Эффективное использование и перспективы развития нетрадиционных источников энергии Казахстана

Целью исследования является анализ сравнительных показателей электростанций, а также выявление методов эффективного использования и перспектив развития нетрадиционных источников энергии в Республике Казахстан.

Методология исследования. Исследование строилось на следующих общенаучных методах: абстрактно-логический, расчетно-конструктивный, прогнозирование и метод обобщения.

Основной ценностью работы представляют собой предложения и рекомендации, вытекающие из результатов исследования, которые направлены на увеличение масштабов производства и использования возобновляемых источников энергии и проведение политики энергосбережения.

Результаты исследования: установлены приоритетные направления по применению возобновляемых источников энергии и проведению политики энергосбережения.

Единая энергосистема Казахстана – это высокоавтоматизированный комплекс электростанций и электрических сетей, объединенных общим режимом работы, единым централизованным оперативно-диспетчерским и противоаварийным управлением, единой системой планирования развития, технической политикой, нормативно-технологическим и правовым регулированием. Развитие энергосистемы страны обусловлено рядом особенностей, которые определяют темпы ее развития.

В Казахстане в настоящее время основными видами энергетического топлива являются уголь, природный газ и мазут. Из всей вырабатываемой электроэнергии на ТЭС 84% составляет энергия, получаемая при сжигании угля, и 16% – при сжигании мазута и газа. Почти 40% общего количества потребляемого угля расходуется на производство электроэнергии и 23% – на выработку теплоэнергии. По газу эти показатели составляют, соответственно, 30 и 35, по мазуту – 21 и 45%. Как видно из цифр, приведенных выше, подавляющее большинство предприятий энергетического сектора работают на углях. Для производства электроэнергии в основном используются отечественные угли низкого качества (малокалорийные, высокозольные). Низкое качество угля ускоряет физический износ активных фондов.

Характеризуя и анализируя теплоэнергетический комплекс, необходимо отметить, что электроэнергетика Казахстана характеризуется изношенностью значительной части основных фондов. На электростанциях 65% оборудования имеет возраст более 20 лет, 31% – более 30 лет, а отдельных, работающих в коммунальном секторе, превысил все пределы. Физический и моральный износ генерирующих мощностей увеличивает себестоимость продукции, снижая показатель полезного использования теплоты сгорания топлива (КПД) и увеличивает удельный расход топлива на выработку единицы электрической и тепловой энергии.

Основой структуры электроэнергетической отрасли являются электрические станции различных типов. По первичному энергоресурсу, потребляемому для производства электрической (иногда также и тепловой) энергии, электростанции можно подразделить на: тепловые (топливные) – (ТЭС), в том числе теплоэлектроцентрали – (ТЭЦ) и конденсационные электростанции – (КЭС), атомные – (АЭС), гидравлические – (ГЭС), прочие (солнечные, геотермальные, приливные, ветряные и др.), ниже рисунок 1 [1].

Все перечисленные типы электростанций обладают разными экономическими показателями, и поэтому имеют несколько разные области 

Рисунок – Типы электрических станций 

Таблица 1 – Сравнительные показатели электростанции, в зависимости от различных источников топлива цент/кВт.ч

применения. Главными показателями, определяющими всю экономику энергетического производства, являются капитальные затраты или для сравнения разных электростанций удельные капиталовложения, и годовые расходы по эксплуатации или себестоимость производства единицы энергии. Все другие технико-экономические показатели, так или иначе, агрегируются именно в этих. Сравнительные показатели электростанции, в зависимости от различных источников топлива представлены в таблице 1.

Эти усредненные показатели таблицы 1 могут очень сильно меняться в зависимости от конкретных экономических и географических условий. Один из основных аргументов против использования НВИЭ – их дороговизна. Однако приведенные в таблице 1 данные по средней стоимости электроэнергии, полученной от различных источников энергии на электростанциях стран ЕС (в центах за кВт.ч), свидетельствуют об обратном: одной из самых дорогих оказывается энергия, полученная на АЭС.

Себестоимость производства энергии зависит на 60-80% от стоимости потребленного топлива (кроме ГЭС), поэтому главным показателем экономичности работы любой тепловой электростанции является его удельный расход на выработку и отпуск единицы энергии. Наиболее распространенными, являются тепловые электростанции (ТЭС), вырабатывающие около 80% электроэнергии. Конденсационные станции существенно уступают по экономичности ТЭЦ, их удельные расходы на самых лучших КЭС составляют 318-320 г у.т./кВт-ч, а на старых, работавших еще на среднем давлении пара (40 ата), этот показатель может достигать 400500 г у.т./кВт-ч [4].

В последнее время все большее распространение получают газотурбинные электростанции и установки (ГТУ), отличающиеся большой маневренностью при низкой экономичности. Они так же, как и ГЭС, используются для покрытия пиковой части графиков нагрузок. Однако их технико-экономические показатели наихудшие среди тепловых электростанций, удельные расходы топлива – 500-600 г у.т./кВт-ч и выше [5].

Модернизация оборудования генерирующих станций – также одна из первоочередных задач. Собственники, приватизировавшие их в 90-е, не утруждают себя исполнением обязательств по модернизации. Этому способствуют низкие цены на электроэнергию и прорехи в законодательстве. В результате износа станции не выдают 1/5 от паспортной мощности – суммарный разрыв достигает 4 тысяч мегаватт. Изза высокой изношенности, при передаче и распределении электроэнергии имеются большие потери – 21,5% на 25 тыс. км. линий, большинство линий нуждается в обновлении. Проблемы с инфраструктурой распределения вынуждают Казахстан импортировать электроэнергию в Южные регионы страны т.к. электростанции на Севере соединены с другими энергетическими системами. Большая часть оборудования была произведена в СССР и на данный момент нуждается в обновлении или замене, 94% газовых турбин, 57% паротурбин и 33% котельных имеют 20-летний срок эксплуатации. Коэффициент обновления оборудования по отрасли составляет 0,01, т.е. практически работает оборудование, у которого давно истекли сроки износа.

В Казахстане имеются значительные гидроресурсы, в основном сосредоточенные в восточной и южной частях страны на реках Иртыш, Или и Сырдарья (73% всей мощности гидроресурсов). Согласно оценкам казахстанских экспертов, теоретически мощность всех гидроресурсов страны составляют 170 тыс. ГВт.ч. в год. Получение 62 тыс. ГВт.ч. в год является технологически осуществимым, и 27 тыс. ГВт.ч. в год относятся к экономическому потенциалу. Было реализовано не более чем 13-14% технологически осуществимого потенциала. На данный момент гидроресурсы дают не более 2% суммарной выработки электроэнергии, в то время как доля их установленной мощности составляет 13% [6].

В Казахстане есть хорошие возможности для использования ветряной энергии, особенно в районе Джунгарских ворот и Чиликского коридора, где средняя скорость ветра варьируется между 5 и 9 м/с. Близость линий передач и хорошее соотношение ветряных сезонов обещают значительный вклад этого ресурса в ОППЭ [7].

Использование солнечной энергии могло бы также внести свою долю в разработку использования нетрадиционных ресурсов т.к. годовая длительность солнечного света составляет 22003000 ч/год, а оцениваемая мощность солнечной радиации равняется 1300-1800 кВт на 1 кв.м. в год. Использование солнечной энергии особенно важно для отдаленных и изолированных частей страны. На сегодняшний день удельный вес возобновляемых энергоресурсов остается незначительным – не более 0,2% суммарной выработки электроэнергии.

Следует отметить, что стратегическая цель «Обеспечить энергетическую устойчивость регионов, развитие нетрадиционных источников энергии» направлена на обеспечение энергетической независимости региона и постепенный переход области к использованию альтернативных источников энергии и будет достигнута путем решения следующих задач:

• содействие увеличению масштабов производства и использования возобновляемых источников энергии и проведение политики энергосбережения;
• стимулирование строительства, реконструкции и модернизации энергетических систем.

Содействие увеличению масштабов производства и использования возобновляемых источников энергии и проведение политики энергосбережения.

Основной задачей Стратегии территориального развития РК до 2015 года по электрои теплообеспечению определено обеспечение стабильного снабжения электрической и тепловой энергией экономики и населения, в том числе посредством перехода на использование альтернативных источников энергии.

Основными преимуществами перехода на возобновляемые источники энергии являются:

• неистощаемость возобновляемых источников энергии, в отличие от истощаемости органического топлива;
• экологическая чистота возобновляемых источников энергии;
• отсутствие эмиссии парниковых газов.

Южно-Казахстанская область обладает большим энергетическим потенциалом малых рек и каналов, использование которых даст возможность получения энергетической мощности в пределах 420 мВт, а также существенным ветровым потенциалом.

В связи с чем действия местных властей будут направлены на:

• стимулирование использования возобновляемых источников энергии (малые ГЭС, ВЭС) в городах и районах области, обладающих большим водным энергетическим потенциалом;
• проработку вопроса строительства ветровых электростанций в городах и районах области региона, обладающих значительным потенциалом ветровой энергии;
• проработку вопроса использования солнечной энергии, в особенности в сельских и отдалённых населенных пунктах.

Для этого местными властями будут решаться вопросы привлечения инвестиций для строительства малых ГЭС и ВЭС.

После завершения строительства малых гидроэлектростанций на внутренних реках области выработка электрической мощности увеличится на 120 мВт и обеспеченность потребителей электрической энергией составит 65-68%. Для дальнейшего увеличения внутриобластными источниками выработки электрической энергии предусматривается строительство экологически чистой электростанции с использованием ветрового потенциала.

На сегодняшний день в целях определения потенциала ветра специалистами организации ПРООН установлена метеорологическая мачта вблизи села Жузимдик Байдибекского района Южно-Казахстанской области. По имеющимся данным специалистов ПРООН в области имеется возможность строительства ветровой электростанции мощностью 250 мВт со сравнительно низкой себестоимостью электрической энергии, что позволит полностью покрыть потребность в электрической энергии [8].

Стратегическим направлением действий региона станет также стимулирование проведения политики ресурсосбережения, которая состоит в том, чтобы сделать работу по ресурсосбережению привлекательной и экономически выгодной для производителей и потребителей. В вышеназванном направлении планируется провести следующие мероприятия:

• осуществить постепенный перевод экономики области на энергосберегающий путь развития снижением энергетической составляющей затрат на производство работ и услуг;
• организовать достоверный учет производимых и расходуемых топливно-энергетических ресурсов;
• обеспечить доступ на рынок энергоресурсов независимых производителей в целях развития конкуренции на энергетическом рынке;
• разработать и внедрить ресурсосберегающие нормы и нормативы, организовать их стандартизацию и сертификацию;
• популяризовать энергосбережение (создание доступных баз данных, содержащих информацию об энергосберегающих мероприятиях, технологиях и оборудовании, нормативно-технической документации);
• организация курсов повышения квалификации, проведение ежегодных выставок и семинаров по обмену опытом, пропаганда энергосбережения в средствах массовой информации [9].

Стимулирование строительства, реконструкции и модернизации энергетических систем.

В рамках решения задачи по стимулированию строительства, реконструкции и модернизации существующих энергетических систем усилия местных властей будут направлены на пропаганду и содействие предприятиям по:

• сокращению технических потерь при транспортировке электрической энергии, что, в конечном счете, отразится на снижении тарифов и стоимости продукции промышленных предприятий области;
• технологическому перевооружению и модернизации действующих теплои электростанций с заменой основного оборудования, выработавшего технический ресурс, на новое для обеспечения бесперебойного снабжения энергией населенных пунктов и промышленных предприятий;
• обеспечению надежности теплоснабжения и сокращению тепловых потерь при производстве, транспортировке и потреблении тепловой энергии путем внедрения энергосберегающих технологий;
• внедрению автоматизированной системы контроля и учета теплои энергопотребления [10].

Литература 

1. Галицын М.В. Нетрадиционные источники энергии. – М.: Наука, 2004.
2. Баранов Н.Н. Нетрадиционные возобновляемые источники и методы преобразования их энергии. – М.: Издательство МЭИ, 2011 г.
3. Андрижиевский А. А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учебное пособие / А. А. Андрижиевский, В. И. Володин. – 2-е изд., испр. – Минск: Высшая школа, 2005. – 294 с.
4. Битюков В. А. Энергосбережение в системах вентиляции: монография / В. А. Битюков. – Курск: ГТУ, 2005. – 131 с.
5. Варфоломеев Ю. М. Отопление и тепловые сети: учебник для студентов средних специальных учебных заведений / Ю. М. Варфоломеев, О. Я. Кокорин. – М.: Инфра, 2007. – 480 с.
6. Энергетические ресурсы мира и Казахстана//Статистическое обозрение Казахстана. – Алматы, 2005. – №2
7. Школьник В. Топливно-энергетический комплекс Казахстана// Промышленность Казахстана. – Алматы, – №2.– С.12-16.
8. Астапов К.Реформирование топливно-энергетического комплекса//Экономист. – М., 2004. – №2. – С. 21-29. 
9. Ковалев В.Д. Энергосбережение и энергобезопасность в электроэнергетике / В. Д. Ковалев, Л. В. Макаревич // Электро. – 2010. – № 2.С. 2-8.
10. Матвеев О. А. Энергосбережение: тактика или стратегия? / О. А. Матвеев // ЭКО. – 2010. – № 2. – С. 126-133.