Надежность энергоснабжения зимой

Наступившая зима со снегом и морозами всегда желанна для детворы и немалые огорчения доставляет взрослым. Согласитесь, с наступлением холодного периода года все больше неприятностей возникает в нашем быту. В особенности, это связано с обеспечением электроснабжения. Плановые и внеплановые отключения электричества энергосистемой заставляют нас, простых потребителей искать пути альтернативного энергообеспечения.

Простой анализ динамики производства электроэнергии в Украине подтверждает мою мысль, что надежность энергоснабжения с каждым годом становится все хуже.

Наибольшие объемы электроэнергии наша энергетика произвела в 1990 году – 298 млрд. кВт. ч., затем с каждым годом выработка падала (в какие года меньше, в какие больше) и в 2015 году составила чуть больше 163 млрд. кВт. ч., то есть, всего 45% от 1990 г. Специально привожу эти цифры из отчетных данных, чтобы было понятно, куда мы идем, и что нас ожидает.

Дефицит собственного угля и закупка его за рубежом для ТЭС, ограниченная поставка ядерного топлива и проблемы с его захоронением на АЭС и «малая вода» зимой на ГЭС, все это существенно влияет на производство электроэнергии, а на его дефицит в часы максимума нагрузки, в особенности.

Надеюсь, понятно, что в течение суток потребление электроэнергии с 8 до 11 часов (начало рабочего дня) и с 17 до 20 часов (включение внутреннего освещения населения и наружное освещение городов и поселков) резко возрастает, и энергетики не в состоянии обеспечить такие нагрузки вынуждено отключают потребителей, чтобы обеспечить безопасность оборудования на электрических станциях. А ночью (ночные провалы) резко снижается энергопотребление, что влечет за собой вынужденное отключение агрегатов, что так же не очень хорошо для оборудования электростанций.

И не случайно, в качестве вынужденной меры для увеличения нагрузки, энергетики придумали «дешевую» электроэнергию в ночные часы, с коэффициентом 0,7.

Приведенный маленький экскурс нынешней ситуации в энергетике сделан лишь только для того, чтобы было понятно, в каком положении с поставкой электроэнергии мы с вами находимся, вступая в зиму. В некоторых облэнерго лучше, в других хуже, не в этом суть. В общем ситуация не в пользу потребителя.

Чтобы решить эту проблему существует ряд технических решений и одно из них – создание маневренных энергетических мощностей. В частности, гидроаккумулирующие электрические станции (ГАЭС) и пневмоаккумулирующие электрические станции (ПАЭС), последние не нашли пока широкого применения, но работают в Германии.

Вкратце о ГАЭС. Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхнее водохранилище (насосный режим). Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего водохранилища в нижнее, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть (генераторный режим).

Понятно, что это очень серьезные сооружения, требующее больших затрат и территорий. И, тем не менее, в Украине построены или находятся в стадии достройки следующие наиболее крупные ГАЭС: Киевская ГАЭС; Ташлыкская ГАЭС (Южно-украинский энергокомплекс); Днестровская ГАЭС (достраивается); Каневская ГАЭС (достраивается). О последней, хочу сказать несколько слов.

Буквально на прошлой неделе в Украинской Академии Наук (общественная организация) состоялся круглый стол (присутствовали ученые и специалисты энергетики, специалисты по гидросооружениям и альтернативной энергетике), где обсуждался вопрос целесообразности окончания строительства Каневской ГАЭС. Мне посчастливилось там побывать и вот, что я для себя отметил.

По высказываниям, большинство специалистов склоняются к тому, что дальнейшее строительство Каневской ГАЭС (проект строительства 1985 г, проектная мощность 1000 МВт, стоимость порядка 12 млрд.грн), не целесообразно. Гораздо экономичней и перспективней предложить вариант комбинированной ветросолнечной электростанции, в качестве маневренных мощностей. И ТЭО говорит в пользу предложенного варианта из альтернативных источников. Выработанные решения и конкретные меры круглого стола будут направлены в кабмин и в минтопэнерго для проработки. Какова будет реакция официальных лиц пока неизвестно.

После заседания круглого стола я стал внимательно просматривать различные источники, где бы была информация о решении проблемы преодоления максимальных нагрузок и ночных провалов, с целью надежного энергоснабжения населения зимой. И вы знаете, нашел.

Оказывается, такое решение было найдено давно и специалистам известно. Но в силу ряда причин на всем постсоветском пространстве не получило распространение.

Речь пойдет о криогенной электрической станции (КЭС), принцип которой основан на использовании дешевой электроэнергии в ночные часы для сжижения воздуха (глубокое охлаждение), который хранится в криогенных танках. А затем жидкий воздух нагревается, расширяется, поступая в турбины, которые вырабатывают электроэнергию, поставляемую в сеть.

Еще в 2012 году в промышленной зоне Слау недалеко от лондонского аэропорта Хитроу была введена в эксплуатацию 300-киловаттная криогенная аккумулирующая электростанция для компенсации суточных перепадов нагрузок региональных энергосетей.

Авторство идеи об утилизации избыточной генерации энергии путем сжижения атмосферного воздуха (а фактически — азота) в промышленных криогенных установках для сетей с высокой долей нестабильных источников (вроде ветровых и солнечных электростанций) приписывают профессору Университета Лидс китайцу Юлон Дину. Но ничего нового ему придумывать не пришлось. Все компоненты криогенного аккумулятора (CES) — турбодетандеры, сосуды Дьюара и паротурбинные генераторы - известны уже более ста лет. Удивительно, что за это время никто, кроме Дина и его коллег, не догадался сложить вместе эти идеально совпадающие кусочки разных «пазлов».

И вот свежее сообщение.

Крупнейшая в мире КЭС введена в строй на севере Англии

Этот пилотный проект, рассчитан на дальнейшее расширение. Мощность КЭС составляет 5 МВт, что достаточно для снабжение 5 тысяч семей в течение трех часов.

Компания, построившая эту КЭС, Highview Power Storage, утверждает, что подобная схема генерации электроэнергии легко масштабируется и используется наряду с альтернативными источниками энергии, особенно в солнечной и ветровой энергетике. (Выше было сказано, что предложенный в УАН на круглом столе вариант блок-схемы маневренных мощностей при строительстве Каневской ГАЭС совпадает по техническим решениям с английским, с той лишь разницей, что в схеме отсутствует КЭС, авт.)

В 2015 году альтернативная энергетика Британии поставляла почти 25% потребляемой электроэнергии (в Украине по данным ГП «Энергорынок» доля альтернативных источников в энергобалансе в 2016 году составляет не более 2%, авт.).

Однако солнечные и ветровые энергоустановки вырабатывают энергию неравномерно, и проблема консервации и хранения такой энергии стоит весьма остро. Новая КЭС представляет собой один из возможных и перспективных вариантов ее решения.

Названная КЭС построена вблизи существующей электростанции в Пилсворте, работающей на метане, поступающем с городских свалок. Турбины этой электростанции используются для выработки электроэнергии, идущей на сжижения воздуха до температуры минус 190 градусов, а также для получения тепла, которое используется для разогрева сжиженного воздуха.

Расширяясь, такой сжиженный воздух занимает объем в 700 раз больший, чем в сжиженном виде. Этого достаточно для приведения в движение воздушных турбин.

По заявлению представителей компании, демонстрационная установка уже доказала в ходе испытаний свою эффективность, и что уже разработаны проекты сходных КЭС мощностью до 1200 МВт (еще раз напомню, проектная мощность Каневской ГАЭС 1000 МВт, авт.)

В Украине существует мощная база и высокий потенциал по изготовлению криогенного оборудования. Думаю, что информация этой статьи заинтересует многие проектные, строительные организации и инвестиционные компании в части реализации проекта маневренных мощностей в составе альтернативных источников и КЭС, включая и Каневскую ГАЭС. Тогда проблема надежного энергоснабжения зимой станет реальной выполнимой задачей.

Понравилась статья, поделись с друзьями и напиши комментарий.