В сравнение с европейските страни, където обектите на разпределената генерация в момента представляват почти 30% от цялото производство, в Русия делът на разпределената енергетика според различни оценки е днес не повече от 5-10%. Нека поговорим за шансовете на руската да настигне световните тенденции, а на потребителите — да имат мотивация да се стремят към независимо енергийно снабдяване.
Освен цифрите. Намерете разликите
Разликите между системата за разпределена генерация на електрическа енергия в Русия и Европа в момента не се свеждат само до цифри — по същество това са съвсем различни модели както по структура, така и от икономическа гледна точка. Развитието на разпределената генерация в нашата страна имаше мотиви, които са малко различни от тези, които станаха основна движеща сила за подобен процес в Европа, желаеща да компенсира недостигна на традиционни източници на горива, чрез включване на алтернативни източници на енергия (включително вторични енергийни ресурси) в енергийния баланс. В Русия обаче въпросът за намаляване на разходите за закупуване на енергийни ресурси за потребителите в условията на планова икономика и централизирано тарифообразуване дълго време беше значително по-малко актуален, затова за собствена електрогенерация се мислеше основно в случаите, когато предприятието беше особено голям потребител на енергия и поради отдалечеността си имаше трудности с присъединяването към мрежите.
Според стандартите на разпределената енергетика, обектите със собствено производство имаха доста висока мощност – от 10 до 500 МВт (и дори повече) – в зависимост от нуждите на производството и с цел да осигурят електричество и топлинна енергия на близките населени места. Тъй като предаването на топлина на разстояние винаги е свързано със значителни загуби, активно се изграждаха водогрейни котелни за собствените нужди на предприятията и градовете. Освен това, собствените енергийни източници – било то ТЕЦ или котелни, се изграждаха на газ, мазут или въглища, а технологиите за възобновяеми източници на енергия (ВИЕ), с изключение на хидроелектрическите станции, и вторичните енергийни ресурси (ВЕР) се прилагаха в единични случаи. В момента картината се променя: постепенно се появяват обекти за малка електрическа генерация 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 през последните години широко се разпространи концепцията за виртуална електростанция (ВЕС). Това е система, която обединява голяма част от участниците на пазара на електрическа генерация – производители (от дребни генератори на частни домове до когенерационни станции) и потребители (от жилищни сгради до големи индустриални предприятия). ВЕС регулира потреблението на енергия, изглаждайки пиковете и преразпределяйки натоварванията в реално време, използвайки всички налични за тази цел 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 жестока конкуренция и монопол на централизираното електроснабдяване реализирането на излишъците от произведената електрическа енергия във външната мрежа остава, макар и решима, но далеч не проста задача от гледна точка на организацията и цената на процеса. Затова в момента шансовете да станат пълноценен участник на пазара сред големите доставчици за обектите на разпределената енергетика са крайно малки.
Все пак, развитието на собствената генерация днес определено е на мода. Основният фактор за нейния растеж е надеждността на електрозахранването. Зависимостта от генериращи и мрежови компании повишава рисковете за производителите. Повечето големи генерационни обекти в Русия са построени още по времето на СССР, и тяхната значителна възраст се усеща. За индустриалния потребител прекъсването на електрозахранването в резултат на авария — това е риск от спиране на производството и очевидни загуби. Ако желанието за намаляване на рисковете е придружено от икономически мотиви (определяни основно от тарифната политика на регионалния доставчик) и възможности за инвестиции, собствената генерация напълно оправдава себе си, и все повече индустриални предприятия днес са готови (или обмислят тази възможност) да поемат по този път.
Следователно, перспективите на разпределената електрическа генерация „за собствени нужди“ в Русия са сравнително високи.
Собствена генерация. Кому е изгодна.
Икономиката на всеки проект е строго индивидуална и зависи от множество фактори. Ако се опитаме да обобщим, то в регионите с по-голямо струпване на генериращи мощности и индустриални предприятия, по-високи тарифи за електрическа енергия и топлина, собствената електрическа генерация е обективен шанс значително да намали разходите за закупуване на енергийни ресурси.
Тук следва да се включат труднодостъпни и малонаселени региони с слабо развита или въобще отсъстваща инфраструктура на електрическите мрежи, където, безусловно, тарифите за електричество са най-високи.
В регионите, където има по-малко потребители и доставчици на електрическа енергия, а също така голям дял от произвежданата електрическа енергия представляват ВЕЦ, тарифите са забележимо по-ниски, и икономиката на такива проекти в индустрията не винаги е печеливша. Въпреки това за предприятия в определени отрасли, които имат възможност да използват алтернативно гориво, например, отпадъци от производството, собствената генерация може да бъде отличен вариант. Така, на изображението по-долу – ТЕЦ на отпадъци от дървообработващо предприятие.
Ако говорим за генерация за обществени нужди, обществени сгради и обекти от търговската и социалната инфраструктура, то до неотдавна икономиката на подобни проекти в значителна степен се определяше от нивото на развитие на енергийната инфраструктура на региона и, в не по-малка степен, от цената на технологичното присъединяване на потребителите на електрическа енергия. С развитието на тригенерационните технологии подобни ограничения фактически престанаха да бъдат определящи, а страничното или произвеждано топло през летния период стана възможно да се използва за нуждите на климатизацията, което значително повиши ефективността на енергийния център.
Тригенерация: електрическа енергия, топлина и студ за обекта
Тригенерацията е сравнително самостоятелно направление в развитието на малката енергетика. Тя се отличава с индивидуализъм, тъй като е насочена към задоволяване на нуждите на конкретен обект от енергийни ресурси.
Първият проект с концепция за тригенерация беше разработен през 1998 година в резултат на съвместните усилия на Министерството на енергетиката на САЩ, Националната лаборатория ORNL и производителя на АБХМ (абсорционно бромистолитиевий хладилен машина) BROAD и реализиран в САЩ през 2001 година. Тригенерацията се основава на използването на абсорбционни хладилни машини, които като основен източник на енергия използват топлина и позволяват получаването на студ и топлина в зависимост от нуждите на обекта. При това, използването на обикновени котли, както в когенерацията, в такава схема не е задължително.
В допълнение към традиционната топлина и електричеството, тригенерацията осигурява производството на студ в АБХМ (под формата на охладена вода) за технологични нужди или за климатизация на помещенията. Процесът на производство на електрическа енергия по един или друг начин протича с големи загуби на топлинна енергия (например, с отработените газове от генераторните машини).
Включването на тази топлина в процеса на получаване на студ, от една страна, минимизира загубите, повишавайки крайния КПД на цикъла, а от друга страна, позволява да се намали потреблението на електрическа енергия на обекта в сравнение с традиционните технологии за производство на студ с използването на парокомпресионни хладилни машини.
Възможността да се работи с различни източници на топлина (гореща вода, водна пара, отработени газове от генераторни инсталации, котли и печки, както и горива (природен газ, дизелово гориво и др.) позволява използването на АБХМ в абсолютно различни обекти, като се използва точно този ресурс, който е на разположение на предприятието.
Така в промишлеността може да се използва отпадна топлина:
А на обектите на градското стопанство, в търговски и обществени сгради, са възможни различни комбинации от източници на топлина:
Тригенерационният енергийен център може да се проектира и изгражда в зависимост от нуждите от електрическа енергия, или пък може да се основава на потреблението на студ в обекта. Виждайки кое от посочените е определящият критерий за потребителя. В първия случай оползотворяването на вторичната топлина в АБХМ може да не е пълно, а във втория случай може да има ограничение по отношение на собствено генерираната електрическа енергия (допълнението става чрез закупуване на електричество от външната мрежа).
Къде е изгодна тригенерацията
Обхватът на приложение на технологията е много широк: тригенерацията може да бъде вградена и в концепцията на някакво обществено пространство (например, голям търговски център или сграда на летище), и в енергийна инфраструктура на промишлено предприятие. Целесъобразността на внедряването на такива проекти и тяхната производителност зависят значително от местните условия както икономически, така и климатични, а за промишлените предприятия още и от цената на произвежданата продукция.
Първият и най-важен критерий е потребността от студ. Най-разпространеното му приложение днес е климатизацията на обществени сгради. Това могат да бъдат бизнес центрове, административни сгради, болници и хотелски комплекси, спортни обекти, търговско-развлекателни центрове и аквапаркове, музеи и изложбени павилиони, сгради на летища – с една дума, всички обекти, където едновременно се намират много хора, където за създаването на комфортен микроклимат е необходима система за централно климатизиране.
Най-разумно е прилагането на АБХМ за подобни обекти с площ от 20-30 хил. кв. м (бизнес център среден размер) и стигайки до гигантски обекти с площ от стотици хиляди квадратни метра и още 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. Освен това топлоснабдяването не е 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 хотелиерството, строителството и модернизацията на летища, образователни институции, бизнес и административни комплекси, центрове за обработка на данни, а също така в индустрията — текстилна, металургична, хранителна, химическа, целулозно-хартиена, машиностроителна и т.н.
Като пример ще дам един от обектите, за който в компанията «» разработваха концепция за тригенерационен енергиен център.
При нужда от електрическа енергия на промишлено предприятие от порядъка на 4 МВт (произвеждани от две газопоршневи установки (ГПУ)), е необходимо студоснабдяване на ниво 2.1 МВт.
Студът се генерира от една абсорбционна бромистолитиева охладителна машина, работеща на отработените газове на ГПУ. При това една ГПУ изцяло покрива 100% от нуждите на АБХМ от топлина. По този начин, дори при работа на една ГПУ, заводът винаги е осигурен с необходимо количество студ. Освен това, дори когато и двете газопоршневи установки не работят, АБХМ запазва способността си да генерира топлина и студ, тъй като има резервен източник на топлина — природен газ.
Тригенерационен енергиен център
В зависимост от нуждите на потребителя, от неговата категория и изисквания за резервиране, схемата на тригенерация (представена на изображението по-долу) може да бъде много сложна и да включва енергийни и водогрейни котли, котли-утилизатори, парни или газови турбини, пълно водоподготовка и т.н.
Но за относително малки обекти основната генерираща инсталация обикновено е газова турбина или поршнева установка (на газ или дизел) с сравнително малка електрическа мощност (1-6 МВт). Те произвеждат електрическа енергия и странично топло от отпадни газове и гореща вода, които се използват в АБХМ. Това е минималният и достатъчен набор от основно оборудване.
Да, тук не може да се мине без помощни системи: охладителна кула, помпи, станция за реактивна обработка на циркулираща вода за нейното стабилизиране, система за автоматизация и електрическо стопанство, която позволява да се използва 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 електрическо и топлогенериращо оборудване леко се различават.
Електрическото генериращо оборудване е сравнително стандартизирано, за разлика от АБХМ, въпреки че е технически по-сложно. Сроковете за производство му могат да варират от 6 до 12 месеца и дори повече.
Средният срок за производство на АБХМ е 3-6 месеца (в зависимост от студеното производство, от броя и типовете нагревателни източници).
Обикновено производството на помощно оборудване няма да надвишава същите срокове, така че общата продължителност на реализиране на проект за строителство на тригенерационен енергицентър в средно състояние е 1,5 години.
Резултат
На първо място, тригенерационният център ще позволи да се намали броят на доставчиците на енергия до един - доставчик на газ. Изключвайки покупката на електрическа енергия и топлина, може, най-вече, да се избегнат всякакви рискове, свързани с прекъсвания в енергоснабдяването.
Работата с топлина, използваща относително евтина "излишна енергия", намалява цената на произведената електрическа енергия и топлина в сравнение с нейното закупуване. А целогодишното натоварване на генериращите мощности за топлина (зимата за отопление, лятото - за климатизация и технологични нужди) осигурява максимална ефективност. Разбира се, както и за други проекти, основното условие е разработката на правилната концепция и нейното техникономическо обоснование.
Допълнителните предимства включват екологичност. Използвайки отровните газове за производство на полезна енергия, ние намаляваме емисиите в атмосферата. Освен това, за разлика от традиционните технологии за производство на студ, при които хладилните агенти са амоняк и фреони, АБХМ използва вода като хладилен агент, което също така минимализира екологичното натоварване.
Източник: habr.com
