Чистая электроэнергия на Камчатке

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

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

Таблица 3

Технико-экономические показатели ГЭС

Таблица 4

Расчёт эксплуатационной экономической характеристики

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.