Перспектива использования комплекса солнечных энергетических систем на малых тепловых электрообьектах

 В Казахстане существует достаточно много потребителей, не охваченных централизованным электроснабжением, которые рассредоточены по территории, удалены от топливных баз и предприятий по переработке топлива. Это в основном поселки, поселения охотников, скотоводов и рыбаков, фермерские хозяйства. Потребители этой категории обеспечиваются энергией от объектов малой энергетики -энергоисточников небольшой мощностью (десятки кВт). Основными проблемами энергоснабжения таких, изолированных от энергосистем, потребителей являются дальний транспорт топлива и зависимость от его поставок. В наиболее труднодоступных районах эти проблемы усугубляются многозвенной транспортной схемой и ограниченностью сроков сезонного завоза. Источники малой мощности, используемые для автономного энергоснабжения имеют, как правило, низкие технико-экономические показатели - удельный расход топлива составляет 300-350 кг у.т./Гкал. Дизельные электростанции и котельные зачастую находятся в неудовлетворительном состоянии. Моторесурс практически исчерпан: износ агрегатов достигает 80-90%. Требуется замена оборудования на современное с улучшенными технико-экономическими показателями и восстановление, реконструкция или строительство новых зданий [1].

В последние годы все большее распространение получает практика использования в энергосистемах малых тепловых электро объектов (МТЭО). Однако вопрос об эффективности широкого применения МТЭО, а также внедрение в эту систему нетрадиционных источников энергии, вызывает сегодня полемику среди специалистов. Самый известный аргумент, приводимый противниками распространения МТЭО, - их недостаточная рентабельность, являющаяся следствием низкого КПД малых станций и высокой амортизационной стоимости оборудования.

Для     повышения     эффективности     МТЭО представляется перспективным объединение СЭС (солнечно энергетических систем) и МТЭО в единый комплекс. Что касается транспортировки, то здесь преимущества внедрения солнечных МТЭО налицо, чем протяжнее тепловая сеть, то есть расстояние между источником тепла и потребителем, тем она менее эффективна.

Большая протяженность трубопровода увеличивает тепловые потери и затраты электричества на циркуляцию теплоносителя. А именно, при дальней передаче теряется минимум 7-20% энергии [2]. Если же источник расположен в непосредственной близости к потребителю, то потери незначительны. И как результат, стоимость подключения удаленных абонентов к внешним сетям часто сопоставима с бюджетом строительства солнечных МТЭО.

Принципиальная схема локальных источников теплоснабжения на основе солнечных МТЭО 

Естественно, солнечным МТЭО сложнее добиться такого же КПД, как большим ТЭЦ. Последние работают с постоянной нагрузкой, тогда как занятость агрегатов малой мощности подвержена существенным колебаниям, как сезонным, так и суточным. Однако, как показывает практика, детальный и регулярный анализ данных об энергопотреблении поможет оптимизировать режим эксплуатации оборудования с другими видами энергии, в частности, возобновляемыми и поможет более рационально использовать топливо [5].

Успешному решению проблемы эффективности солнечных МТЭО также может способствовать система учета. Естественно, режим производства электрической и тепловой энергии на МТЭО зависит от особенностей потребления, суточных колебаний и пиковых нагрузок. В то же время, благодаря своей близости к потребителю, небольшие станции располагают значительными возможностями для гибкого взаимодействия с ним. Система автоматического считывания открывает доступ к данным в реальном времени и позволяет по запросу с диспетчерского пульта, получать всю необходимую информацию о работе объекта. Постоянный мониторинг работы оборудования позволяет своевременно реагировать на любые изменения ключевых показателей, что предотвращает внештатные ситуации. Конечно, все это было бы сложно делать вручную, без автоматики и сетевых решений [3].

Принципиальная схема локальных источников энергоснабжения на основе фотопреобразовательных модулей

Принцип работы системы, приведённой на рисунке 2 коротко можно описать следующим образом. Выработка электроэнергии осуществляется солнечными модулями. Выработанная электроэнергия заряжает аккумуляторную батарею (АБ). Уровень заряда АБ можно отслеживать с помощью соответствующих контроллеров.

Электричество из АБ поступает в инвертор, где постоянный ток преобразуется в переменный (220 В/50 Гц). В целях достижения надежного бесперебойного электроснабжения предусмотрен резерв, вводимый в действие устройством автоматического включения - АВР.

Предположим, что три четверти генерирующих мощностей казахстанских электростанций полностью исчерпают свой ресурс к 2025 году. Поэтому вопрос об эффективности небольших энергоисточников сегодня актуален. Для достижения высокой производительности МТЭО необходимо обеспечить её квалифицированное проектирование. В частности, при разработке проекта нужно учитывать, что КПД станции может быть значительно увеличен, если эксплуатировать ее в режиме тригенерации, когда часть тепловой энергии преобразуется в энергию охлаждения. В среднем КПД солнечных МТЭО составит не менее 80-82% зимой и 60% в теплое время года. Если же летом использовать тепло для обеспечения работы холодильных установок абсорбционного типа, эффективность работы солнечных МТЭО значительно повысится. Можно, при необходимости учитывать энергию охлаждения отдельно [4].

В заключение следует отметить, что солнечную МТЭО сегодня надо рассматривать как перспективу плавного перехода к возобновляемым источникам энергии, используя традиционные в совокупности. Нетрадиционная и малая энергетика, естественно, не сможет полностью заменить существующую. Однако нет сомнений в том, что у нее есть хорошие перспективы в нашей стране. Появление таких решений, как солнечные МТЭО, станет ответом на один из главных вызовов современности: необходимость удовлетворения растущей потребности в тепле и электричестве. При условии грамотной реализации подобных проектов, солнечные МТЭО могут стать высокоэффективными источниками энергии [6]. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Зигангирова Е.В., Мосияш Д.В., «Возможности использования фотоэлектрических преобразователей в г. Павлодар», Материалы IX Республиканской научно-технической конференции магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Творчество молодых - инновационному развитию Казахстана» г.Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2009 г.
  2. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки. - М., Энергоатомиздат, 1991.
  3. Мельников В.Ю., Волошанин Г.Г. «Использование энергии солнца для повышения эффективности мини-ТЭЦ», Материалы Международной научно-практической конференция «Индустриально-инновационное развитие на современном этапе: состояние и перспективы» Павлодар:ИнЕУ, 2009
  4. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник, под ред. А.В.Клименко, В.М.Зорина Издательство МЭИ Москва 2001г
  5. Управление инвестпроектами строительства ТЭС. Автор: Осика Л.К. Издательство: Вершина, 2008 г.
  6. Волошанин Г.Г. «Использование энергии солнца на малых тепловых энергообъектах», Материалы международной научной школы, г. Челябинск, ЮрГУ, 2010 г.
Фамилия автора: Волошанин Г.Г., Мосияш Д.В., Жумагулов М.Г., Волошанин О.Г.
Год: 2011
Категория: Экономика
Яндекс.Метрика