На главнуюОтправить сообщениеКарта сайта
КАЗАХСТАНСКАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ АССОЦИАЦИЯ
Комитет по Возобновляемым Источникам Энергии

Энергия ветра


27 июля 2012
К генеральной схеме развития ветроэнергетики в Казахстане

cepРазвитие казахстанской ветроэнергетики постепенно становится частью всемирного процесса, который направлен на увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в мировом энергопроизводстве. Развитие этой отрасли в Казахстане происходит при реальной финансовой и технической поддержке со стороны государства. В период с 2012 по 2014 год ожидается начало массо¬вого строительства ветроэлектро- станций. В настоящее время в Казахстане уже начата работа по строительству ветропарков. Несмотря на то что сейчас доля ВИЭ в общем объеме производства электроэнергии равна 0,5 %, в 2014 году этот показатель должен составить 1 %, а к 2020 году-3 %.
Технически возможно и экономически целесообразно развивать рынок ветроэнергетики и степному, продуваемому ветрами Казахстану. По общепринятым мировым оценкам, для устойчивого развития экономических процессов необходим 18-20-процентный резерв генерирующих мощностей. В начале ноября в Жамбылской области первые в стране два ветряка мощностью 760 кВт каждый появи¬лись на Кордайском перевале, там, где постоянно дуют горные ветры. Постепенно устраняются организационные и финансовые барьеры, растёт интерес инвесторов. Например, немецкий концерн Vestas Wind Systems A/S, известный производитель ветрогенераторов, рассматривает вопрос о готовности вложить в казахстанскую ветроэнергетику 200 млн. евро для строительства ветроэлектростанций общей мощностью 500 МВт в Ерейментау и Шелекском коридоре. Предполагается, что в рамках тенденции увеличения казахстанского содержания часть оборудования для ветропарков предоставят отечественные производители.
«Необходимым условием устойчивого развития страны в XXI веке является использование ВИЭ, к которому мы фактически еще и не приступали, - сказал глава государства Нурсултан Назарбаев в 2008 году в Атырау в ходе XIX пленарного заседания Совета иностранных инвесторов. - Правительство должно развернуть эту работу, - вот где широчайшее поле для развития инноваций».
В 2009 году между АО «Самрук- Энерго» и Программой развития ООН в Казахстане был подписан меморандум о сотрудничестве в области развития возобновляемых источников энергии, в рамках которого предполагалось реализовать в нашей стране несколько проектов по строительству ветровых электростанций. Важным шагом в развитии ВИЭ стало принятие в этом же году Закона РК «О поддержке использования возобновляемых источников энергии». Данный закон придал правовую основу государственной поддержке ВИЭ, что помогло стимулировать поступление инвестиций в этот сектор. Но работа пошла более интенсивно после принятия Программы форсированного индустриально-инновационного развития (ФИИР) РК на 2010 - 2014 годы. Использование ВИЭ в ней названо «одним из приоритетных направлений развития электроэнер¬гетики и решения экологических проблем Казахстана», а ее потенциал в стране — «весьма значительным».
Согласно исследованию финской компании VTT, энергосистема Казахстана имеет централизованное балансирование. Это способствует использованию энергии ветра в общем производстве электроэнергии, так как позволяет обеспечить максимальный эффект по сглажива¬нию нестабильности ветровой энергии. Прогнозные сценарии по установленным мощностям пре-дусматривают ввод около 250 МВт до 2015 года и около 2000 МВт - к 2030 году. Уровень интеграции ветроэнер- гии в общее производство электроэ¬нергии будет составлять менее 1 % от общего производства электричес¬кой энергии в 2015 году и около 4 % - к 2030 году.
cep2_1

Результаты моделирования последствий аварийных нарушений установившегося режима энергосистемы показали, что сценарии выработки ветровой энергии, рассмотренные в настоящем исследовании, не ставят под угрозу безопасность энергосистемы. Только для ветроэлектростанции «Шелек» мощностью 300 МВт в 2030 году выявлена необходимость усиления электросети. Анализ потерь энергосистемы показывает, что ветровая энергия может сократить потери в энергосистеме Казахстана. Стои¬мость балансирования ветровой энергии на уровне 2030 года увели¬чит стоимость ветровой энергии на 0. 3-0, 6 Евро за 1 МВт-ч.
Возобновляемые источники энергии в течение последних лет рассматриваются Казахстаном в качестве одного из векторов разви¬тия энергетического комплекса. Об этом свидетельствует и усиление внимания к процессу их внедрения со стороны государства и ряда бизнес-структур. Однако формирование устойчивого комплекса ВИЭ в Казахстане обусловливает значительные финансовые вливания при непосредственном участии государ¬ства, без которых возобновляемая энергетика останется фактически на нулевом уровне. Вместе с тем процесс развития ветроэнергетики принимает бессистемный характер по принципу: строю где мне выгодно, а не там, где нужно государству. В основном инвестор стремится туда, где развиты электрические сети. И это, в принципе, понятно, потому что затраты на выдачу мощности невыгодно нести никому.
Закон Республики Казахстан от 04.07.2009 «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» возлагает возведение инфраструктурной части объектов по использованию возобновляемых источников энергии до точки подклю¬чения на собственника объекта, использующего возобновляемые источники энергии, с включением затрат в стоимость проекта. При этом что именно входит в инфраструктурную часть, закон не опреде¬ляет, поэтому остается пространство для вольного толкования объёмов инфраструктуры как собственника¬ми объекта, так и экспертными и контролирующими организациями. Кроме того, подготовлены дополне¬ния к этому закону, смысл которых заключается в установлении предельно допустимой цены на единицу производимой энергии. Таким образом, уравнивается цена для всех ветроэлектростанций вне зависимости от их географического расположения.
В этой связи уместно обратиться к таким показателям:
Казахстан занимает площадь, равную 2724,9 тыс. кв. км. Протяжен¬ность его территории с запада на восток превышает 3000 км, с юга на север - 1700 км. Суммарная протя¬женность электрических сетей напряжением 1150-35 кВ равна 98 тысяч 417,225 км. Плотность на 1 кв. км площади составляет 0,036 км сети (36 метров!). Количество и суммар¬ная мощность электроподстанций с высшим напряжением 1150-35 кВ - 8996 единиц и 143 547 MB-А. Плот¬ность на 1 кв. км территории - 0,033 подстанции и 0,0526 MB-А мощнос¬ти.
Приведенные показатели энергосистемы Казахстана дают основание полагать, что на цену киловатта, произведённого на ветростанции, в значительной степени будет оказывать влияние именно стоимость инфраструктур¬ной части (повышающих электро¬подстанций с высшим напряжением 35-500 кВ, электрических линий от электроподстанций до точки подклю¬чения), определяемой владельцем сети, подъездных дорог, без которых невозможно осуществить транспор¬тировку крупногабаритного оборудо¬вания. Поэтому нужно, видимо, все же не спешить с ограничениями по цене и не следовать примеру европейских стран, где плотность сетей и нагрузок не может сравни¬ваться с казахстанской. Представля¬ется, что было бы объективнее рассматривать цену киловатта из двух составляющих:
первая, основная, - стоимость, складывающаяся на самой ветро- электростанции с учётом стоимости ветроагрегатов, связующих электри- ческих линий, строительномонтажных и других работ, непосредственно связанных с возведением и эксплуатацией объекта;
вторая - стоимость, связанная с затратами на осуществление выдачи мощности, которые, что совершенно очевидно, будут разниться для каждого конкретного объекта.
cep3_1

При таком подходе, когда основная составляющая цены может быть ограничена пределом, а вторая устанавливается в индивидуальном порядке, сохранится интерес инвесторов, которые на сегодняш¬ний день снизили активность, ожидая ограничений по цене. Еще больший интерес инвесторов возникнет, если инфраструктура выдачи мощности будет представле¬на в готовом виде. Например, почему в Джунгарский коридор не идут инвесторы? Потому что для выдачи мощности необходимо осуществить сетевое строительство, превосходя¬щее по стоимости строительство генерирующих мощностей. И таких примеров много - имеется превосходный энергопотенциал, но схемная ситуация не дает его освоить.
Для устойчивого и рационального развития ветроэнергетики в Казах¬стане необходима Генеральная схема размещения ветроэлектри¬ческих станций, которая учитывала бы интересы потребителей, сетевых предприятий и инвесторов, а прежде всего - интересы энергетической безопасности государства.
Исследования ветроэнергетичес¬кого потенциала по регионам Казахстана, проведённые в рамках проекта Программы развития ООН по ветроэнергетике, показывают наличие хорошего ветрового потенциала для строительства ВЭС в южной зоне (Алматинская, Жам- былская, Южно-Казахстанская области), западной (Мангистауская и Атырауская области), северной (Акмолинская область) и централь¬ной (Карагандинская область) зонах и могут быть основой для Генераль¬ной схемы. Профессором, доктором технических наук В. Г. Николаевым [1] разработаны методические подходы и критерии формирования генеральной схемы размещения и использования ветроэлектрических станций.
Согласно предлагаемой методи¬ке, основу генеральной схемы составляют ВЭС, размещенные в энергетически дефицитных райо¬нах, где расчётная себестоимость вырабатываемой ими электроэнер¬гии ниже или равна себестоимости существующих и вновь строящихся тепловых электростанций на газе и угле, составляющих основу элек¬троэнергетики страны. Суммарная мощность таких ВЭС, построенных до 2020 года, составит от 5 до 7 ГВт. Генеральная схема размещения ВЭС в Казахстане (далее - Генсхе- ма) является обязательным условием формирования государ¬ственной политики, правовой базы и системы экономической поддержки отечественной ветроэнергетики. Генсхема размещения ВЭС основы¬вается на следующих положениях.
1.В качестве типовых для крупномасштабной промышленной выработки электроэнергии в Казахстане должны выбираться наиболее энергетически и экономи¬чески эффективные ВЭС мощнос¬тью 30-50 МВт на базе современ¬ных ВЭУ номинальной мощностью 2-3 МВт.
2.ВЭС должна размещаться в районах, где себестоимость вырабатываемой ими электроэнер¬гии ниже себестоимости существу¬ющих и вновь строящихся электро¬станций на органическом топливе - основы электроэнергетики Казах-стана в настоящее время и в перспективе. Ресурсным условием для этого является наличие ветро¬вого энергопотенциала, обеспечи¬вающего работу ВЭС с коэффици¬ентом использования установлен¬ной мощности более 30 %.
3.Экономические условия пункта 2 определены с учётом прогноза капитальных и эксплуата¬ционных затрат на ВЭС и возмож¬ных сценариев развития макроэко¬номических факторов в Казахстане (инфляция, стоимость электроэнер¬гии и топлива).
cep4_1

Для определения экономически эффективных ВЭС предложен метод, основанный на расчёте возможных объёмов выработки электроэнергии ВЭС, отвечающий двум критериям. Согласно первому критерию, себестоимость электроэ¬нергии от ВЭС должна быть ниже, чем вырабатываемая наиболее экономичными в данном районе альтернативными вновь строящи¬мися электростанциями.
Вторым критерием должен стать целесообразный суммарный объём вводимых ВЭС, отвечающих первому критерию, который ограничивается значением 20 % от ожидаемой к 2030 году потребности региона (области) в электроэнергии с учётом технологи¬ческих ограничений по вводу ВЭС. При этом из-за хозяйственно¬финансовой разобщённости регио¬нальных энергетических компаний в целях сведения к минимуму потерь электроэнергии ВЭС на её транспор¬тировку основную часть электроэнер¬гии, которую вырабатывают ВЭС, расположенные на территории региона, потреблять выгоднее всего в этом же регионе. Пороговое значение себестоимости 1 кВт-ч электроэнер¬гии, определяющее достаточную экономическую эффективность ВЭС, принято считать равным 6 евро [2]. Себестоимость электроэнергии ВЭС возрастает с ростом затрат на строительство ЛЭП напряжением 35-220 кВ от ВЭС до действующих трансформаторных подстанций (ПС) и дорог от ВЭС до ближайших автострад, пропорционально их протяжённости (рис. 1,2).
Дополнительные расходы возникают при необходимости возведения ПС. В этом случае капитальная и эксплуатационная составляющие себестоимости электроэнергии ВЭС с учётом коэффициента использования установленной мощности более 30 % равны в сумме 4,5-5,0 евроцентам за 1 кВт ч. Поэтому итоговые затраты на магистральные ЛЭП, дороги и ПС не должны превышать 1,5-1,0 евроцен¬та за 1 кВт-ч, в противном случае ограничивается максимальная удаленность ВЭС от существующих подстанций и ЛЭП. Предельные значения протяжённости магистраль¬ных ЛЭП и дорог для ВЭС с различ¬ными базовыми ВЭУ определены с помощью стоимостной модели ВЭС (табл. 1).
Средняя мощность ВЭС принята равной 50 МВт при средней мощнос¬ти ВЭУ 2 МВт и расстоянии между ветроэнергетическими установками, равном 10 диаметрам ветроколеса ВЭУ. Энергетическая эффективность ВЭС рассчитана, исходя из коэффи¬циента использования установлен¬ной мощности, равной 30 %. С учётом более густой дорожной сети по сравнению с сетью высоковольтной соотношение протяжённости строящихся для ВЭС ЛЭП и дорог принято 3:1.
В условиях экономической и юридической раздробленности и различия интересов хозяйствующих в электроэнергетике компаний (генери¬рующих, сетевых и сбытовых), а также чтобы избежать распыления средств и трудовых ресурсов, стартовый этап реализации Генсхе- мы (первые 2-3 ГВт) следовало бы проводить на территории двух-трех регионов, осваивая предварительно технологию производства ветроэнер¬гетической техники, её монтажа, эксплуатации и ремонта.
Выводы
1.Масштабы использования ветроэлектрических станций в Республике Казахстан с учётом их экономических преимуществ перед традиционными генерирующими источниками и имеющихся в стране возобновляемых энергетических ресурсов ограничены лишь техноло¬гическими соображениями и потребностью в электроэнергии.
2.Наиболее перспективными регионами по совокупности способствующих развитию ветроэнергетики факторов представляются:
в южной зоне - Алматинская,
Жамбылская, Южно-Казахстанская области; в западной зоне - Мангистауская и Атырауская области;
в северной зоне - Акмолинская область;
в центральной зоне - Карагандин¬ская область.
3.Энергетически и экономически эффективное широкомасштабное использование ВЭС является перспективным инновационным направлением электроэнергетики, которое выгодно и для производите¬лей, и для потребителей электроэ¬нергии, выгодно оно и для госуда¬рства.
4.Республика Казахстан распола¬гает достаточным экономическим потенциалом для стимулирования активного вовлечения возобновляе¬мых источников энергии в энергобаланс страны.
5.Для устойчивого рационального развития ветроэнергетики в Казахста¬не необходима Генеральная схема размешения ветроэлектрических станций, которая учитывала бы интересы потребителей, сетевых предприятий и инвесторов, а прежде всего - интересы энергетической безопасности государства.
Список литературы
1.Николаев В. Г., Ганага С. В., Кудряшов Ю. И. Национальный кадастр ветроэнергетических ресурсов России и методические основы их определения. - М.: Атмограф, 2008. - 590 с.
2.Николаев В. Г. Ресурсное и технико-экономическое обоснование широкомасштабного развития и исполь¬зования ветроэнергетики в России. — М.: Атмограф, 2011.

Авторы: Борис МАРИНУШКИН, ведущий инженер ТОО «New Smart Energy», академик Международной академии информатизации, Александр ТРОФИМОВ, генеральный директор ТОО «Институт «Казсельэнергопроект», член-корреспондент инженерной академии РК, член правления Союза инженеров-энергетиков РК

Все статьи этой рубрики

 

Другие статьи

21.12.2011Разработка системы регулирования скорости вращения ротора автономного ветрогенератора
В автономных ветрогенераторах небольшой мощности при высоких скоростях ветра и вращения ротора зарядный ток может намного превысить номинальный зарядный ток аккумуляторов, что может вывести из строя и аккумулятор, и генератор.
07.10.2011Энергия будущего: что делать, когда закончатся нефть, газ и уголь
Великий русский поэт Александр Пушкин, пытаясь передать прелесть белых ночей в Санкт-Петербурге, когда-то писал: "Пишу, читаю без лампады, и ясны спящие громады". К счастью, современному человеку лампада для чтения не нужна - на смену ей давно пришло электричество, представить жизнь без которого почти невозможно. Однако эксперты предупреждают, что так будет не всегда. По примерным оценкам, через 100-150 лет нефть, газ и уголь, используемые как топливо для большинства электростанций, закончатся, и электричество станет роскошью. Что же в таком случае делать человечеству? Выходом может стать альтернативная энергетика.
28.09.2011Отчет WWEA 2010
На сайте наших коллег - украинской ветроэнергетической ассоциации по адресу http://www.uwea.com.ua, был размещен русский вариант отчета Всемирной ветроэнергетической ассоциации (WWEA), который также может быть интересен и казахстанским интернет пользователям.
27.08.2011Реальная альтернатива
В наши дни, энергия ветра, наиболее популярна среди альтернативных источников электроэнергии, но, к сожалению, не настолько, чтобы составить реальную конкуренцию традиционным энергоносителям. Кроме этого, сказывается недостаток информации и очевидная неготовность общества думать об экологически безмятежном будущем грядущих поколений
27.08.2011Принцип работы ветроэлектростанции
Все ветроэлектростанции работают по одному принципу: преобразуют линейную скорость ветра в угловую скорость вращения оси ветрогенератора. Генератор ветроэлектростанции преобразует вращательное движение в электроэнергию