — Текст: непосредственный // Oxford Institute for Energy Studies & Dept. of Geography. — 2004. — №. — С. 59.
- Лалджебаев, М. Возобновляемые источники энергии в Центральной Азии: потенциал, использование, перспективы и барьеры / М. Лалджебаев, Р. Исаев, А. Саухимов. — Текст: непосредственный //. — Бишкек: УЦА, 2022. — С. Доклад 71.
- Стратегии и программы — официальный сайт Президента Республики Казахстан. — Текст: электронный // Официальный сайт Президента Республики Казахстан: [сайт]. — URL: https://www.akorda.kz/ru/official_documents/strategies_and_programs (дата обращения: 01.05.2024).
- Астана — столица Казахстана: специальные проекты. — Текст: электронный // Портал “История Казахстана” — всё о Казахстане: [сайт]. — URL: https://e-history.kz/ru/projects/show/23500 (дата обращения: 01.05.2024).
