В сравнение с европейските страни, където на обектите за разпределена генерация днес се пада почти 30% от цялото производство, в Русия по различни оценки делът на разпределената енергетика днес не надвишава 5-10%. Нека поговорим за шансовете на руската да навакса световните тенденции, а при потребителите — мотивацията да се движат в посока за независимо енергийно снабдяване.
Освен цифрите. Намери разликите
Разликите между системата на разпределената генерация на електрическа енергия в Русия и Европа в момента не се свеждат само до цифри — по същество това са напълно различни модели както по структура, така и от икономическа гледна точка. Развитието на разпределената генерация в нашата страна е имало мотиви, които са малко по-различни от тези, които стана основна движеща сила за подобен процес в Европа, стремяща се да компенсира недостига на традиционни видове горива, чрез включването на алтернативни източници на енергия (включително вторични енергийни ресурси) в енергийния баланс. В Русия въпросът за намаляване на разходите за закупуване на енергийни ресурси за потребителите в условия на планирана икономика и централизирано тарифообразуване дълго време е имал значително по-малка актуалност, затова за собствената електрическа генерация се е мислело основно в случаите, когато предприятието е било особено голям потребител на енергия и поради отдалечеността си е имало трудности с присъединяването към мрежите.
Според стандартите на разпределената енергетика, обектите със собствена генерация имали доста висока мощност — от 10 до 500 МВт (и дори повече) — в зависимост от нуждите на производството и с цел осигуряване на електрически ток и топлина за близките населени места. Понеже преносът на топлина на разстояния винаги носи значителни загуби, активно се строяха водогрейни котли за собствени нужди на предприятията и градовете. Освен това, собствените източници на енергия — независимо дали става въпрос за ТЕЦ или котли, се строяха на газ, мазут или въглища, а технологията на ВИЕ (възобновяеми източници на енергия), с изключение на хидроелектрически станции, и ВЕР (вторични енергийни ресурси) се прилагаха единично. Сега картината се променя: постепенно се появяват обекти за малка електрогенерация и в енергийния баланс, макар и в по-малка степен, се включват алтернативни източници на енергия.
На Запад много се прави за развитието на малката генерация, а напоследък широко се разпространява концепцията за виртуална електрическа станция (ВЭС). Това е система, която обединява по-голямата част от играчите на пазара на електрическа генерация — производители (от малки генератори на частни домакинства до когенерационни станции) и потребители (от жилищни сгради до големи промишлени предприятия). ВЭС регулира потреблението на енергия, изглаждайки пикове и преразпределяйки натоварванията в реално време, използвайки всички налични мощности на системата. Но подобна еволюция е невъзможна без стимулиране на пазара на разпределена генерация от страна на държавата и без съответните промени в законодателството.
В Русия, в условия на ожесточена конкуренция и монопол на централизирането на електроснабдяването, реализирането на излишъците от произведена електрическа енергия във външната мрежа остава, макар и решима, но далеч не проста задача по отношение на организацията и ценността на процеса. Следователно, в момента шансовете да стане пълноценен участник на пазара сред големите доставчици за обектите на разпределената енергетика са крайно малки.
Развитието на собственото генериране е безспорно в тренда днес. Основният фактор за неговия растеж е надеждността на енергийното снабдяване. Зависимостта от генериращи и мрежови компании увеличава рисковете за производителите. Повечето големи генерационни обекти в Русия са построени още по времето на СССР, а техният солиден възраст е видим. За индустриалния потребител прекратяването на електроснабдяването поради авария е риск от спиране на производството и очевидни загуби. Ако желанието да се намалят рисковете е придружено от икономически мотиви (определени главно от тарифната политика на регионалния доставчик) и инвестиционни възможности, собственото генериране оправдава разходите на 100%, и все повече индустриални предприятия днес са готови (или обмислят тази възможност) да тръгнат по този път.
Поради това, перспективите за развитие на разпределеното електрическо генериране „за собствени нужди“ в Русия са доста високи.
Собствено генериране. На кого е изгодно
Икономиката на всеки проект е строго индивидуална и се определя от множество фактори. Ако се опитаме да обобщим, то в регионите с по-голяма концентрация на генериращи мощности и индустриални предприятия, по-високи тарифи за електрическа енергия и топлина, собственото електрическо генериране е обективен шанс значително да се намалят разходите за закупуване на енергийни ресурси.
Сюда също трябва да се отнесат труднодостъпните и малонаселени региони със слабо развита или напълно отсъстваща инфраструктура на електрическите мрежи, където безспорно са най-високите тарифи за електричество.
В регионите, където има по-малко потребители и доставчици на електрическа енергия, а също така по-голямата част от генерираната електрическа енергия са ВЕЦ, тарифите са значително по-ниски, а икономиката на такива проекти в индустрията не винаги е печеливша. Въпреки това, за предприятия от определени отрасли, които имат възможност да използват алтернативно гориво, например, производствени отпадъци, собственото генериране може да бъде отлично решение. На изображението по-долу е ТЕЦ на отпадъци от дървообработващо предприятие.
Ако говорим за генериране на енергия за обществени нужди, обществени сгради и обекти на търговската и социалната инфраструктура, до неотдавна икономиката на подобни проекти в значителна степен се определяше от нивото на развитие на енергийния инфраструктура на региона и, не по-малко, от разходите за технологично присъединяване на потребителите на електрическа енергия. С развитието на тригенерационните технологии подобни ограничения фактически престанаха да бъдат определящи, а страничната или произвежданата топлина през летния период стана възможна за използване за нуждите на климатизацията, което значително повиши ефективността на енергийния център.
Тригенерация: електрическа енергия, топлина и студ за обекта
Тригенерацията е доста самостоятелно направление в развитието на малката енергетика. Тя се отличава с индивидуализъм, тъй като е насочена към задоволяване на нуждите на конкретния обект от енергийни ресурси.
Първият проект с концепцията за тригенерация беше разработен през 1998 г. в сътрудничество между Министерството на енергетиката на САЩ, националната лаборатория ORNL и производителят на АБХМ (абсорционно бромидно литиев охладително машина) BROAD и реализиран в САЩ през 2001 г. Тригенерацията се основава на използването на абсорбционни охладителни машини, които използват топлина като основен източник на енергия и позволяват производството на студ и топлина в зависимост от нуждите на обекта. В същото време използването на обикновени котли, както в когенерацията, в такава схема не е задължително условие.
Освен традиционната топлина и електрическа енергия, тригенерацията осигурява производството на студ в АБХМ (под формата на охладена вода) за технологични нужди или за климатизация на помещения. Процесът на производство на електрическа енергия по такъв или иначе се осъществява с големи загуби на топлинна енергия (например, с отработените газове от генераторите).
Включването на тази топлина в процеса на получаване на студ, от една страна, минимизира загубите, увеличавайки крайния КПД на цикъла, а от друга страна, позволява да се намали консумацията на електрическа енергия на обекта в сравнение с традиционните технологии за производство на студ с използването на парокомпресионни охладителни машини.
Възможността да се работи с различни източници на топлина (гореща вода, водна пара, отработени газове от генераторни установки, котли и печки, както и горива (природен газ, дизелово гориво и др.) позволява използването на АБХМ на абсолютно различни обекти, използвайки именно онзи ресурс, който е на разположение на предприятието.
Така, в индустрията може да се използва отпадната топлина:
А на обектите на градското стопанство, в търговски и обществени сгради са възможни различни комбинации от източници на топлина:
Тригенерационният енергийния център може да бъде изчислен и построен, в зависимост от нуждите от електрическа енергия, или да се основава на потреблението на студ от обекта. В зависимост от това кое от посочените е определящ критерий за потребителя. В първия случай оползотворяването на страничната топлина в АБХМ може да не е пълно, а във втория случай може да има ограничение по собствено генерираната електрическа енергия (компенсацията се извършва чрез закупуване на електричество от външната мрежа).
Къде е изгодна тригенерацията
Обхватът на приложение на технологията е доста широк: тригенерацията може да се впише добре както в концепцията на някакво обществено пространство (например, голям търговски център или сграда на летище), така и в енергийната инфраструктура на индустриално предприятие. Целесъобразността на внедряването на такива проекти и тяхната производителност зависят силно от местните условия, както икономически, така и климатични, а за индустриалните предприятия още и от цената на произведената продукция.
Първият и най-важен критерий е нуждата от студ. Най-разпространеното му приложение днес е климатизацията на обществени сгради. Това могат да бъдат както бизнес центрове, административни сгради, болнични и хотели, спортни обекти, търговско-развлекателни центрове и аквапаркове, музеи и изложбени павилиони, сгради на летища – с една дума, всички обекти, където едновременно присъстват множество хора, където за създаването на комфортен микроклимат е необходима система за централна климатизация.
Най-подходящото приложение на тригенерация за подобни обекти с площ от 20-30 хиляди кв. м (бизнес центрове със средни размери) достига до гигантски обекти с площ от стотици хиляди квадратни метра и дори повече (търговско-развлекателни комплекси и летища).
Но за такива обекти трябва да има търсене не само на студ и електрическа енергия, но и на топлоснабдяване. А топлоснабдяването е не само отопление на помещенията през зимата, но и целогодишно снабдяване на обекта с гореща вода за нуждите на ГВС. Колкото по-пълно се използват възможностите на тригенерационния енергийен център, толкова по-висока е неговата ефективност.
В целия свят съществуват множество примери за приложение на тригенерация в хотелската сфера, строителството и модернизацията на летища, учебни заведения, бизнес и административни комплекси, центрове за обработка на данни, а много примери има и в индустрията — текстилна, металургична, хранителна, химическа, целулозно-хартиена, машиностроителна и др.
Като пример ще дам един от обектите, за който в компанията «» разработваха концепцията за тригенерационен енергийен център.
При необходимост от електрическа енергия на промишлено предприятие от порядъка на 4 МВт (генерирани от две газови поршневи установки (ГПУ)), е необходимо охладителното снабдяване на ниво 2,1 МВт.
Студът се генерира от едно абсорбционно бромистолитиево хладилно звено, работещо на отработените газове от ГПУ. При това една ГПУ напълно покрива 100% от нуждите на АБХМ от топлина. Така, дори при работа на една ГПУ, заводът винаги е осигурен с необходимото количество студ. Освен това, при спиране на двете газови поршневи установки, АБХМ запазва способността да генерира топлина и студ, тъй като разполага с резервен източник на топлина — природен газ.
Тригенерационен енергиен център
В зависимост от нуждите на потребителя, от неговата категория и изискванията за резервиране, схемата на тригенерацията (представена на изображението по-долу) може да бъде много сложна и може да включва енергийни и водогрейни котли, котли-утилизатори, парни или газови турбини, пълноценна водоподготовка и т.н.
Но за относително малки обекти основната генерираща установка обикновено е газова турбина или поршнева установка (на газ или дизел) с относително малка електрическа мощност (1-6 МВт). Те произвеждат електрическа енергия и странична топлота от отпадните газове и гореща вода, които се оползотворяват в АБХМ. Това е минималният и достатъчен набор от основно оборудване.
Да, тук не може да се безпредметно без спомагателни системи: охладителна кула, помпи, станция за реагентна обработка на въртяща се вода за стабилизация, система за автоматизация и електрическо стопанство, което позволява използването на генерираната електрическа енергия за собствени нужди.
В повечето случаи тригенерационният център е самостоятелна сграда, контейнерни блокове или комбинация от тези решения, тъй като изискванията за разполагане на електропроизводственото и топлопроизводственото оборудване леко се различават.
Електрическото генериращо оборудване е достатъчно стандартизирано, за разлика от АБХМ, въпреки че е технически по-сложно. Сроковете за неговото производство могат да варират от 6 до 12 месеца и дори повече.
Средният срок за производство на АБХМ е 3-6 месеца (в зависимост от производителността на охлаждане, от количеството и типовете нагревателни източници).
По правило производството на спомагателно оборудване не би надвишавало същите срокове, така че общата продължителност на изпълнение на проекта за строителство на тригенерационен енергийен център средно е 1,5 години.
Резултат
Първо, тригенерационният център позволява да се намали броя на доставчиците на енергия до един – доставчик на газ. Изключвайки закупуването на електрическа енергия и топлина, може, преди всичко, да се изключат всякакви рискове, свързани с прекъсвания в енергоснабдяването.
Работата на топлина с използването на относително евтина "излишна енергия" намалява разходите за произвеждана електрическа енергия и топлина в сравнение с покупката им. А целогодишното натоварване на генериращите мощности по топлина (зимата за отопление, лятото - за климатизация и технологични нужди) позволява да се осигури максимална ефективност. Разбира се, както и за други проекти, основното условие е разработването на правилната концепция и нейната технико-икономическа обосновка.
Допълнителни предимства са екологичността. Чрез използването на отпадъчните газове за произвеждане на полезна енергия намаляваме емисиите в атмосферата. Освен това, за разлика от традиционните технологии за охлаждане, при които се използват амоняк и фреони, АБХМ използва вода като хладилен агент, което също така минимизира екологичното влияние.
Източник: habr.com
