// Журнал «Промышленная Энергетика», 2012 - № 12, стр. 09-15

 

Контуры и ориентиры развития электроэнергетического комплекса на присоединенных к Москве территориях

Кожиченков В. С, заместитель главного инженера по энергетике

ГУЛ  "МОСГАЗ"

Рассмотрены проблемы развития энергетики на присоединенных к Москве территориях. Дана оценка потенциала применения современных энергоблоков на базе парогазовых (ПГУ) и газопоршневых (ГПУ) установок, а также возобновляемых источников энергии. Определены возможные пути модернизации электроэнергетического комплекса и развития централизованной или децентрализованной системы энергоснабжения.

 

В декабре 2011г. Совет Федерации Федерального собрания Российской Федерации постановлением № 560-СФ утвердил изменения границ между субъектами Российской Федерации - Москвой и Московской областью. В результате с 1 июля 2012 г. за счет присоединения 26 муниципальных образова¬ний (Ленинского, Подольского, Наро-Фоминского, Одинцовского и Красногорского районов, а также городского округа Щербинка и г. Троицк) территория Москвы увеличилась на 1503,2 км2 с постоянно проживающим населением более 235,82 тыс. чел. Образованы два новых административных округа столицы - Новомосковский и Троицкий, в которых к 2020 г. ожидается прирост общей численности населения на 2,3 млн. чел.

Проблема развития энергетики на присоединенных к Москве территориях состоит в необходимости учета комплекса нелинейных факторов (трендов развития экономики, технологических, ресурсных и экологических трендов, политических и социально-культурных особенностей), а также их взаимного объектно-субъектного влияния. Особенно важно учесть взаимное влияние экономики и энергетики.

Действующая энергосистема Москвы неразрывно связана с электроэнергетической системой Московской области и всего Центрального региона России [1]. Внешние электрические сети напряжением 500 и 750 кВ позволяют осуществлять прием мощности со стороны Конаковской ГРЭС (Руст = 2475 МВт), Рязанской (2960 МВт), Шатурской (1100 МВт), Каширской (1580 МВт) и Костромской ГРЭС (3600 МВт), а также Курской АЭС (Руст =  4000 МВт) и других электростанций Объединенной энергетической системы (ОЭС) Центра. Московское двухцепное кольцо 500 кВ является важнейшим звеном как ОЭС Центра, так и Единой энергетической системы (ЕЭС) России. Оно позволяет осуществлять транзитные перетоки мощности, принимать недостающую в Москве мощность от избыточных энергосистем и передавать ее в распределительные сети ПО и 220 кВ. В настоящее время более 30 % электрической мощности Московского региона покрывается положительным "сальдо-перетоком" через сети ОЭС Центра. При этом при дефиците активной мощности в Московской области в период минимума нагрузок наблюдается устойчивый переток в нее мощности по сетям 220 и 110 кВ из Москвы.

В Москве расположены 124 узловые подстанции (ПС), из которых 42 - на напряжение 220 кВ, 80 - 110 кВ, 2-35кВ и 1147 км воздушных линий электропередачи. Кроме того, в пределах городской территории, включая Зеленоград, находятся электросети 0,4 - 20 кВ и 35 кВ общей протяженностью более 61000 км и свыше 18 500 распределительных трансформаторных подстанций, от которых электроэнергия подается к жилым и общественным зданиям, объектам городского хозяйства, электрифицированному транспорту, промышленным предприятиям и социальным учреждениям.

На новых территориях в настоящее время действует 14 подстанций 110 кВ и одна 220 кВ, трансформаторная мощность которых равны 992 MB • А. При этом присоединенная электрическая нагрузка составляет около 500 МВт, а годовой объем потребляемой электрической энергии - 1,6 млн. кВт ч. Данные подстанции ОАО "МОЭСК" закрыты для технологического присоединения, в связи с чем резерв для подключения дополнительной нагрузки отсутствует. Количество действующих трансформаторных и распределительных ПС 6 и 10 кВ - 948.

Очевидно, что для модернизации и развития электроэнергетического комплекса присоединенных к Москве территорий требуется реализация целевой инвестиционной программы. Проведение технического перевооружения и строительства новых электростанций в необходимых масштабах только за счет средств от основной деятельности генерирующих и электросетевых компаний бесперспективно и ограничивается условиями функционирования рынка электроэнергии. Кроме того, при этом возможно затягивание сроков выполнения работ и уравнивание их со сроком службы вновь смонтированного оборудования.

Необходимо учитывать, что основу электрогенерирующих мощностей в Московском регионе составляют 17 ТЭЦ ОАО "Мосэнерго", включая ТЭЦ-22 и ТЭЦ-27, расположенные на территории Московской области. С 2007 г. основным акционером ОАО "Мосэнерго" является ООО "Газпром энергохолдинг" (с долей уставного капитала 53,5 %), входящее в группу компаний ОАО "Газпром", которая с момента вхождения в электроэнергетическую отрасль России обеспечила ввод 1,9 ГВт новых мощностей. В приоритетных задачах компании на ближайшие годы предусмотрено увеличение установленной мощности свыше 42 ГВт. При этом инвестиции ОАО "Газпром" планируется направить в зоны стабильного спроса на электроэнергию, к которым, безусловно, относится "новая" Москва.

Кроме того, Московский регион является крупнейшим потребителем углеводородного сырья в Российской Федерации. Ежегодный транспорт природного газа по газовым сетям в зависимости от климатических условий находится на уровне 26 - 28 млрд. м , что составляет более 13 % общего его потребления в России. При этом 77 % потребляемого природного газа приходится на станции ОАО "Мосэнерго".

Мировой опыт показывает, что две трети вновь вводимых за рубежом электростанций работают по технологии парогазового цикла [2]. Это объясняется высокой экономической и производственной эффективностью, а также экологическими показателями ПГУ (низким уровнем выбросов оксида азота NOx).

Основные преимущества ПГУ по сравнению с традиционными паротурбинными установками заключаются в высокой экономичности (более высокий коэффициент использования топлива), экологичное™ (выбросы оксида азота - не более 50 мг/м ), маневренности и энергоэффективности (КПД достигает    60 %).    Так,    для    производства 1 кВт • ч электрической энергии при применении паротурбинных агрегатов необходимо затратить 0,28 - 0,36 м3/ч природного газа, парогазовых установок - 0,18 - 0,20 м /ч.

Вложение средств ОАО "Газпром" в развитие и техническое перевооружение генерирующих мощностей, с одной стороны, позволит оптимизировать объемы потребления природного газа в Московском регионе, а с другой - повысить уровень капитализации компании.

Необходимо учитывать, что с развитием новых территорий Москвы будет наблюдаться устойчивая тенденция увеличения загрязнения окружающей среды токсинами и возможного роста числа техногенных аварий с экологическими, экономическими и социальными последствиями. Поэтому принятие экономически обоснованного, но экологически ошибочного решения в дальнейшем может оказаться неэффективным с учетом затрат на ликвидацию возможных последствий. В этой связи важным становится создание энерго- и ресурсосберегающих, малоотходных и безопасных технологий получения и потребления энергии по принципу "не только много и дешево, но безопасно и чисто". Принимая это во внимание, строительство объектов электроэнергетики в "новой" Москве следует проводить при равноправии экономических и экологических критериев, что достижимо путем внедрения нетрадиционных источников энергии.

До настоящего времени ни в одной стране мира существенная часть стоимости производства энергии не отражается в тарифах, распределяясь на реальные текущие и (с высокой степенью неопределенности) будущие затраты всего мирового сообщества [3]. Потребление невозобновляемых энергоресурсов по заниженным тарифам, определяемым социальной конъюнктурой и не отражающим фактические совокупные затраты, понесенные сообществом, означает жизнь в кредит за счет будущих поколений, для которых энергия по низкой цене станет недоступна.

Выбросы тепловыми электростанциями углекислого газа приводят к парниковому эффекту и изменению климата, к засухе в основных районах производства зерна и картофеля. Выбросы окислов серы и азота, превращаясь в атмосфере в серную и азотную кислоты, возвращаются в виде кислотных дождей, что вызывает снижение плодородия почвы, уменьшение рыбных запасов и засыхание лесов, повреждение строительных конструкций и зданий. Токсичные тяжелые металлы (кадмий, ртуть и свинец), растворяясь кислотами, попадают в питьевую воду и сельскохозяйственные продукты.

Существует объективная неопределенность в расчете фактической стоимости электроэнергии, вырабатываемой атомными электростанциями, в связи с нерешенностью проблемы их безопасности, несовершенством технологий получения ядерного топлива и захоронения отходов, несогласованностью принципов утилизации оборудования, строительных конструкций, зданий и сооружений, выводимых из эксплуатации. Предварительные оценки прямого социального ущерба, связанного с вредным воздействием тепловых и атомных электростанций, включая затраты на лечение людей, а также потери на производстве, снижение урожая, необходимость восстановления лесов и ремонта зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы, дают добавленную составляющую (до 75 % мировых цен на топливо и энергию). По существу, этот экологический налог за несовершенство энергетических установок оплачивает все сообщество. При учете таких скрытых затрат в тарифах на энергию большинство новых технологий возобновляемой энергетики становятся конкурентоспособными по отношению к действующим технологиям.

За 40 лет промышленного использования солнечные батареи доказали свою незаменимость, высокую надежность и долговечность при энергоснабжении объектов, находящихся вдали от традиционных источников энергии, включая космические аппараты, несмотря на их высокую первоначальную стоимость, что не всегда является определяющим фактором и с чем вынуждены мириться в определенных обстоятельствах потребители. Существенными недостатками солнечной энергии с технической точки зрения являются нестабильность (суточная, сезонная, погодная) и относительно малая плотность энергетического потока: за пределами атмосферы - 1,4кВт/м2, на земной поверхности в ясный полдень - 1 кВт/м , а в среднем за год (с учетом ночей и облачности) - от 150 до 250 кВт/м2, что тем не менее соответствует ежегодному поступлению на 1 м2 земной поверхности энергии, эквивалентной 0,150 - 0,250 т условного топлива. Указанные свойства солнечного излучения затрудняют создание эффективных энергетических устройств. В результате, несмотря на "бесплатность" самого солнечного излучения, стоимость солнечных установок оказывается высокой, что снижает их конкурентоспособность по отношению к традиционным энергоустановкам, использующим дешевое органическое топливо.

В настоящее время стоимость источника энергии, использующего энергию солнца, в 4 - 5 раз превышает стоимость традиционного генерирующего оборудования в пересчете на 1 руб. капитальных вложений за 1 кВт электрической мощности, что отражается на стоимости произведенного энергоресурса. Кроме того, солнечные батареи обеспечивают выработку постоянного напряжения, в связи с чем для подключения синусоидальной нагрузки требуется установка дополнительного преобразовательного блока-инвертора, а это обусловливает увеличение стоимости солнечной электростанции.

Тем не менее, по мнению лауреата Нобелевской премии Ж. И. Алферова [4], рынок фотоэнергетики является стремительно развивающимся сегментом мировой экономики. Применение гетероструктурных полупроводников увеличивает эффективность преобразователей вдвое. Согласно оптимистическим прогнозам солнечное электричество может стать доминирующим источником энергии с долей приблизительно 60 % к концу XXI века.

Оценивая роль солнечных электростанций в развитии нетрадиционной энергетики Москвы, необходимо исходить из того, что их параметры должны соответствовать следующим критериям конкурентоспособности: КПД - не менее 40 %; годовое число часов использования мощности солнечной энергосистемы - не менее 5200 ч, что равно среднегодовому времени работы тепловой станции; срок службы - не менее 50 лет; стоимость 1 кВт электрической мощности - не более 1000 долл. США. Материалы и технологии, используемые при производстве солнечных элементов и модулей, должны быть экологически чистыми и безопасными. Исходя из приведенных данных, можно сделать следующий вывод: несмотря на то, что солнечная энергия представляет собой практически неисчерпаемый источник, способный удовлетворить энергетические потребности, ее использование в условиях мегаполиса ограничено.

Существует другое направление в нетрадиционной энергетике - получение жидкого или газообразного топлива из биомассы с последующим преобразованием его в электрическую энергию. Биомасса представляет собой топливо, схожее с каменным углем, поэтому для ее использования могут применяться уже имеющиеся технологии.

В "старой" Москве ежегодно образуется 2,8 млн. т твердых бытовых отходов (ТБО) в жилом секторе, 0,8 млн. т крупногабаритного мусора, 1,9 млн. т отходов в нежилом секторе, свыше 4,0 млн. т отходов строительства и сноса, 0,24 млн. т медицинских отходов, 1,6 млн. т промышленных отходов производства и потребления. Объем загрязненных строительных грунтов составляет 7,8 млн. т, а осадков очистных сооружений - 1,9 млн. т. Итого - более 21 млн. т. Средний прирост объемов этих отходов на протяжении последних 10- 15 лет достаточно стабилен (3 - 4 % в год), т. е. к 2015 г. общий объем всех видов образующихся отходов в Москве превысит 30 млн. т. При этом переработке подвергается лишь 0,5 млн. т ТБО, 1,1 млн. т отходов производства преобразуется во вторичное сырье, а остальные отходы размещаются на полигонах Московской области, негативно воздействуя на экологию.

Наиболее перспективное направление энергетического использования биомассы - это производство из нее биогаза с последующим получением электроэнергии. В состав биогаза входят метан - СН4 (40 - 60 %), углекислый газ С02 (30 - 45 %), азот N2 (1 - 3 %) и различные примеси (водород, ароматические и галогенные углеводородные соединения).

В период с 1995 по 1997 г. в качестве объектов для оценки возможностей биогазовой технологии в Московском регионе на территориях полигонов "Дашковка" (Серпуховской район) и "Каргашино" (Мытищинский район) построены две пилотные установки по производству и утилизации биогаза. В результате исследований определены скорости образования биогаза, а также возможные его объемы. Средний объем выхода биогаза составил 600 - 800 м3/ч, для получения электроэнергии из него может быть использовано только 50 %.

В настоящее время биоустановки функционируют в опытно-промышленном режиме и вырабатывают по 80 кВт каждая. Их опыт эксплуатации показал, что в условиях Московского региона из 1 м3 биогаза может производиться 1,3-1,5 кВт. Однако современная финансовая ситуация и практика монопольного распределения электроэнергии препятствуют возможности отыскания в Москве платежеспособного потребителя данных объемов электричества. Поэтому в сложившихся условиях целесообразно использовать произведенную электроэнергию частично для собственных нужд предприятия, эксплуатирующего полигон ТБО, а частично - для производства энергоемкой продукции (например, рассады цветов или овощей в теплицах) хозспособом, что позволит снизить ее себестоимость и сделать конкурентоспособной в условиях рынка.

Возможно получение электрической энергии в результате трансформации энергии ветра, которая относится к числу возобновляемых источников. При этом мощность ветроэнергетической установки (ВЭУ) пропорциональна площади, ометаемой ветроколесом или ротором, и кубу скорости ветра. Столь сильная зависимость генерируемой мощности от скорости ветра существенно ограничивает районы эффективного практического использования подобных установок. Так, если в одном районе средняя скорость ветра равна 4 м/с, а в другом - 8 м/с, то генерируемая мощность одной и той же ВЭУ различается в 8 раз. Поэтому требуется тщательный подход к выбору места строительства ветровой электростанции с учетом фактических характеристик местного ветрового режима.

Недостатком использования ветроэлектростанций является изъятие под их строительство значительных земельных площадей. Максимальная мощность, которая может быть получена с 1 км2 площади, изменяется в зависимости от района использования, типа станции и технологических особенностей конструкции. Среднее значение находится в диапазоне 10 МВт. Для ВЭУ мощностью 1000 МВт потребуется площадь от 70 до 200 км2, хотя частично эти земли могут использоваться для сельскохозяйственных нужд, что в большой мере зависит от шумовых эффектов и степени риска при поломках объекта генерации.

Наиболее важный фактор влияния ВЭУ на окружающую среду - акустическое воздействие. Шумовые эффекты от таких станций имеют различную природу и подразделяются на механические (шум от редукторов, подшипников и генераторов) и аэродинамические воздействия, которые в свою очередь могут быть низкочастотными (менее 16 - 20 Гц) и высокочастотными (от 20 Гц до нескольких килогерц). Эти воздействия вызваны в основном вращением рабочего колеса. Шумовой эффект в непосредственной близости от объекта генерации достигает 50 - 80 дБ. Отдельную экологическую проблему составляют шумовые воздействия установок мощностью более 250 кВт, когда на концах лопаток ветроколес большого диаметра скорости становятся сверхзвуковыми. При этом возникает   инфразвуковой   эффект,   отрицательно воздействующий на все биологические субъекты.

Наконец, серьезным негативным экологическим последствием использования энергии ветра является то, что значительное ослабление воздушных потоков вблизи ветряков может оказать влияние на климат, а также ограничить "проветривание" близлежащих промышленных районов. Ветроустановки также создают помехи для воздушного сообщения и распространения радио- и телеволн.

Кроме того, при использовании ВЭУ избыток энергии в ветреную погоду и недостаток ее в периоды безветрия приводят к дополнительным затратам для обеспечения эффективного аккумулирования энергии ветра, что требует применения отличающейся от ВЭУ дублирующей установки.

Очевидно, что перечисленные ограничения являются препятствием для масштабного применения на присоединенных территориях ветроэнергетических станций в качестве источников генерации электрической энергии.

Итак, анализ показал, что энергетический потенциал рассмотренных нетрадиционных источников энергоресурсов недостаточен для развития и модернизации городских объектов электроэнергетики с диверсификацией источников и поставщиков "органической" и "зеленой" энергии, а также для обеспечения энергетической стабильности и экологической безопасности.

В перспективных планах правительства Москвы по организации энергоснабжения конечных потребителей на присоединенных территориях рассматривается размещение до 2021 г. 17 энергокомплексов на базе газопоршневых агрегатов (ГПА) - блок-модулей суммарной установленной электрической мощностью 708 МВт и тепловой - 1352 Гкал/ч. Наиболее крупные станции предлагается построить в п. Коммунарка (183 МВт, 508 Гкал/ч) и Рублёво-Архангельском (ПО МВт, 179 Гкал/ч), а также в г.Троицке (110 МВт, 239 Гкал/ч) и пос. Московский (55 МВт, 104 Гкал/ч). Не исключено, что после утверждения плана градостроительной застройки новых территорий Москвы в такой подход построения системы энергоснабжения будут внесены коррективы, когда определяющим показателем станет удельная плотность потребления энергоресурса на 1 м2.

Фактически за основу предлагается путь децентрализованной электрификации с созданием автономных систем энергоснабжения потребителей на базе современных технологий.  При этом дополнительные генерирующие мощности для энергоснабжения новых территорий следует размещать вблизи кольцевого газопровода Московской области, что позволит снизить капитальные затраты на строительство газопроводов, исключить затраты на строительство дожимных компрессорных установок и затраты электроэнергии на их функционирование.

Необходимо отметить, что генерация тепловой и электрической энергии в когенерационным режиме, безусловно, даст возможность оптимизировать процессы выработки различных видов энергии и таким образом экономить первичные топливные ресурсы, а также снижать вредное воздействие на экологию объектов электроэнергетики. Кроме того, это повысит надежность и качество электроснабжения конечных потребителей, так как исключается необходимость строительства протяженных распределительных сетей. Следует отметить, что когенерация в малой энергетике масштабно применяется уже более 40 лет, и накопленный мировой опыт комбинированного производства электрической и тепловой энергии предопределил пути его дальнейшего развития и совершенствования.

В настоящее время во многих странах с постиндустриальной экономикой наблюдается тенденция к внедрению энергетических установок, использующих принцип тригенерации [5] - технологии совместного получения трех видов энергии: электричества, теплоты и холода (это когенерационные системы, где часть теплоты используется для охлаждения хладоносителя с помощью специальных холодильных машин). Данная технология позволяет генерирующей установке работать круглогодично с увеличением суммарного КПД энергоблока, особенно в летний период, когда потребность в вырабатываемой теплоте снижается. В зимнее время при отсутствии потребления энергии холода выработанная теплота направляется в систему теплоснабжения потребителей, при этом КПД установки достигает 60 - 70 %.

Как правило, тригенерационные установки применяются в изолированных (децентрализованных) системах электроснабжения и выполняются на базе ГПУ или ГТУ. Принцип их работы основан на сжигании топлива с образованием утилизационных газов с высокой температурой (300 - 500 °С), которые направляются в котел-утилизатор, где происходит нагрев теплоносителя до требуемой температуры. Затем подогретая вода или водяной пар подается в систему теплоснабжения и/или абсорбционную холодильную машину.

 

Принципиальная схема энергоутилизационного комплекса на базе ДГА

 

Для снижения температуры воздуха до 4 - 7 °С устанавливают бромистолитиевые холодильные машины, где в качестве хладагента и абсорбента используют воду и бромистый литий. При получении холода в промышленных целях, когда требуется поддержание температуры на уровне - 40 ÷ 50 °С, применяют водоаммиачные абсорбционные холодильные машины, но они токсичны и взрывоопасны из-за содержания аммиака. Основные недостатки этих машин: низкая производительность, большая металлоемкость, громоздкость, повышенный расход охлаждающей воды и высокая стоимость.

Повысить энергетическую и экономическую эффективность тригенерационной технологии можно за счет установки ГПУ вблизи станции технологического понижения давления природного газа с заменой холодильных машин на детандер-генераторные агрегаты (ДГА), позволяющие преобразовать энергию избыточного давления газа в электрическую энергию и энергию холода. Принцип работы ДГА основан на преобразовании полезной энергии транспортируемого газа при его редуцировании, обеспечивающей вращение турбины генератора с последующей выработкой электрической энергии. Мощность ДГА рассчитывается аналогично расчету мощности паровых турбин:

 

 

 

где R и k - универсальная газовая постоянная и показатель адиабаты газа; Р1 и Р2 - давление газа до и после турбодетандера; Т - температура газа перед детандером; Gг – pacxoд газа в газопроводе через турбодетандер;  - внутренний относительный КПД турбодетандера.

Как следует из этой формулы, мощность ДГА зависит от расхода газа и перепада давления. В настоящее время объем потребления природного газа объектами энергетики, промышленности, коммунально-бытовым сектором и населением на присоединенных к Москве территориях составляет 451,4 млн. м /год. При этом газоснабжение потребителей обеспечивают 15 станций технологического снижения давления газа, 5 из которых находятся в Московской области, причем в непосредственной близости от границ новых территорий. Суммарная пропускная способность 10 станций равна 234,6 тыс. м3/ч, что эквивалентно 1,95 млрд. м /год. Кроме того, на новых территориях находятся магистральные газопроводы с давлением 5,5 МПа, а также распределительные газопроводы 1,2; 0,6 и 0,3 МПа, что обусловливает привлекательность применения ДГА.

На рисунке показана возможная принципиальная схема энергоутилизационного комплекса по выработке электрической и тепловой энергии, а также энергии холода, основанная на тригенерационной технологии с использованием ДГА.

При работе энергоутилизационного комплекса газ от подводящего газопровода под давлением 1,2 (0,6; 0,3) МПа при температуре t = 0 ÷ 5 °С после системы очистки поступает в коллектор ГРС или ГРП 1 и одновременно подводится к коллектору кожухо-трубчатого теплообменного аппарата 2. В результате работы ГПУ 7 на природном газе с давлением 0,6 (0,3; 0,1) МПа вырабатывается электрическая энергия, передаваемая конкретному конечному потребителю и/или группе потребителей. При этом от сжигания газа образуются продукты сгорания с высокой температурой (300 - 500 °С), посредством которых в водогрейном котле-утилизаторе 6 теплоноситель (например, воды) нагревается до температуры, необходимой для подогрева газа. Затем теплоноситель передается в теплообменный аппарат 2, установленный перед входом в турбину ДГА 3, где происходит нагрев газа. При подаче газа в ДГА после его подогрева ротор турбины приводится во вращение газодинамическими силами. Поскольку ротор турбины жестко связан с ротором генератора 8, он в свою очередь также начинает вращаться, вырабатывая электрическую энергию.

При проходе газа через турбину ДГА в сопловом и лопаточном аппаратах происходит его расширение со снижением температуры газа на 25 - 45 °С в зависимости от соотношения входного и выходного давлений. Поток охлажденного газа ометает поверхность стенок генератора ДГА, чем обеспечивается его охлаждение. Затем газ поступает в коллектор низкого давления, к которому с помощью трубопровода присоединяется блок отбора холода 4, в котором газ отдает холод хладагенту с помощью теплообменного аппарата. При этом сам газ нагревается и при допустимой температуре отводится в трубопровод для передачи потребителям, а охлажденный промежуточный хладагент с помощью насосов подается к воздухоохладителям холодильника 5, где он нагревается и принудительно возвращается в блок отбора холода 4, в котором он вновь охлаждается, и т. д.

При длительном цикле работы ГПУ или ГТУ с целью обеспечения постоянного графика выработки электроэнергии часть тепловой энергии, образовавшейся в результате утилизации отработавших газов, может быть применена для теплоснабжения собственных нужд станции и/или сторонних потребителей. Кроме того, возможно использование тепловой энергии, образующейся в рубашке охлаждения тепловой машины, что также повышает эффективность энергосиловой установки.

Данная тригенерационная схема позволяет использовать ДГА в качестве независимого источника электрической энергии с максимальным эффектом от использования детандер-генераторной технологии. В режиме недостаточной генерации ДГА электроэнергии вводятся в работу ГПУ, и наоборот, при отсутствии потребления электрической нагрузки ГПУ отключаются.

Следует отметить, что существует математическая модель, которая позволяет определить оптимальный режим работы энергоустановки при известных значениях параметров газа, электрической и холодильной нагрузок, правильно выбрать установленную мощность ГПУ и энергохолодильного комплекса, обеспечить их равномерную загрузку.

С целью бесперебойного электроснабжения конечных потребителей Москвы их питание осуществляется по схеме, представляющей собой два независимых взаимно резервирующих источника питания [6], т. е. при наличии АВР в распределительной подстанции гарантированно обеспечивается первая категория надежности.

Данная тригенерационная схема производства электрической и тепловой энергии, а также энергии холода на базе ДГА является инновационной, обладает высокой энергоэффективностью и обеспечивает: гарантированный объем генерации электрической энергии в течение года; необходимый уровень резервирования в системе электроснабжения; возможность одновременного производства трех видов энергии; инвестиционную привлекательность проекта внедрения детандер-генераторной технологии на станциях понижения давления газа в Москве; создание конкурентных условий на рынке электроэнергии за счет низкой себестоимости 1 кВт • ч.

Следовательно, необходима корректировка государственной энергетической политики с ориентацией на перспективу создания энергетики постиндустриального типа путем обеспечения благоприятных условий для развития ее новых направлений.

 

Список литературы

 

1. Шафраник Ю. К. ТЭК и экономика России: вчера, сегодня, завтра (1990 - 2010 - 2030) - М.: ИЦ Энергия, 2011.

2. Быстрицкий Г. Ф..    Гасангаджиев Г. Г.,    Кожиченков В. С. Общая энергетика (производство тепловой и электрической энергии): Учебник. - М.: КНО-РУС, 2013.

3. Переслегин С. Б. Новые карты будущего. - М.: Маркетинг, 2009.

4. Алфёров Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики. Под общ. ред. Ж. И. Алфёрова. - М.: Физика и техника полупроводников, 2004.

5. Аксёнов Д. Т. Снижение материале- и энергоемкости в газовой промышленности. - М.: Недра, 1992.

6. Рубини Н. Прогноз развития мировой экономики. - Экономист, 2011, №7.

KozhichenkovVS@mail.ru