Jämfört med europeiska länder, där distribuerade produktionsanläggningar för närvarande står för nästan 30% av all produktion, i Ryssland, enligt olika uppskattningar, är andelen distribuerad energi idag inte mer än 5-10%. Låt oss prata om huruvida den ryska har en chans komma ikapp med globala trender och konsumenter motiveras att gå mot oberoende energiförsörjning.
Förutom siffror. Hitta skillnaderna
Skillnaderna mellan det distribuerade kraftgenereringssystemet i Ryssland och Europa är idag inte begränsade till siffror – i grund och botten är det helt olika modeller både i struktur och ur ekonomisk synvinkel. Utvecklingen av distribuerad produktion i vårt land hade motiv som var något annorlunda än de som blev den främsta drivkraften bakom en liknande process i Europa, som försökte kompensera för bristen på traditionella typer av bränsle genom att involvera alternativa energikällor (inklusive sekundära energiresurser) i energibalansen. I Ryssland var frågan om att minska kostnaderna för att köpa energiresurser för konsumenter inom ramen för en planekonomi och centraliserade tariffer betydligt mindre relevant under lång tid, så intern kraftproduktion övervägdes främst i fall där ett företag var en särskilt stor konsument av energi och, på grund av sin avlägset läge, hade svårt att ansluta till nätet.
Enligt standarden för distribuerad energi hade anläggningarna för sin egen produktion en ganska hög kapacitet - från 10 till 500 MW (och ännu högre) - beroende på produktionens behov och i syfte att förse närliggande bosättningar med el och värme. Eftersom värmeöverföring över avstånd alltid är förknippad med betydande förluster, var det aktiv konstruktion av varmvattenpannhus för behoven hos företag och städer. Dessutom byggdes egna energikällor - oavsett om det är termiska kraftverk eller pannhus - på gas, eldningsolja eller kol, och förnybar energiteknik, med undantag för vattenkraftverk, och sekundära energiresurser (SER) användes i isolerade fall. Nu håller bilden på att förändras: småskaliga kraftproduktionsanläggningar dyker gradvis upp och alternativa energikällor ingår i energibalansen, om än i mindre utsträckning.
I väst görs mycket för att utveckla småskalig produktion och nyligen har konceptet med ett virtuellt kraftverk (VPP) blivit utbrett. Detta är ett system som förenar majoriteten av aktörerna på elproduktionsmarknaden – producenter (från små privata hushållsproducenter till kraftvärmeverk) och konsumenter (från bostadshus till stora industriföretag). Vindkraftverket reglerar energiförbrukningen genom att jämna ut toppar och omfördela laster i realtid, med all tillgänglig systemkapacitet. Men en sådan utveckling är omöjlig utan stimulering av marknaden för distribuerad produktion av staten och utan motsvarande förändringar i lagstiftningen.
I Ryssland, under förhållanden med hård konkurrens och monopol på centraliserad kraftförsörjning, förblir försäljningen av överskottsproducerad el till det externa nätet, även om den är lösbar, en långt ifrån enkel uppgift när det gäller organisationen och kostnaden för processen. Därför är chanserna för närvarande extremt små att bli en fullvärdig marknadsdeltagare bland stora leverantörer av distribuerade energianläggningar.
Ändå är utvecklingen av vår egen generation verkligen i trend idag. Huvudfaktorn i dess tillväxt är tillförlitligheten i energiförsörjningen. Beroendet av el- och nätbolag ökar riskerna för producenterna. De flesta av de stora kraftproduktionsanläggningarna i Ryssland byggdes under sovjettiden och deras betydande ålder gör sig gällande. För en industrikonsument innebär ett strömavbrott på grund av en olycka risk för produktionsstopp och uppenbara förluster. Om önskan att minska riskerna åtföljs av ekonomiska motiv (som huvudsakligen bestäms av den regionala leverantörens tariffpolicy) och investeringsmöjligheter, så motiverar den interna produktionen sig själv till 100%, och fler och fler industriföretag är idag redo (eller överväger en sådan möjlighet) att följa denna väg.
Därför är utsikterna för utveckling av distribuerad elproduktion "för egna behov" i Ryssland ganska höga.
Egen generation. Vem tjänar på det?
Ekonomin för varje projekt är strikt individuell och bestäms av många faktorer. Om vi försöker generalisera så mycket som möjligt, så i regioner med en högre koncentration av produktionskapacitet och industriföretag, högre tariffer för el och värme, är egen elproduktion en objektiv chans att avsevärt minska kostnaderna för att köpa energiresurser.
Hit hör även svåråtkomliga och glesbefolkade regioner med dåligt utvecklad eller obefintlig elnätsinfrastruktur, där eltarifferna utan tvekan är de högsta.
I regioner där det finns färre konsumenter och leverantörer av el, och där en större del av den producerade elen kommer från vattenkraftverk, är tarifferna betydligt lägre och ekonomin för sådana projekt inom industrin är inte alltid fördelaktig. För företag i vissa branscher som har möjlighet att använda alternativa bränslen, såsom produktionsavfall, kan dock egen produktion vara en utmärkt lösning. Så på bilden nedan finns ett värmekraftverk som körs på avfall från en träbearbetningsanläggning.
Om vi talar om produktion för kommunala behov, offentliga byggnader och kommersiella och sociala infrastrukturanläggningar, så bestämdes fram till nyligen ekonomin för sådana projekt till stor del av utvecklingsnivån för regionens energiinfrastruktur och, i inte mindre utsträckning, kostnaden för teknisk anslutning av elkonsumenter. Med utvecklingen av trigenerationsteknologier har sådana begränsningar i praktiken upphört att vara avgörande, och den sekundära eller genererade värmen under sommarperioden kan nu användas för luftkonditioneringsändamål, vilket avsevärt har ökat effektiviteten hos energicentraler.
Trigeneration: el, värme och kyla för anläggningen
Trigeneration är en ganska självständig riktning i utvecklingen av småskalig energi. Det kännetecknas av individualism, eftersom det är fokuserat på att tillfredsställa behoven hos ett specifikt objekt för energiresurser.
Det allra första projektet med trigenereringskonceptet utvecklades 1998 av gemensamma ansträngningar från det amerikanska energidepartementet, ORNLs nationella laboratorium och tillverkaren av litiumbromidabsorptionskylmaskiner (ABRM) BROAD och implementerades i USA 2001. Trigenerering är baserad på användningen av absorptionskylmaskiner, som tillåter att den huvudsakliga källan av värmegenerering och värmegenerering är beroende av värmekällan och värmebehoven. Användningen av konventionella pannor, som i kraftvärme, i ett sådant system är dock inte ett obligatoriskt villkor.
Utöver traditionell värme och el ger trigeneration kallproduktion i ABHM (i form av kylt vatten) för tekniska behov eller för luftkonditionering av lokaler. Processen att producera elektricitet, på ett eller annat sätt, sker med stora förluster av termisk energi (till exempel från avgaserna från generatormaskiner).
Att involvera denna värme i processen att erhålla kyla minimerar för det första förlusterna, ökar den slutliga effektiviteten av cykeln, och för det andra gör det möjligt att minska anläggningens energiförbrukning jämfört med traditionell teknik för kall produktion med ångkompressionskylmaskiner.
Möjligheten att arbeta på olika värmekällor (varmvatten, ånga, avgaser från generatorer, pannor och ugnar, såväl som bränsle (naturgas, diesel, etc.) tillåter användningen av ABHM på helt olika platser, med exakt den resurs som är tillgänglig för företaget.
Sålunda kan spillvärme användas inom industrin:
Och vid kommunala anläggningar, i kommersiella och offentliga byggnader, är olika kombinationer av värmekällor möjliga:
En trigenerationskraftcentral kan beräknas och byggas utifrån behovet av el, eller så kan den baseras på anläggningens kylförbrukning. Det beror på vilket av ovanstående som är det avgörande kriteriet för konsumenten. I det första fallet kan utnyttjandet av spillvärme i ABHM inte vara fullständigt, och i det andra fallet kan det finnas en begränsning av den internt genererade elen (påfyllning görs genom att köpa el från det externa nätet).
Där trigeneration är fördelaktigt
Användningsområdet för tekniken är mycket brett: trigeneration kan lika väl integreras i konceptet med ett offentligt utrymme (till exempel ett stort köpcentrum eller flygplatsbyggnad) och i energiinfrastrukturen i ett industriföretag. Möjligheten att genomföra sådana projekt och deras produktivitet beror i hög grad på lokala förhållanden, både ekonomiska och klimatiska, och för industriföretag även på kostnaderna för tillverkade produkter.
Det första och viktigaste kriteriet är kylbehovet. Dess vanligaste tillämpning idag är luftkonditionering av offentliga byggnader. Dessa kan vara affärscentra, administrativa byggnader, sjukhus- och hotellkomplex, sportanläggningar, shopping- och nöjescentra och vattenparker, museer och utställningspaviljonger, flygplatsbyggnader – med ett ord, alla anläggningar där många människor befinner sig samtidigt, där det krävs ett centralt luftkonditioneringssystem för att skapa ett bekvämt mikroklimat.
Användningen av ABHM är mest motiverad för sådana objekt med en yta på 20-30 tusen kvadratmeter. m (medelstort företagscenter) och slutar med gigantiska föremål på flera hundra tusen kvadratmeter och ännu mer (shopping- och nöjescentra och flygplatser).
Men vid sådana anläggningar bör det finnas efterfrågan inte bara på kyla och el, utan också på värmeförsörjning. Värmeförsörjningen är dessutom inte bara uppvärmning av lokaler på vintern, utan också året runt leverans av varmvatten till anläggningen för tappvarmvattenbehov. Ju mer kapaciteten hos ett trigenerationskraftverk används, desto högre effektivitet.
Det finns många exempel på trigenerationsapplikationer inom hotellbranschen, flygplatsbyggnation och modernisering, utbildningsinstitutioner, affärs- och administrativa komplex, databehandlingscenter och många exempel inom industrin - textil, metallurgi, livsmedel, kemi, massa och papper, maskinteknik, etc.
Som ett exempel kommer jag att ge ett av de objekt för vilka företaget "" utvecklade konceptet med ett trigenerationsenergicenter.
Med efterfrågan på elektrisk energi hos ett industriföretag på cirka 4 MW (genererad av två gaskolvenheter (GPU)), krävs en kyltillförsel på 2,1 MW.
Kyla genereras av en enda litiumbromidabsorptionskylenhet som drivs av gasturbinens avgaser. Samtidigt täcker en gasturbinenhet helt 100 % av AbHM:s värmebehov. Således, även när endast en GPU är i drift, är anläggningen alltid försedd med den erforderliga mängden kyla. Dessutom, när båda gaskolvenheterna är ur drift, behåller ABHM förmågan att generera värme och kyla, eftersom den har en reservvärmekälla - naturgas.
Trigenerationskraftverk
Beroende på konsumentens behov, dess kategori och krav på redundans kan trigenereringsschemat (visas i figuren nedan) vara mycket komplext och kan innefatta kraft- och varmvattenpannor, spillvärmepannor, ång- eller gasturbiner, fullvärdig vattenrening, etc.
Men för relativt små anläggningar är huvudgeneratorn vanligtvis en gasturbin eller kolvenhet (gas eller diesel) med en relativt låg elektrisk effekt (1-6 MW). De producerar el och spillvärme från avgaser och varmvatten, som används i ABHM. Detta är en minimal och tillräcklig uppsättning basutrustning.
Ja, vi kan inte klara oss utan hjälpsystem här: ett kyltorn, pumpar, en reagensbehandlingsstation för cirkulerande vatten för att stabilisera det, ett automationssystem och elektrisk utrustning som tillåter användning av genererad el för våra egna behov.
I de flesta fall är ett trigenerationscenter en fristående byggnad, eller containeriserade enheter, eller en kombination av dessa lösningar, eftersom kraven på placering av el- och värmealstrande utrustning är något annorlunda.
Elkraftgenererande utrustning är ganska standardiserad, till skillnad från AbHM, även om den är tekniskt mer komplex. Dess produktionstid kan variera från 6 till 12 månader eller ännu mer.
Den genomsnittliga produktionstiden för en ABHM är 3-6 månader (beroende på kylkapacitet, antal och typer av värmekällor).
Som regel kommer produktionen av hjälputrustning inte att överskrida samma tidsramar, så den totala varaktigheten av byggprojektet för trigenerationskraftverk är i genomsnitt 1,5 år.
Resultat
För det första kommer trigenerationscentret att minska antalet energileverantörer till en – gasleverantören. Genom att eliminera köp av el och värme är det i första hand möjligt att eliminera eventuella risker förknippade med avbrott i elförsörjningen.
Att driva värme med relativt billig "överskottsenergi" minskar kostnaden för genererad el och värme jämfört med att köpa den. Och året runt belastning av genererande kapacitet för värme (på vintern för uppvärmning, på sommaren för luftkonditionering och tekniska behov) säkerställer maximal effektivitet. Naturligtvis, som med andra projekt, är huvudvillkoret utvecklingen av ett korrekt koncept och dess tekniska och ekonomiska motivering.
En ytterligare fördel är att den är miljövänlig. Genom att använda avgaser för att generera användbar energi minskar vi utsläppen till atmosfären. Dessutom, till skillnad från traditionell kallproduktionsteknik, där ammoniak och freoner fungerar som köldmedier, använder ABHM vatten som köldmedium, vilket också minskar miljöpåverkan till ett minimum.
Källa: will.com
