1.3. Классификация малых ГЭС: В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

Тенденции и перспективы развития малой гидроэнергетики в мире

1.3. Классификация малых ГЭС:  В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

По прогнозам Международного энергетического агентства (МЭА), среднегодовой темп роста производства электроэнергии на крупных ГЭС в 2007–2030 годах составит 2%, к 2030-му производство энергии на них превысит 4380 ТВт.ч. При этом доля крупных гидроэлектростанций на общем мировом рынке электроэнергии снизится до 12,4% (WEO, 2008).

Прогнозные сценарии развития мировой гидроэнергетики также предсказывают увеличение установленной мощности ГЭС до 1700 ГВт к 2050-му. На будущем гидроэнергетики могут сказаться последствия (и негативные, и позитивные) глобального изменения климата, что требует проведения соответствующих исследований и принятия адаптационных мер. Серьезным препятствием для продвижения гидроэнергетики развивающихся стран в бассейнах трансграничных рек является недостаточная урегулированность вопросов совместного водопользования. Однако это касается в основном строительства крупных гидрообъектов. С 2001 по 2006 гг. среднегодовые темпы роста мощностей малой гидроэнергетики в мире составляли 7%. К 2006 году их уровень достиг 73 ГВт, а выпуск энергии на них – более 250 ТВт.ч. 

Суммарные мировые инвестиции в малую гидроэнергетику в 2006 году составили около $6 млрд. Средняя стоимость строительства малых гидроэлектростанций составила от $1,5 до $2,5 тыс. за 1 кВт установленной мощности.

В Швейцарии доля производства электроэнергии на МГЭС достигла 8,3%, в Испании – 2,8%, в Швеции – почти 3%, а в Австрии – 10%. Лидирующие позиции по совокупным генерирующим мощностям МГЭС занимают: Китай (47 ГВт), Япония (4 ГВт), США (3,4 ГВт), Италия и Бразилия.

По данным ESHA (European Small Hydropower Association), в 2010 году суммарная установленная мощность МГЭС в мире составила 87 ГВт. 

Таблица 1. Доля гидроэнергетики, в том числе малой, в производстве электроэнергии в мире 

Источник: WEO, 2008

Развитие гидроэнергетики имеет долгосрочные экономические преимущества, прежде всего с позиции возможности ее диверсификации, более эффективного и многоцелевого использования гидроэнергетического потенциала не только крупных, но и малых рек.

Это направление ускоренно формируется в развитых и развивающихся странах, особенно в сельской местности, в районах, удаленных от энергосистем. Строительство МГЭС имеет также широкие перспективы развития в различных регионах мира с трансграничными речными бассейнами.

Малая гидроэнергетика свободна от многих недостатков крупных ГЭС и признана одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии, особенно при использовании небольших водотоков.

Преимущества МГЭС: 

— смягчение влияния глобального изменения климата на окружающую среду за счет снижения выбросов СО2; — эффективные технологии; — минимальные площади затопления и застройки; — местное и региональное развитие; — помощь в обслуживании речного бассейна; — электрификация сельских территорий;

— небольшой срок окупаемости. 

При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему.

К преимуществам малой гидроэнергетики — по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе — можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40–50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).

В настоящее время нет общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции. Однако во многих странах в качестве основной характеристики такой ГЭС принята ее установленная мощность. К малым, как правило, относятся ГЭС мощностью до 10 МВт (в некоторых странах до 50 МВт).

В 2008 году инвестиционные затраты ГЭС (>10 МВт) оценивались в диапазоне от $1750 до $6250 за 1 кВт установленной мощности и в среднем составляли около $4 тыс. за 1 кВт.

Инвестиционные затраты МГЭС (1–10 МВт) и очень малых ГЭС (≤1 МВт) могут варьироваться от $2000 до $7500 за 1 кВт и от $2500 до $10000 за 1 кВт, соответственно, и составлять для указанных видов ГЭС в среднем $4500-5000 за 1 кВт.

Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание гидроэнергетики составляют от 1.5 до 2.5% инвестиционной стоимости в год. В результате общая стоимость генерации для крупных ГЭС может составлять $40–110 за 1 MВт (в среднем $75 за 1 MВт); для МГЭС – $45 и $120 за 1 MВт (в среднем $83) и для микроГЭС – от $55 до $185 за 1 MВт (в среднем $90).

Эксплуатационные расходы и техническое обслуживание (ЭР и ТО) гидроэнергетики составляют от 1.5 до 2.5% инвестиционной стоимости в год. В результате общая стоимость генерации для крупных ГЭС может быть 40–110 $/MВт (в среднем 75 $/MВт); для МГЭС – 45 и 120 $/MВт (в среднем 83 $/MВт) и для микроГЭС – от 55 до 185 $/MВт (в среднем 90 $/MВт).

Технико-экономические и прогнозные показатели малой гидроэнергетики приведены в таблице 2.

Таблица 2. Технико-экономические и прогнозные показатели малой гидроэнергетики 


Источник: ETSAP, 2010

В Китае к малым относятся ГЭС мощностью от 1 до 50 МВт, они играют важную роль в обеспечении электроэнергией сельских районов: 45 тыс. малых гидросооружений вырабатывают 70 млрд кВт.ч для 300 млн сельских жителей.

Следуя планам расширения использования малой гидроэнергетики, в ближайшие годы Китай инвестирует в ее развитие $16,5 млрд. В результате количество уездов, в которых будут построены такие объекты, возрастет с 300 до 782. Значительная их часть работает в комплексе с ирригационными сооружениями.

Развитию малой гидроэнергетики в стране и распространению опыта Китая в этой области способствует международный центр МГЭС, созданный правительством страны, ЮНИДО и ПРООН в Ханчжоу (провинция Чжезян, Восточный Китай).

В рамках программы электрификации (The China Township Electrification Program) до 2005 года в Китае была проведена электрификация 1000 поселков, в том числе благодаря строительству малых гидроэлектростанций. 

В сфере использования возобновляемых источников энергии страна постепенно завоевывает лидирующие позиции в мире.

К 2015 году Китай планирует построить 60 крупных гидроэлектростанций (ГЭС) и довести суммарную установленную мощность ГЭС страны до 260 ГВт, а к 2020 году – до 300 ГВт.

Центр производства оборудования для малых гидроэлектростанций постепенно смещается в Китай, который обеспечивает значительную долю его мирового выпуска.

Развитию малой гидроэнергетики уделяется значительное внимание и в других странах. 

В 2010 году установленные мощности МГЭС Евросоюза достигли 14 ГВт, из которых 21% — мощность МГЭС в Италии, 17% — во Франции, 16% — в Испании, 2% — в Польше и Чехословакии.

Удельные затраты на строительство малых гидроэлектростанций при их индивидуальном проектировании и возведении нередко могут превышать удельные затраты на строительство крупных ГЭС.

Вместе с тем опыт проектирования и строительства различных малых гидроузлов все же позволяет говорить о возможности значительного снижения удельной стоимости вводимых мощностей при условии типового проектирования, унификации оборудования, применения местных материалов.

В странах Евросоюза, принимая во внимание эти факторы, расширяют использование гидроэнергетических ресурсов малых рек.

Рисунок 1. Суммарные мощности* МГЭС по странам мира

*Примечание: в суммарной мощности МГЭС развивающихся стран учитывается Китай 
Источник: REN21, 2008

Таблица 3. Сравнительные характеристики целесообразности развития МГЭС 


Масштабы и темпы развития малой гидроэнергетики зависят от наличия и степени разработанности соответствующих технологий и, в конечном итоге, – от себестоимости получаемой энергии.

Несмотря на то, что электроэнергия, вырабатываемая на крупных ГЭС, одна из самых дешевых, во многих странах, особенно развитых, рост мощностей крупной гидроэнергетики в последние годы сдерживается по ряду объективных причин.

К ним можно отнести, в первую очередь, необходимость привлечения значительных и долгосрочных инвестиций, высокие затраты на компенсационные природоохранные и социальные мероприятия, длительный срок строительства, высокий уровень исчерпания технически доступного и экономически обоснованного гидроэнергопотенциала.

На рынке крупных ГЭС выделяют несколько производителей основного оборудования и большое число поставщиков вспомогательных компонентов и систем.

Рынок малых гидросооружений, напротив, представлен значительным количеством производителей современного унифицированного оборудования для малых гидрообъектов. Конструкции, применяемые при создании таких агрегатов, весьма разнообразны: радиально-осевые, пропеллерные, ковшовые.

Выбор типоразмера агрегата зависит от величин напора и расхода воды и в ряде случаев требует индивидуального проектирования МГЭС.

Малые гидроэлектростанции могут эксплуатироваться до 50 лет без существенных затрат на замену оборудования. Инвестиционные затраты на строительство ГЭС имеют значительные различия между промышленно развитыми и развивающимися странами. В развивающихся странах, например, в связи с низкой стоимостью рабочей силы затраты на общестроительные работы существенно меньше, чем в промышленно развитых странах. При условно равной стоимости оборудования и монтажных работ строительство гидроэнергетического комплекса в развивающихся странах может быть экономически более оправданным, чем в развитых странах.

С учетом ограниченности гидроресурсов в мире можно предположить, что в период до 2030 года темпы развития гидроэнергетики заметно снизятся, но при этом будет поддерживаться диверсификация малой гидроэнергетики. При темпе роста в 4.5–4.

7% производство электроэнергии на малых ГЭС достигнет к 2030 году 770–780 ТВт.ч, что будет составлять более 2% всего производства электроэнергии в мире.

Таким образом, можно сказать, что малая гидроэнергетика в обозримой перспективе останется одним из самых важных и конкурентоспособных возобновляемых источников энергии.

По материалам отраслевого обзора № 14 ЕБРР 

«Современное состояние и перспективы развития малой гидроэнергетики в странах СНГ»

Источник: https://gisee.ru/articles/small-hydro/24575/

Малая гидроэнергетика в мире

1.3. Классификация малых ГЭС:  В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

На данный момент международного определения малых ГЭС нет. В России, например, к МГЭС относят станции мощностью до 30 МВт, в Китае — до 25 МВт, в Индии — до 15 МВт. Однако в Европе общепринятой является следующая классификация: до 100 кВт — микро-ГЭС, 100-10 000 кВт — малые ГЭС.

Основными преимуществами МГЭС являются:

  • защита окружающей среды за счет снижения выбросов СО2;
  • проверенные и надежные технологии;
  • снижение зависимости от импортного топлива;
  • увеличение разнообразия энергетических ресурсов;
  • отсутствие необходимости в земельных площадях;
  • местное и региональное развитие;
  • помощь в обслуживании речного бассейна;
  • электрификация сельских территорий в развивающихся странах;
  • небольшой срок окупаемости.

Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение во многих странах мира.

Например, в 2005 году суммарная мощность малых ГЭС в мире выросла на 8% (5 ГВт) и достигла 66 ГВт, причем она составила 36% от суммарной мощности всех возобновляемых источников энергии (исключая большую гидроэнергетику) и 1.

6% от общих электроэнергетических мощностей. Таким образом, можно сказать, что МГЭС являются одним из основных источников получения электроэнергии среди возобновляемых ресурсов.

В 2006 году суммарная мощность МГЭС во всем мире составила около 73 ГВт. Среди стран лидирующее положение занял Китай (47 ГВт). На втором месте была Япония (4 ГВт), на третьем — США (3.4 ГВт). Пятерку лидеров замыкали Италия и Бразилия.

Суммарные мировые инвестиции в малую гидроэнергетику в 2006 году составили около 6 млрд. долл. при средней стоимости строительства МГЭС от 1.5 до 2.5 тыс. долл. за кВт установленной мощности.

Развивающиеся страны строят малые ГЭС в качестве автономных источников электроэнергии в сельской местности.

Например, в рамках программы The China Township Electrification Program до 2005 года в Китае была проведена электрификация 1000 поселков, в том числе с помощью МГЭС. В 2006 году была запланирована следующая программа (China Village Electrification Program), цель которой — электрификация к 2010 году 10 000 деревень, включая инвестиции в строительство малых ГЭС.

Кроме того, Китай планирует к 2010 году довести суммарную мощность гидроэнергетики до 190 ГВт, а к 2020 — до 300 ГВт.

Большое внимание развитию малой гидроэнергетики уделяют также и другие страны.

Европейский союз планирует к 2010 году довести установленные мощности МГЭС до 14 ГВт. (см. таблицу 1).

Таблица 1. Прогноз развития малой гидроэнергетики в Европе на 2010 год (Источник: European Small Hydropower Association)

ПоказательЗначение показателя
Выработка электроэнергии в 2010 году, ТВТ·ч55
Установленные мощности в 2010 году, ГВт14
Установленные мощности в 2005 году, ГВт11.6

Большинство стран мира имеют программу развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в число которых входят и МГЭС.

Таблица 2. Программы развития ВИЭ в различных странах мира (Источник: REN21 Renawables Global Status Report 2007)

СтранаПрограмма
Австралия9.5 ТВт электроэнергии в год к 2010 году
Аргентина8% всей вырабатываемой энергии к 2017 году (исключая большую гидроэнергетику)
Египет3% электроэнергии к 2010 году и 20% — к 2020 году
Израиль5% электроэнергии к 2016 году
Индия10% добавленных электроэнергетических мощностей в период 2003-2012 годы (ожидается 10 ГВт)
Иордания10% электроэнергии к 2020 году
Корея7% электроэнергии к 2010 году, включая большую гидроэнергетику
Мали15% энергии к 2020 году
МехикоДобавить 4000 МВт к 2014 году
Нигерия7% электроэнергии к 2025 году
Новая Зеландия90% электроэнергии к 2025 году
Пакистан10% электроэнергии к 2015 году
СШАОт 5% до 30% электроэнергии в 26 штатах
Филиппины4.7 ГВт общих мощностей к 2013 году
Хорватия6% электроэнергии к 2010 году
Япония1.63% электроэнергии к 2014 году, исключая геотермальную и большую гидроэнергетику)

Таким образом, можно сказать, что малая гидроэнергетика будет оставаться одним из самых важных и конкурентоспособных возобновляемых источников энергии.

Латинская Америка, Северная Америка и Европа имеют значительный гидроэнергетический потенциал, большая часть которого уже использована.

В Восточной, Южной Азии и Африке малая гидроэнергетика еще недостаточно развита, что говорит о большом потенциале ее использования в этих странах.

Средняя стоимость 1 кВт электроэнергии, выработанного на МГЭС, в Европе в 2005 году составляла около 0.03 долл., а потенциальная стоимость его в мире, по оценкам аналитиков, не превысит 0.2 долл.

Источник: http://www.Cleandex.ru/articles/2008/03/18/hydropower2

����� ��� — ���� � �����������

1.3. Классификация малых ГЭС:  В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

������������������� ��������� ��� ������������ �����������, ��������� ����� ����� � �������� ��� �������������� ������� (������������ � �������������) � ������������� ��� ��������.

�� ������������ ������������� � ����� ��������� ������������������� (���) ��������� �� 10-15 ���, � ��� �����:

  • ����� ��� — �� 1 �� 10 ���.
  • ����-��� — �� 0,1 �� 1 ���.
  • �����-��� — ��������� �� 0,1 ���.

�������� ���� ��� �������� ������������������� ������ ������ � �����. ������ � ����� ������������ � ������� ������ ����, ������� ����������� � ������� �����. ��� ������ ���� � �������������, ��� ���� ������� �������� �����, � �������������� � �����.

�������� ���������������������, ������������� �� ���, — ������� ������� � ����� ����, ������������� ������� � ������� �������������, ��������� ���� �������� � ������ ������.

��� � �������� ���������� ���� �� ����� �������� �������� ������, �������� ������������� �����, ����� �������������� ��������� ������������, �������������� ������������� �������� (����- ��� ������������ ����������) � �.�.

����� ������������������� (����� ���) ������ �������� ������ ���� � ���������������� ���������� ������������, ���������������� ����� �� ����� ���������������.� � ������ ����������� ���������������� �����������, ������������ ������� ����� ���������.

��������� ��� ������������� ������� ����� �������� �� ���. 1 �. ������������� ��� ��������� �������. ��� ����������� �� ������������ ������� 1 ������� ������, ��������� ����������������� ����, ���������� � �������� ���������� �����.

����� �������������� ����� 3 ����� �������� �������� ������ �� ��� �����������������, ��� ���� ��� ���������������� �������� �����������.

������ ������������������� ��������� �������� �� ��������� ���������, �� �������� � ������� ������� ������� �� ��������.

���. 1. ����� ������ ��������� ��������������: �) ��������� ��������������, �)� �) ������������������� ���������.

������������������� ��������� (���. 1,�), ��������, ���������� ������� ������� ����� ����������� �������� ������ 6. ������� ������ 1 �������� ��� � ������������� �� ��� �������. ��������� ������������ �� ���� 7, ������������ �� �������� 6. ��������������� ����������� � ����������� ������ ���� ������� ������ ���� ���������� �� ����������� � ������ ����������� ������ 4.

���� �� ������� ��������� ��������� �� ����������� ����� ����� ���������� � �������� ������, ������� ���������� ������, ������������� ��� ����� � ���, � ��������� ���������� ����������, ����������� ����� �������, � ������� ������.

������� ����� ��������� � ���� ������ �������, ���������� � ������ �����, ������� ���������� �����, ����������� � ������� �� ������� � �������������� � �� �������� ������. ���������� ������������� �� ��������� �������.

����������� ������������������� ������ ����� ����������� � ������������ �����.

� ������������������� ���������, ������������ �� ���. 2, ����� �������� ������������ �������� 1 ����������� ����������� � ������ 2 � 3 � �������.

���. 2. ������� � ��������� ������ ������

������������ �������� �������� � ������� �������� ��������� ������� � ��� ������� �� ������������� 4 � 6 � ����������� � �������� ������� 5 � ���������� � ��� ����������.

� ����� ��������� ������������� ������ ����� ���������� ��� ������������� � ��������� ������ ������. ����������� ������� ����������� ������ � ������ ��� ������� ������� ����������� ��������.

��� ������ ��������� ���������� ���������������� �������.

��������� ������� ������� 16 ��� (���. 3) ������������� ��� �������������� ������������ ������� ������ � ������������, � ����� � ������������� �������. ������� ������������ ����� ����������� ������� ������� �� ������� (����� ����) ��������� � ��������� ������� �� ��� �����������. ������� �������� ��������� � ���� ������ ������, ����������� ��������� ������ ����������.

��� 3. ��������� ������� �������

������������ ��������� (���. 4) ������������� ��� ��������� �������������� ���������������, ������� ���������� �� �������� ����������� ��������� ������ 1 � �������������� �� ��� �������� ������� 2. ������ 1 � ������� 2 ����������� �� ���� 3, ��������� ������� �� ������. ���� 3 �������� � ����� 4, �� ������� ���������� ��������� 5.

����� ����������� �� ������� ������� ����� � ��������� ���������, ����������� � ��������������� ����������� ������� ����. ����� ������ ������������ �� ������� ����������� �������� ����������. �������� ������� ������������� ���������� ������������ ���� � �������������� ���������.

���. 4. �������-�������� ���������

���������� ��� ������������� ������������ ������� ��������� ������� �� ������������� � ���� �� ��������������� ������ � ������������ ���������, �� ������� ����� ���� (���. 5).

���. 5. �������������� ���������

����� �������� � ������� ����� ����� ����������� �������. �� ���� ���� ����� ����� ��������� � �������� ��������, ������� ���� �������� �� �������� ��������, � ����� ���� — ���������, �������������� ��������������.

���������� ��� ������������� ������� ��������� ������� �� �������� ������ 1, ����������� �������������� � ������ ����, � �������� ������������� ��������� 2 �� ������� 1 � ������ 3 ����� (���. 6). ������� ���� 1 �������� � ����������� 4. ��������� ������� 2 ������������ ����� �������: ��������������� ������� � ��������� � ����������� �������� ������ �������.

���. 6. ����������, ������������� ������� ��������

�������� ������������������������ 1 ��� (����-1) ������� �� ������� � ���� ��������� ������ 1, ������������� �������� 2, ������� ������������ 3 ��������� 150 ��, ������������� ���������� 4, ���������� 5, ����� ���������� 6 � ������� 7 (���. 7).

���. 7. �������� ����� ��� 1 ���

������ ������ �������� �������������� ��������� �������: ������������ ���������� 4 ������������� �������������� ����� � ����������� ������������ 3 ������������ ������� ������ ����� ������� ������� ���� � ������� �������� 1, �������������� ������������� �������� �������������� �������� � ��������, �������� �� �������� ���������. ����������� ������ ������� 1 ���������� �����������������.

�������� ������������������� ��������� (���. 8) ����������� ���, ��� ��������� ������� �������������� �������� �� ������� �� 1,75 � �� ������� ��� � ���������� ������������ �������.

���. 8. �������� ��������������

������ ���� ��������� ���������� ��������� �������: ���������� �������������� �������� ����� ������� 1 ����������� ����� ������� �������, ���. 9, ������������ ������ ���������� ����������� ���� 2 � �������� �������� 3 ����������������� 4. ������������ ������ ����� �� ������������ �������� ��������� � ������ ����.

������������� ����������������������� ��������� (���. 9) �������� � ����������� ������� ������� ������ �� ����� � = 1,5�. ��� ���������� �������� ����������� �������� ��������. ��������������� ������ �������� � 1,4-1,6 �.

���. 9. ������������� �������������������

������� ������ ������� �� �������������� �������������� ��������, ���������� ������������� ��������, ������������� �� �����������, � ����� � ������������� �����.

� �������� ���������� 1 ������� ����� �������� � ������� 2, �������������� �������� ������������� �, �������� � �������� ����� ������������� �� ���� �������� ��������, ��������������� � ��������� ������� 2, ������������ ������� �������� ����������� �� ����������� ������ ���� 3, ����� �� ����������������.

��� ������������� ������� ���������� 16 �� ��� �������� � = 200 ��. ������������ ��������������� �������������������������� ������� �� ��������� �������� 1, ������������ ������� 2, ������������ ������� 3, ������������� ��������� ������ 4, ���� �������� ������� 5 � ����������������� 6 (���. 10).

���. 10. ��������������� ���������������

������������� �������� ������ ����������� ����� � ������� 1-10 ��� ��� �������� ������ ��=2,2-5,7 �. ������ ���� QH=0,05-0,21� 3�/�. ������� ������ ��=2,2-5,7 �. �������� �������� ������� �������� wn = 1000 ��/�.

���������� �������������������� �� ���� ���������������� 2����-22-219 (���. 11) �������� ���������� ���������� �������������������� ��� ������ �=2,5-6,3� � ������� ���� Q= 0,005-0,14 � 3 /c. ������������� �������� 1-5 ���. ������� ������� ������ �� 0,2 �� 0,254 �. ������� ��������������� ������ �� = 0,35-0,4�.

���. 11. ���������� ��������

����������� �������������������� (���. 12) ������� �� ������� ������������� ���� 1, ������������ ������� 2, ���� �������� ������� 3, ����������������� 4, ���������� ������������ 5. �������� ��� ������ ��������� ������������.

���. 12. ����������� ��������������������

������������������ ���������� (���. 13) ������������� ��� �������������� ������� ���������������� ������ ����� � �������������.

���. 13. �������������������� ������� �������� ��������

��� ������� �� ������������ ������� 1, ������������� � ������� 2, � ��������������� �� ���������, ��������� �������������. ������� ����������� � ������������ �������� 4, ������� ������������� ������ ������� �����. ������������ ������ �� ������� ���������� �� ��� 5, � ����� ����������������� 6.

Источник: http://ElectricalSchool.info/energy/2073-malye-ges-vidy-i-konstrukcii.html

Мини-ГЭС. Малые гидроэлектростанции (МГЭС). Классификация, типы, достоинства и недостатки мини ГЭС

1.3. Классификация малых ГЭС:  В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) — гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и основано на гидроэнергетических установках мощностью от 1 до 3000 кВт. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность.

Установки для малой гидроэнергетики классифицируют по мощности на:

  • оборудование для мини гидроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
  • оборудование для микро гидроэлектростанций мощностью до 1000 кВт.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные мини ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств.

Типы мини ГЭС

Водяное колесо — это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная мини-ГЭС — представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье — это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер — это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см.

При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду.

При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Достоинства и недостатки различных систем миниГЭС

Недостатки гирляндной МГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина.

Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач.

Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер.

Конструкция малой гидростанции

Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:

— русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;

— стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;

— МГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;

— мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.

Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций

Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:

— Осевыми турбинами;

— Радиально-осевыми турбинами;

— Ковшовыми турбинами;

— Поворотно-лопастными турбинами.

МГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на:

— высоконапорные — более 60 м;

— средненапорные — от 25 м;

— низконапорные — от 3 до 25 м.

От того, какой напор воды использует микрогидроэлектростанция, различаются и виды применяемых в оборудовании турбин. Ковшовые и радиально-осевые турбины разработаны для высоконапорных ГЭС.

Поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины применяются на средненапорных станциях.

На низконапорных малых гидростанциях(МГЭС) устанавливают в основном поворотно-лопастные турбины в железобетонных камерах.

Что касается принципа работы турбины мини ГЭС, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться.

Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды.

Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте — стальной или железобетонной.

Мощность миниГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы.

При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:

— наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;

— управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;

— генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;

— площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.

Выгоды использования мини-ГЭС:

Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС – критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды.

Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов.

Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы.

Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте.

При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное — объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов.

Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций.

Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.



Источник: http://www.gigavat.com/mini_ges.php

Малая гидроэнергетика России

1.3. Классификация малых ГЭС:  В настоящее время нет общепринятого всех странах мира понятия малой

Определение понятий

Под гидроэнергетикой понимают производство электроэнергии при помощи гидротурбин разной мощности, устанавливаемых на постоянных водотоках (чаще всего — в руслах рек). Как правило, создание гидроэлектростанции требует возведения плотины, в которой устанавливаются гидротурбины, но возможно также создание бесплотинных ГЭС.

Мы рассмотрим возможности производства энергии при помощи малых ГЭС и микро-ГЭС (МГЭС). В российской практике под микро-ГЭС подразумевают станции мощностью до 100 кВт, а под малыми — общей установленной мощностью до 30 МВт с мощностью единичного гидроагрегата до 10 МВт и диаметром рабочего колеса гидротурбины до 3 м.

Как считают эксперты, подобная классификация затрудняет расчет валового энергетического потенциала малой гидроэнергетики, поскольку не позволяет определить технические параметры гидроэлектростанции.

При этом под валовым потенциалом ВИЗ понимается его средний годовой объем, содержащийся в данном ресурсе, при полном его превращении в полезную энергию.

На эту проблему следует обратить внимание, поскольку все расчеты потенциала возобновляемых энергоресурсов базируются на моделях и методиках, определяющих точность конечного результата, а значит и эффективность применения конкретного энергоресурса в конкретных условиях.

В наиболее полной работе по оценке гидроэнергетических ресурсов СССР, опубликованной в 1967 г., к категории МГЭС относились все гидроэлектростанции, создаваемые на равнинных реках, имеющие валовой потенциал до 2.0 МВт и горных — до 1.7 МВт. Эти классификационные признаки считаются оптимальными, поскольку не относятся к техническим параметрам будущих ГЭС.

В большинстве случаев предполагается, что МГЭС устанавливаются на малых реках и водотоках. Хотя малые реки являются одним из наиболее распространенных типов водных объектов, единого подхода к их определению в настоящее время нет. Применяются различные критерии при определении понятия малая река (малый водоток).

Прежде всего используют количественные критерии. В соответствии с ГОСТ 17.1.1.02-77,; у малой реки площадь водосбора не превышает 2000 км2, а средний многолетний сток в период низкой межени (минимальный уровень I воды) не превышает 5 м3/с.

В то же время, согласно другой систематике, площадь водосбоpa малой реки не должна превышать 200 км2, а ее длина должна быть не более 100 км. Также есть примеры того, как при классификации учитывается возможность хозяйственного использования малых рек.

Но единого, общепринятого подхода к определению понятия «малая река» в России нет.

Достоинства и недостатки малой гидроэнергетики

Как и любой другой способ производства энергии, применение малых и мини-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо.

Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается.

Кроме того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования.

В процессе выработки электроэнергии ГЭС не производит парниковых газов и не загрязняет окружающую среду продуктами горения и токсичными отходами, что соответствует требованиям Киотского протокола.

Подобные объекты не являются причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасны при естественном возникновении землетрясений.

Они не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения, на животный мир и местные микроклиматические условия.

Возможные проблемы, связанные с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее выражены, но о них также следует сказать.

Как любой локализованный источник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнергетики уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители остаются без энергоснабжения (решением проблемы является создание совместных или резервных генерирующих мощностей — ветроагрегата, когенерирующей мини-котельной на биотопливе, фотоэлектрической установки и т.д.).

Наиболее распространенный вид аварий на объектах малой гидроэнергетики — разрушение плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень плотины при неожиданном подъеме уровня воды и несрабатывании запорных устройств. В некоторых случаях МГЭС способствуют заиливанию водохранилищ и оказывают влияние на руслоформирующие процессы.

Существует определенная сезонность в выработке электроэнергии (заметные спады в зимний и летний период), приводящая к тому, что в некоторых регионах малая гидроэнергетика рассматривается как резервная (дублирующая) генерирующая мощность.

Среди факторов, тормозящих развитие малой гидроэнергетики в России, большинство экспертов называют неполную информированность потенциальных пользователей о преимуществах применения небольших гидроэнергетических объектов; недостаточную изученность гидрологического режима и объемов стока малых водотоков; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность; слабую производственную и ремонтную базу предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для МГЭС, а массовое строительство объектов малой гидроэнергетики возможно лишь в случае серийного производства оборудования, отказа от индивидуального проектирования и качественно нового подхода к надежности и стоимости оборудования — по сравнению со старыми объектами, выведенными из эксплуатации.

Гидропотенциал России, его использование

Согласно сделанным в начале 60-х годов XX века оценкам, СССР располагал 11.4% мировых гидроэнергетических ресурсов. Средняя годовая мощность гидроресурсов бывшего СССР оценивалась в 434 млн. кВт (3.800 млрд.

кВт • ч отдачи энергии в год). Расчеты показывали, что технически возможно и экономически целесообразно получать около 1.700 млрд.

кВ • ч электроэнергии, что более чем в 5 раз превышало выработку всех электростанций страны в тот период.

Основная часть этого гидропотенциала (74%) располагалась на территории Российской Федерации. Средняя годовая потенциальная мощность гидроресурсов России оценивалась в 320 млн. кВт (производство — 2.800 млрд. кВт • ч в год), из которых выработка более 1.340 млрд. кВт • ч в то время была технически возможна.

Таблица 1

Характеристики некоторых действующ их в России МГЭС

Место расположения/назначение

Год создания

Тип

Установленная мощность (кВт)

Количество агрегатов

Общая мощность

Кировская обл./агроферма

1993

микро-ГЭС-10

10

2

20

Адыгея/подача питьевой воды

1994

микро-ГЭС-10

10

5

50

Адыгея/подача питьевой воды

1998

ГА-2

200

1

200

Кабардино-Балкария/Акбаш

1995

ГА-8

550

2

1100

Краснодарский край/Краснодарская ТЭЦ

2003

ГА-1

350

7

2450

Республика Тыва/Уш Бельдыр

1995

микро-ГЭС-10

10

2

20

Республика Тыва/пос. Кызыл Хая, р. Мочен-Бурен

2001

микро-ГЭС-50ПР

50

3

150

Республика Алтай/Кайру

2002

ГА-2М

200

2

400

Карелия/Киви-Койву

1995

микро-ГЭС-50Д

20

3

60

Карелия/Ланденпохский р-н

1997

микро-ГЭС-10

10

1

10

Ленинградская обл./Лужский

завод

1996

1999

микро-ГЭС-50ПР

микро-ГЭС-10

50

10

1

1

50

10

Башкирия/Таналыкское водохранилище

1997

микро-ГЭС-50ПР

50

1

50

Башкирия, пос. Табулды

1997

микро-ГЭС-10

10

1

10

Башкирия/Узянское водохранилище

1999

микро-ГЭС-50ПР

50

3

150

Башкирия/Соколки

2003

микро-ГЭС-50ПР

50

3

150

Московская область, оз. Сенеж

2004

Ветро-МГЭС

5 и 45

2 гидроагрегата

(5 и 45)

2 ветроагрегата

(10 и 10)

70

Ярославская обл. р. Нерль-Волжская

2003

Восстановительная МГЭС

160

При составлении таблицы использованы источники:

1) Бляшко Я.И., Опыт МНТО ИНСЭТ по созданию и эксплуатации Оборудования для микро- и малых ГЭС, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004;

2) Малик Л.К. Проблемы и перспективы создания малых ГЭС на малых реках, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004;

3) Историк Б.Л., Усачев И.Н., Шполянский Ю.Б., Малая нетрадиционная морская, речная и геотермальная энергетика, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004.

Согласно современным оценкам, опубликованным специалистами НИИ энергетических сооружений, технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет производить 357 млрд. кВт • ч в год.

По своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны, однако этот потенциал используется всего на 15%.

В связи с ростом затрат на добычу органического топлива и соответствующим увеличением его стоимости, представляется необходимым обеспечить максимально возможное развитие гидроэнергетики, являющейся экологически чистым возобновляемым источником электроэнергии.

При оптимистическом и благоприятном вариантах развития выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях может возрасти до 180 млрд. кВт • ч в 2010 г. и до 215 млрд. кВт • • ч в 2020 г. с дальнейшим увеличением до 350 млрд.

кВт • ч за счет сооружения новых гидроэлектростанций. Предполагается, что гидроэнергетика преимущественно будет развиваться в Сибири и на Дальнем Востоке.

В европейских районах строительство МГЭС получит развитие на Северном Кавказе.

Исторический экскурс

В настоящее время гидроэнергетический потенциал практически полностью реализуется за счет больших и гигантских ГЭС. Вместе с тем, согласно имеющимся данным, в 1913 г.

число действовавших в России ГЭС составляло 78 единиц, общей мощностью 8.4МВт. Крупнейшей из них была ГЭС на р. Мургаб, мощностью 1.35 МВт.

Таким образом, согласно современной классификации, все действовавшие в то время ГЭС являлись малыми.

Менее чем через 30 лет — в 1941 г. в России работали 660 малых сельских ГЭС, общей мощностью 330 МВт.

На 40-е и 50-е годы XX века пришелся пик строительства МГЭС, когда ежегодно в эксплуатацию вводились до 1000 объектов. По разным оценкам, к 1955 г.

на территории Европейской части России насчитывалось от 4000 до 5000 МГЭС. А общее количество МГЭС в СССР после окончания Великой Отечественной войны составляло 6500 единиц.

Правда, уже в начале 50-х годов, в связи с переходом к строительству гигантских энергетических объектов и присоединением сельских потребителей к централизованному электроснабжению, это направление энергетики утратило государственную поддержку, что привело практически к полному разрушению и упадку созданной прежде инфраструктуры. Прекратилось проектирование, строительство, изготовление оборудования и запасных частей для малой гидроэнергетики.

В 1962 г. в СССР насчитывалось 2665 малых и микро-ГЭС. В 1980 г. их было около 100 с суммарной мощностью 25 МВт. А к моменту распада СССР в 1990 г. действовавших МГЭС оставалось всего 55. Согласно данным разных источников, в настоящее время по всей России действуют от нескольких десятков (60-70) до нескольких сотен (200-300) единиц.

Программой развития гидроэнергетики СССР до 2000 г. предусматривалось увеличение мощности действующих ГЭС почти в два раза. Предполагалось построить 93 новых гидроэлектростанции, затопить 2 млн.

га плодородных земель и переселить с затопляемых территорий более 200 тыс. человек. (Малым ГЭС в этих планах места не нашлось.

) Распад СССР и экономический кризис не позволили реализовать эти грандиозные планы.

В течение последних 10 лет доля вырабатываемой на гидростанциях электроэнергии в общем энергетическом балансе России снижается. В 1995 г. она составляла 21%, в 1996 г. — 18%, в 1997 г. — 16%. Это связано как с устареванием и износом оборудования на гидроэнергетических гигантах прошлого, так и с увеличением в энергобалансе страны доли более удобного энергоресурса — природного газа.

Таблица 2

Некоторые характеристики действующих в России МГЭС

Группа

Количество установок (по годам)

Общая установленная мощность (по годам) (МВт)

Общая располагаемая мощность (по годам) (МВт)

КИУМ* (по годам)(%)

КИРМ** (по годам) (%)

Расход электроэнергии на собственные нужды (% от выработки)

Малые ГЭС, принадлежащие АО Энерго

41(2000)

41(2001)

395.6(2000)

474.8(2001)

343.3(2001)

52.9(2000)

46.1(2001)

63.8(2001)

1.5(2001)

Малые ГЭС, не входящие в АО Энерго

18(2000)

18 (2001)

117.4(2000)

135.7 (2001)

98.4(2001)

45.5(2000)

37.8 (2001)

52.1(2001)

1.5(2001)

Всего

59(2000)

59(2001)

513.0(2000)

610.5(2001)

441.7(2001)

51.2(2000)

44.3(2001)

60.0(2001)

1.5(2001)

* КИУМ — коэффициент использования установленной мощности.

** КИРМ — коэффициент использования располагаемой мощности.

При составлении таблицы использованы источники информации:

1) Проблемы и перспективы развития вощзобновляемых источников энергии в России (материалы круглого стола), Российский союз нгаучных и инженерных обществ, Комитет Российского НИО по проблем ам использования возобновляемых источников энергии. Москва, 2003.

2) Вашкевич К.П., Маслов Л.А., Николаев В.Г. Опыт и преспективы развития ветроэнергии в России, периодический научно-технический жэурнал «Малая энергетика», № 1-2, 2005.

По мнению экспертов, в ближайшем будущем выработка электроэнергии на гидростанциях будет увеличиваться. Это будет происходить преимущественно в регионах с децентрализованным электроснабжением за счет ввода в действие новых малых ГЭС, которые будут замещать устаревающие и неэкономичные дизельные электростанции.

Место малой гидроэнергетики среди других ВИЗ

В производстве электроэнергии малая гидроэнергетика России делит первенство с тепловыми электростанциями на биотопливе. Согласно имеющимся данным за 2002 и 2003 гг.

, на МГЭС и био-ТЭС было произведено примерно равное количество электроэнергии — по 2.4 млрд. кВт • ч (2002 г.) и по 2.5- 2.6 млрд. кВт • ч (2003 г.).

То есть вклад каждого из этих ресурсов в выработку электроэнергии в России составлял менее 0.3%.

Общая установленная мощность 59 МГЭС, сведениями о которых мы располагаем, составляла 610 МВт в 2001 г. Согласно экспертным оценкам, в настоящее время этот показатель выше. При этом средние значения КИУМ для действующих МГЭС составляли 38-53%, а столь важный для расчета эффективности энергоустановки показатель, как расход электроэнергии на собственные нужды, не превышал 1.5%.

Принятая в 1997 г. Федеральная целевая программа «Топливо и энергетика» предусматривала ускорение создания МГЭС, но слабое бюджетное финансирование не позволило выполнить ее в полном объеме.

Несмотря на финансовые проблемы, производится строительство новых и восстановление действовавших прежде, но остановленных и частично разрушенных МГЭС. В большинстве случаев их строительство и ввод в эксплуатацию производится без участия средств федерального бюджета. Для этого привлекаются средства из местных бюджетов, средства спонсоров и инвесторов.

В новом строительстве преобладают микро-ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 10 до 50 кВт, объединенные в системы по 2-5 единиц. Строятся малые ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 200 до 550 кВт, объединенных в системы по 2-7 единиц.

Как правило, МГЭС создаются в удаленных районах, где существует проблема с завозом органического топлива (в большинстве случаев — дизельного топлива, реже — угля). В Адыгее построены 2 МГЭС мощностью 50 и 200 кВт, используемые для подачи питьевой воды. В Кабардино-Балкарии построена МГЭС мощностью 1100 кВт. В 2003 г.

в Краснодарском крае установлены 7 гидроагрегатов по 350 кВт. В республике Тыва и на Алтае построены 3 МГЭС с агрегатами 10, 50 и 200 кВт, объединенные по 2-3 единицы. В Карелии и Ленинградской обл. — 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт. В Башкирии также 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт.

Кроме этого были построены заново или восстановлены другие МГЭС.

Ожидаемые сдвиги в энергобалансе

По мнению экспертов, основное назначение МГЭС в ближайшие годы будет заключаться в замещении завозимого в удаленные регионы России органического топлива (в первую очередь — дизельного) с целью снижения расходов федерального бюджета и повышения эффективности и энергетической безопасности энергодефицитных регионов. Строительство МГЭС производится на охраняемых природных территориях и в местах с достаточно стабильным режимом водности малых водотоков.

Планируется создание 5 МГЭС на реках Корякского АО. Это позволит заместить в энергобалансе до 18 тыс. т дизельного топлива, что составляет 30% от общего объема, ежегодно завозимого в регион.

В Дальневосточном регионе в настоящее время действуют более 3000 дизельных электростанций (ДЭС) мощностью до 500 кВт. Электроснабжение региона полностью зависит от стабильности поставок дизельного топлива и качества оборудования для его сжигания.

Стоимость как самого дизельного топлива, так и его доставки в настоящее время столь высока, что возникла срочная необходимость в его замещении другими энергоресурсами.

Кроме того, износ оборудования большинства ДЭС так велик, что необходимо срочно решать вопрос стабильности электроснабжения региона.

В этих условиях организации, проектирующие МГЭС и производящие соответствующие обследования малых водотоков выявили более 200 мест для строительства МГЭС, что позволит, по приблизительным оценкам, производить до 1.5 млрд. кВт • ч электроэнергии в год.

В соответствии с более поздними исследованиями, электроснабжение ряда населенных пунктов Дальнего Востока и Приморья может быть оптимизировано за счет строительства 7-8 МГЭС, расположенных вблизи потребителей и объединенных в местную энергосистему.

Реализация этих проектов поможет сократить объем завозимого в регион дизельного топлива на 28 тыс. т в год, что высвободит автотранспорт и сократит загрузку местных портов. Все это существенно увеличит энергетическую независимость Дальнего Востока и Приморья.

Возможности восстановления разрушенных МГЭС

В разных регионах России до настоящего времени встречаются руины МГЭС, которые еще в середине XX века снабжали населенные пункты и сельскохозяйственные предприятия электроэнергией. Проведенные в последние годы инженерные обследования разрушенных МГЭС показали, что на многих объектах сохранились бетонные сооружения, восстановление которых может быть экономически оправданно.

Среди преимуществ реконструкции и восстановления разрушенных МГЭС эксперты называют следующие: автономность снабжения местных потребителей электроэнергией, независимость от сетей РАО «ЕЭС России»; уменьшение расходов на создание местных линий электропередач; уменьшение нагрузки на локальные электрические сети РАО ЕЭС России; уменьшение расходов на дорогостоящее органическое топливо; экологическая чистота гидроэнергетики.

Начиная с 1995 г. в НИИ энергетического строительсва производят работы по созданию базы данных гидротехнических сооружений и МГЭС на малых реках Европейской части России. В настоящее время база данных содержит сведения о 200 подобных объектах на реках бассейна верхней и средней Волги, а также северо-запада России.

По 100 объектам выполнено инженерное обследование сооружений. Ряд объектов имеет проектную документацию. Практически все гидротехнические объекты, включенные в базу данных, имели в составе гидроэлектрические установки. На реках строились каскады из 2- 6 МГЭС, которые формировали хозяйственную прибрежную инфраструктуру.

Кроме того, каскады обеспечивали защиту от наводнений.

Специалисты НИИЭС провели обследования некоторых частично разрушенных МГЭС и выполнили технико-экономические обоснования их восстановления. Среди обследованных объектов Веселовская МГЭС (Ростовская обл.), Копылковская МГЭС (р. Великая, Псковская обл.), Петровская и Мирславльская МГЭС (р. Нерль, Ивановская обл.).

Для поиска оптимальных инженерно-технических решений по восстановлению МГЭС в 2003 г. была построена Хоробровская МГЭС (р. Нерль-Волжская, Ярославская обл.) мощностью 160 кВт, вырабатывающая 840 тыс. кВт • ч электроэнергии.

Она была восстановлена как постоянно действующая опытно-экспериментальная база ОАО НИИЭС РАО «ЕЭС России» для испытания в натурных условиях новых технологий и оборудования для технического перевооружения гидроэнергетики — в т.ч. малой. Эта МГЭС работает в полностью автоматическом режиме как в отношении выработки электроэнергии, так и при пропуске паводков.

На водосливной плотине МГЭС установлены экспериментальные автоматические затворы и Гидроплюс, выполненные при участии французских специалистов.

В 2004 г. на оз. Сенеж (Московская обл.) введена в эксплуатацию восстановленная малая гидроэнергетическая установка XIX века барона Кноппа, построенная на основе гидроэнергетических сооружений середины XVIII века.

Гидроэнергетическое оборудование восстановленной МГЭС представляет собой ортогональную гидротурбину, позволяющую эффективно использовать низконапорные плотины, изготовленную на предприятии «Прометей» в подмосковном Чехове.

В дополнение к МГЭС, на ее плотине установлены ортогональные энергетические ветроустановки с новой конструкцией аэродинамического торможения. Сочетание работы МГЭС и ветровых машин позволит оптимизировать производство электрической мощности, поставляемой в местную электросеть.

Суммарная мощность гидро-ветрокомплекса составляет 70 кВт. Он состоит из двух ветроагрегатов по 10 кВт и двух гидроагрегатов мощностью 45 и 5 кВт. В ходе испытаний предполагается проверить способность комплексной системы работать на сеть и на локальную нагрузку, что позволит использовать подобные энергокомплексы для электроснабжения потребителей в удаленных регионах.

В целом можно сказать, что малая гидроэнергетика в своем развитии испытывает те же проблемы, что и энерготехнологии на остальных возобновляемых источниках энергии.

Если бы всего несколько процентов от тех субсидий, которые направляются из федерального бюджета на поддержку тепловой или атомной энергетики, или так называемого «северного топливного завоза», направлялись государственными структурами на развитие возобновляемой энергетики, — наша страна могла бы смотреть в будущее с гораздо большим оптимизмом. 

Владислав Ларин

Источник:http://articles.excelion.ru/

Источник: https://gisee.ru/articles/alternate/24815/

Scicenter1
Добавить комментарий