«Опыт УрФУ в исследовании вопросов малой и...
TRANSCRIPT
«ОПЫТ УРФУ В ИССЛЕДОВАНИИ ВОПРОСОВ
МАЛОЙ И РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ»
А.В. Паздерин, В.О. Самойленко
XII Новосибирский инновационно-инвестиционный форум
«Инновационная Энергетика», 10-11.11.2016
Кафедра Автоматизированных электрических систем
Уральский федеральный университет
2
С 2013
Подкомитет РНК СИГРЭ С6
«Системы распределения электроэнергии и
распределенная генерация»
- 20 заседаний Семинара - более 40 научно-технических докладов
- более 120 представителей различных организаций
ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РГ
3
480 МВт!
Динамика изменения «скрытой» установленной мощности малой генерации в Свердловской энергосистеме
- Данные
исследований
- Имеющиеся
данные
Минэнерго СвОбл
ОДУ Урала / СвРДУ
МРСК Урала
191,4 МВт?
СИПРЭ Свердловской области 2015-2020
Особенности развития РГ в Свердловской ЭС
•45 % всей РГ вводится на территории
адм. центра. Св. обл. – МО г. Екатеринбург
• Устойчивый рост доли РГ до величины 5,9 % от
установленной мощности э/ст. Св. ЭС в 2020 г.
• Сбор информации об установленной мощности РГ по
8 типам.
Свердловская ЭС
2015 2020
Максимум
нагрузки, МВт
6 629 6 651
Установленная
мощность э/ст., МВт
9 417 11 087
4
СТЕПЕНЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РГЕжегодно в России строится и реконструируется в среднем 1083 объекта
распределенной генерации. Установленная мощность достигает 12,9 ГВт (6,1 %
установленной мощности ЕЭС), из них 2,6 ГВт (1,2 %) работает только параллельно.
Энергосистема
Да
нн
ые
на
учн
ых
ор
ган
иза
ци
й и
ко
нса
лти
нго
вы
х
ко
мп
ан
ий
,
20
16
г.,
% *
Да
нн
ые
ОА
О
"СО
ЕЭ
С",
20
16
г.,
% *
Да
нн
ые
ОА
О "
Ро
ссе
ти",
20
13
г.,
% *
Ср
едн
ее
зна
че
ни
е, %
*
Ср
едн
ее
зна
че
ни
е, %
**
Башкирская 2,00 2,47 3,70 2,72 3,25
Курганская - - 3,60 1,80 1,76
Оренбургская 4,40 0,26 4,40 2,33 3,75
Пермская 4-5 3,61 1,00 2,31 4,68
Свердловская 4,90 1,79 0,70 2,46 4,16
Удмуртская - - 0,80 0,80 0,06
Челябинская 5-6 2,06 2,40 2,23 2,43
Тюменская - 1,69 1,90 1,80 2,46
Среднее - - 2,31 2,06 2,82
* Относительно установленной мощности (май 2016 г.);
** Относительно максимума электрической нагрузки (2015 г.).
ОЭС Урала
5
Обознач
ениеМощность, МВт Вид экономической деятельности
Назначение малой генерации№ Цв. Электрич. Тепл.
1. Горнодобывающая промышленность
1 16 – 25 16 – 50 Земляные работы, добыча полезных ископаемых
2. Металлургический комплекс
2.1 4,5 – 64,5 –
10Металлообработка
2.2 14 – 22 14 – 45 Черная и цветная металлургия,
3. Машиностроение и приборостроение
3.1 1 – 2 1 – 2 Машиностроение, приборостроение
3.2 4,5 – 64,5 –
12Комплексное машиностроение
3.3 10 – 20 10 – 30 Тяжелое машиностроение
4. Энергетика
4 6 – 18 6 – 36Энергоснабжение жилых и офисных массивов,
собственных нужд котельных
5. Газовая промышленность
5.1 1,7 – 4 1,7 – 5Собственные нужды ЛПУ и подразделений,
утилизация газа
5.2 4 – 10 4 – 15 Газовые компрессоры, газоперекачка
6. Производство материалов
6.1 0,5 – 1 0,5 – 1 Инновационные материалы, малая химия
6.2 4 – 12 4 – 24 Конструкционные и отделочные материалы
6.3 16 – 25 16 – 50 Строительные материалы
7. Транспорт и логистика
7 0,5 – 2,5 1 – 15Транспортно-логистические центры, торговые
базы
8. Лесохимический комплекс
8.1 0,5 – 1*0,5 –
1*Лесопильная и деревообрабатывающая отрасли
8.2 1 – 2 1 – 4 Лесохимическая отрасль
9. Аграрно-промышленный комплекс
9.1 1 – 4 1 – 8Птицефабрики, мясные, молочные и хлебные
заводы
9.2 4,5 – 94,5 –
18Тепличные хозяйства
10. Переработка и утилизация отходов
10 0,5 – 1 0,5 – 1 Переработка и утилизация отходов
11. Легкая промышленность
11 0,5 – 2 1 – 2 Легкая промышленность
РГ КАК
ПОТРЕБИТЕЛЬСКАЯ
ГЕНЕРАЦИЯ
ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РГ
ПГУ – парогазовые установки,
ГТУ – газотурбинные установки,
ГПУ – газопоршневые установки,
КИТ – коэффициент использования топлива (полный КПД)
Параметр
Устаревающие Современные и модернизируемые
Блоки и
установки всех
типов
Сжигание
пылевидного
угля
ПГУ и
мощные ГТУГТУ ГПУ
Выбросы SO2, мг/м3 500-800 100-200 - - -
Выбросы NOx, мг/м3 300-600 20-30 50-200 20-50 до 500
Выбросы CO, мг/м3 - менее 20 50-200 60-100 до 650
Выбросы твердых частиц, мг/м3 до 200 15-30 - -В зависимости
от угара масла
Электр. КПД, % 20-35 35-43 54-58 33-37 40-45
КИТ, % 60-75 80-90 80-90 80-90 80-90
Тенденция отсутствия диверсификации по топливу: из всех видов генерации на
углеводородном топливе - развитие газовой генерации. Это связано с:
• широким диапазоном генерирующих мощностей на газе;
• удобством использования газовой топливной инфраструктуры;
• отсутствием большого объема твердых отходов, золошлакоотвалов и меньшими
удельными показателями требуемой площади размещения.
6
Вид
КПД, %
ГенерацияПередача-
распределение сетямиИтого
Сущ. «большая» генерация 35,0 90,0 31,5
Малая генерация 45,0 В точке потребления 45,0
Новая «большая» генерация 58,0 90,0 52,2
Прямой эффект от внедрения при сравнении с существующей генерацией :
• меньшие удельные показатели вредных выбросов;
• общее снижение объема выбросов и улучшение энергетической эффективности за счет
итогового КПД в цепочке «генерация-передача-распределение»;
Косвенный эффект от внедрения: совместно с новой «большой» генерацией вытесняют
устаревшую генерацию из мощностей покрываемой нагрузки и из рынка (в т.ч. ВСВГО);
Ввиду эффекта распределённости по территории не повышает локальную концентрацию
вредных веществ;
Замкнутые системы охлаждения – минимум потребления воды на технологические нужды
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РГ
7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 1 2 3 4 5 6
Вы
со
та, м
Скорость ветра, м/с
«Аэропорт»: невысокая ровная трава
35 м широколиственные и вечнозеленые леса (густота 70 %)
Открытые водные пространства
К базовым величинам скорости ветра,
КИУМ и доле нерабочего времени применяются
поправочные коэффициенты из таблиц.
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Ско
ро
сть
ве
тра
, м
/с
Время суток, ч
Январь (самый холодный)
Май (самый ветреный)
Июль (самый тёплый и безветреный)
ПОТЕНЦИАЛ РГ НА
ОСНОВЕ ВИЭ. ВЕТЕР8
ПОТЕНЦИАЛ РГ НА ОСНОВЕ ВИЭ. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
9
Зима Лето
КАРТА РАЙОНИРОВАНИЯ УРАЛА ПО ФЭ ЭНЕРГИИ
10
Резкий рост установленной мощности и
снижение КИУМ солнечных панелей при
их размещении на северных территориях.
Шир.
Энергия,
кВт*ч/м2/день
Мощность,
Вт/м2
Зима Лето Зима Лето
62 0,41 5,75 14,4 32,6
52 1,56 6,43 33,5 44,4
11
1. Для формирования корректных инвестиционных программ
распределенную генерацию необходимо учитывать в схемах и программах
развития электроэнергетики;
2. РГ чаще используется для энергообеспечения промышленных
территорий;
3. При развитии РГ необходимо учитывать экологические соображения;
4. При развитии РГ в городе необходимо учитывать процессы
субурбанизации и энергообеспеченность смежных территорий;
5. Результаты исследований РГ для Екатеринбурга и Свердловской области
применимы для Новосибирска и Новосибирской области, и наоборот. Это
возможно благодаря сходству численности населения, площади,
климатическим условиям, интенсивности отдельных видов экономической
деятельности.
ВЫВОДЫ
12
Научные:
4 НИОКР по тематике распределенной генерации,
энергообеспечения территорий и энергоэффективности.
Образовательные (кадровые):
Создание учебной дисциплины «Технологии выработки и
хранения электроэнергии» для магистратуры.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Информационное обеспечение распределенной генерации;
2. Диспетчеризация распределенной генерации;
3. Облачные вычисления для распределенной генерации.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
В.О. Самойленко
Инженер кафедры Автоматизированных электрических систем
Организатор и ведущий Всероссийского семинара «Проблемы
подключения и эксплуатации малой генерации»
http://cigre.ru/activity/conference/seminar_c6/
Докладчик:
XII Новосибирский инновационно-инвестиционный форум
«Инновационная Энергетика», 10-11.11.2016