Экономические аспекты интеграции ветроэнергетики в энергосистему

ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ В ОТРАСЛИ: ЭНЕРГЕТИКА

УДК 338.45:621.31.24

П. С. Жукова

Экономические аспекты интеграции ветроэнергетики

в энергосистему

В статье рассмотрены потенциал ветроэнергетики и возможности ее рационального использования в виде автономной ветроэнергетической установки или в составе местных электрических систем. Выявлены основные преимущества использования. Развитие ветроэнергетики является одним из элементов в решении задачи повышения энергетической и экологической эффективности.

The article considers the potential of wind power engineering and opportunities of its use as an autonomous wind power plant or as a part of the local electrical supply network. Main advantages of the use are found. Developing wind power engineering is one of the conditions of solving the problem of increasing the energetic and ecological effectiveness.

Ключевые слова: ветроэнергетика, энергетическая система, ветроуста-новка, автономное энергоснабжение, отдаленный потребитель.

Key words: wind power, electrical supply network, wind power turbines, independent power supply, remote user.

Мировой опыт развития альтернативных источников энергии показывает положительную практику их использования в хозяйственной жизни общества. Развитие альтернативных источников энергии стало ключевым элементом в решении задач повышения энергетической и экологической эффективности экономики развитых и развивающихся стран. Страны следуют единой экологической политике, основанной на глобальных принципах охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. Целью экологической политики является значительное улучшение качества природной среды и экологических условий жизни человека, а также формирование сбалансированной, экологически ориентированной модели развития экономики и экологически конкурентоспособных производств. Решение задачи энергетической эффективности дает значительное сокращение коммунальных расходов для населения, экономию топливно-энергетических ресурсов страны, повышение производительности промышленности.

© Жукова П. С., 2013

Ветроэнергетика в России переживает второе рождение. В 50-е гг. ХХ в. отечественная ветроэнергетика стремительно развивалась [1]. СССР считался одним из мировых лидеров по производству ветроэнергетических установок, но в силу принятых в 60-е гг. решений развитие ветроэнергетики было приостановлено.

В настоящее время все больше внимания вновь обращено к возобновляемым источникам энергии, особенно к энергии ветра. Актуальность их использования обусловлена сочетанием ряда факторов, среди которых:

• увеличение стоимости органического топлива;

• ограниченность запасов невозобновляемых энергетических ресурсов;

• изменение климата;

• большой энергетический потенциал ветра;

• законодательные решения, обеспечивающие основу системы поддержки возобновляемой энергетики;

• наличие фундаментальных и прикладных исследований в области ветроэнергетики.

Россия занимает первое место в мире по территории (17 098 246 км2), находится одновременно в трех климатических поясах, отличающихся господствующими воздушными массами и инсоляционным режимом, а также занимает девятое место по численности населения [10]. Технический потенциал для ветроэнергетики составляет 6.2105 ГВтч, что в несколько раз превышает всё производство электроэнергии в стране. Около 70 % территории России не имеют централизованного электроснабжения по причине большого расстояния между населёнными пунктами (иногда сотни километров). Укрупненные показатели стоимости сооружения подстанций и воздушных линий включают в себя стоимость строительства подстанций, ВЛ, а также территориальные корректирующие коэффициенты.

Укрупненные показатели строительства подстанций включают:

• распределительные устройства и отдельные ячейки выключателей напряжением 10-110 кВ стоимостью 800-6300 тыс. р. за ячейку трехфазного выключателя РУ (кроме КРУЭ) (в ценах 2000 г., не включая НДС);

• трансформаторы (автотрансформаторы) напряжением 35110 кВ, мощностью 10-80 кВ, стоимостью 3900-16970 тыс. р. за ячейку трансформатора (в ценах 2000 г., не включая НДС). При расчетах необходимо учитывать как минимум три фазы;

• шунтирующие реакторы, управляемый ШР напряжением 110 кВ, мощностью 25 Мвар, стоимостью 19800 тыс. р. за ячейку ре-

актора (в ценах 2000 г., не включая НДС). При расчетах необходимо учитывать как минимум три фазы.

Укрупненные показатели стоимости ВЛ напряжением 6-110 кВ: стоимость одноцепной ВЛ переменного тока составляет 700-1100 тыс. р. за 1 км; двухцепной ВЛ переменного тока - 950-1600 тыс. р. за 1 км (в ценах 2000 г., не включая НДС).

Стоимость КЛ 1 цепь в траншее (в ценах 2000 г., не включая НДС) напряжением 6-110 кВ составляет 1300-15300 тыс. р./км.

Для получения полной стоимости ВЛ и КЛ к показателям стоимости ВЛ и КЛ добавляют следующие затраты:

• 2 % - временные здания и сооружения;

• 11 % - проектно-изыскательские работы;

• 2 % - содержание дирекции и строительства;

• 5 % - прочие работы и затраты [5].

Территориальные повышающие коэффициенты к базисной стоимости подстанций и линий электропередачи, их предельные значения представлены в табл. 1.

Таблица 1

Территориальные повышающие коэффициенты к базисной стоимости подстанций и линий электропередачи, предельные значения

Субъект Российской Федерации Территориальный коэффициент

Республика Алтай (Горно-Алтайск) 1,6

Алтайский край (Барнаул) 1,6

Магаданская область (Магадан) 2,0

Новосибирская область (Новосибирск) 1,3

Омская область (Омск) 1,3

Сахалинская область (Южно-Сахалинск) 2,1

Читинская область (Чита) 1,8

Корякский автономный округ (пгт Палана) 2,0

Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономный округ (Дудинка) 1,7

Чукотский автономный округ 2,1

Ямало-Ненецкий автономный округ (Салехард) 1,7

Камчатская область (Петропавловск-Камчатский) 2,0

Кемеровская область (Кемерово) 1,3

Региональные индексы пересчета к сметной стоимости 2000 г. при новом строительстве и реконструкции объектов для применения с 2013 г. представлены в табл. 2 [4; 8].

Таблица 2

Региональные индексы пересчета к сметной стоимости 2000 г. при новом строительстве и реконструкции объектов для применения с 2013 г.

Регион Наименование видов работ и конструктивных элементов Оплата труда Эксплуатация машин и механизмов Материалы с доставкой

Структурный интервал

Санкт-Петербург Линии электропередач 13,165 9,244 5,068-5,588

Алтайский край Новое строительство и реконструкция 14,986 6,448 5,300

Особенность энергоснабжения отдельных регионов, отдаленность объектов от центральной линии электропередач, большие расстояния между населенными пунктами, физический износ распределительных сетей, достигающий 70 % [2], дают возможность ветроэнергетике в России пережить второе рождение.

Немаловажным фактором, способствующим развитию ветроэнергетики, является сосредоточенность основных запасов углеводородного топлива в узких зонах, что увеличивает затраты на доставку топлива потребителям, а также рост цен на углеводороды, который влечет за собой рост цен на электроэнергию, вырабатываемую традиционными источниками.

В настоящее время отдаленные от центральной линии электропередач потребители пользуются дизельными генераторами. Дизельное топливо и его транспортировка к месту потребления являются высокозатратными. Дизель-генераторы рационально использовать с целью предотвращения перепадов напряжения в работе ветрогенераторов. Энергия, вырабатываемая ветроэлектростанцией, более дёшева и доступна для потребителя, отдаленного от центральной линии электропередач.

География распределения потенциала ветровых ресурсов позволяет рационально их использовать как автономными ветроэнергетическими установками, так и при работе в составе местных энергетических систем. Особой концентрацией ветропотенциала отличаются побережья Тихого и Северного Ледовитого океанов, предгорные и горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Саян.

Важной характеристикой ветроустановок является мощность. В регионах с особой концентрацией ветропотенциала наблюдается нехватка генерирующих мощностей. Эту проблему можно решить,

установив источники автономного электроснабжения потребителей. В настоящее время установленная мощность ветряных электростанций в стране составляет около 16,5 МВт, суммарная выработка не превышает 25 млн кВтч/год [7].

Многими учеными рассматриваются технические возможности применения ветроэлектростанций в системах электроснабжения, оценивается экономическая эффективность полученных систем. Так, например, в работе С. Ю. Чекмарева рассматриваются проблемы использования ветроэнергетических станций в условиях современной российской энергетики. Особое внимание уделено существенным свойствам генерирующих объектов и вопросам технико-экономического обоснования их использования для энергоснабжения удаленного потребителя. Также рассматриваются вопросы управления созданием и функционированием систем электроснабжения на основе ветроэлектростанций для удаленного потребителя [9].

Рынок ветрогенераторов в России развивается. Отечественные компании-разработчики предлагают различные модели ветрогенераторов, однако существует определенный уровень недоверия к отечествееной технике, работающие в России ветропарки вводят в эксплуатацию оборудование европейского производства. Так, например, в 2001 г. недалеко от деревни Тюпкильды (Башкирия) был открыт второй по величине ветропарк России. Он построен башкирским энергоснабжающим предприятием ОАО «Башкирэнерго» и состоит из четырёх ветроагрегатов немецкой фирмы Hanseatische AG типа ЕТ 550/41. Мощность каждой установки составляет 550 кВт. Ветропарк работает в полностью автоматическом режиме со среднегодовой выработкой электроэнергии 2 млн кВт-ч. В настоящее время в России функционируют всего пять ветроэлектростанций, подключённых к центральной энергосистеме: калининградская ВЭС Куликово - 5,1 МВт; башкирская ВЭС Тюпкильды - 2,2 МВт; Калмыцкая ВЭУ - 1 МВт; Воркутинская ВЭС - 1,5 МВт; Ростовская ВЭС - 0,3 МВт. Строительство объекта обошлось предприятию в 80 млн р. Главной задачей проекта стало накопление опыта в области ветроэнергетики, а также поиск возможностей дальнейшего развития этого сегмента энергопроизводства. В настоящее время предприятие проводит исследование среднегодовых скоростей ветра по всей территории Башкирии, для чего недавно была закуплена специальная установка. Цель исследования - определение наиболее выгодных мест для размещения последующих ВЭС [6].

Основным преимуществом использования ветроэлектростанций является создание в короткие сроки систем автономного энергоснабжения для потребителя, удаленного от центральной линии

104

электропередач. Решение экологических задач обеспечивает сохранение биологического разнообразия рекреационных природных территорий страны, повышает уровень экономической устойчивости регионов, вовлеченных в сферу экологического туризма, экологическую культуру общества, сохраняет этнографический статус рекреационных территорий.

Развитию возобновляемых источников энергии, а именно ветроэнергетики, а также основанием к их более широкому использованию в нашей стране способствуют такие факторы, как:

• особенности государственной политики в сфере энергоэффективности;

• нацеленность на новые технологии и их развитие;

• достижение экономически оправданной эффективности использования технико-экономических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии;

• общемировая тенденция соблюдения требований к охране окружающей среды;

• рост энергопотребления;

• несоответствие производственного потенциала топливно-энергетического комплекса мировому научно-техническому уровню, включая экологические стандарты.

Существует мнение, что в связи с высокой стоимостью оборудования переход на ветрогенераторы и другие возобновляемые источники энергии является высокозатратным проектом. Однако в Алтайском крае существует энергоавтономное здание, опыт эксплуатации которого свидетельствует об обратном.

Рассматриваемый проект является энергоавтономным, электричество и тепло вырабатываются из двух возобновляемых источников энергии: ветер и солнце, и одного резервного - жидкое топливо. Площадь дома составляет около 2 тыс. м2. Здание состоит из четырех этажей с подвальными помещениями. Инвестиционная оценка проекта показала, что дорогостоящее оборудование обойдется собственнику здания дешевле, чем подключение к уже существующим сетям, несмотря на то, что все коммунальные сети близко (табл. 3).

Само здание построено с учетом энергосберегающих технологий. Также расход тепла сокращают и две оконные рамы, состоящие из двух стеклопакетов каждая. Во всех помещениях здания установлены энергосберегающие лампы и светодиодные светильники. Датчики движения в коридорах также позволяют сокращать расход выработанной энергии [3].

Таблица 3

Ориентировочные экономические показатели по проекту «Энергоавтономное здание» в Алтайском крае

Наименование показателя Значение показателя

Стоимость оборудования, в том числе 2 328 000 руб.

Ветрогенератор мощностью 10 кВт 1 млн р.

Инвертор мощностью 15 кВт 100 тыс. р.

Аккумуляторные батареи 12В, 180 А-ч: 16 шт. по 13 тыс. р. 208 тыс.

Дизель-генератор 300 тыс. р.

Солнечная панель: 36 шт. по 20 тыс. р. 720 тыс. р.

Стоимость 1 кВт-ч 3,88 р.

Тариф централизованной системы энергоснабжения (до 1 июля 2013 г.):

ФЛ 2,9 р. за 1 кВт-ч

ЮЛ 4-5 р. за 1 кВт-ч

Электропотребление в месяц (в зависимости от времени года) 1,5-3 тыс. кВт-ч

С 1 июля 2013 г.

Одноставочный тариф на электроэнергию для населения,

проживающего в городских населенных пунктах Алтайского края в домах, оборудованных в установленном порядке 2,367 р. за 1 кВт-ч

электрическими плитами и (или) электропотопительными приборами

Одноставочный тариф на электроэнергию для населения,

проживающего в городских населенных пунктах Алтайского края в домах, оборудованных газовыми плитами 2,382 р. за 1 кВт-ч

Одноставочный тариф на электроэнергию для населения

Алтайского края, проживающего в сельских населенных 2,367 р. за 1 кВт-ч

пунктах

Если считать, что средний срок эксплуатации оборудования 20 лет, среднее электропотребление в месяц 2500 кВт-ч, то электропотребление за 20 лет составит 600 тыс. кВт-ч, а стоимость 1 кВт-ч на этот период для организации составит 3,88 р. за 1 кВт-ч, что в настоящем периоде значительно ниже, чем установленный тариф на электроэнергию для юридических лиц.

Произведенный расчет является ориентировочным, поскольку в него не включены эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием оборудования, и стоимость дизельного топлива, которое планируется использовать в редких случаях. Однако, учитывая ограниченность запасов невозобновляемых энергетических ресурсов, ежегодный рост цен на электроэнергию и топливо, особенность энергоснабжения отдельных регионов, отдаленность объектов от

центральной линии электропередач, большие расстояния между населенными пунктами, физический износ распределительных сетей, достигающий 70 % [2], высокую стоимость сооружения подстанций и воздушных линий, важно обратить внимание на развитие ветроэнергетики в России в рамках определенных условий.

Развитие ветроэнергетики тесно связано с вопросами экологической и энергетической безопасности, поскольку в случаях применения возобновляемой энергетики экологические последствия природных катаклизмов минимальны для человечества.

Потенциал ветроэнергетики в решении возникших в обществе проблем и стоящих перед обществом задач может быть реализован на планетарном уровне. В сравнении с традиционными энергетическими ресурсами ветер - естественный и мощный источник энергии. Ветроэнергетика свободна от колебаний цен на топливо, дает защиту от геополитических рисков, не требует импортировать топливо из Европы и США.

Следует обратить внимание на западный опыт. Так, например, при установке ветроустановки или системы энергообеспечения, работающей от альтернативных источников энергии, кроме выработки энергии для собственного потребления, существует возможность поставлять возникающие излишки энергии в общую государственную сеть, а соответственно, при возникновении потребности в большем количестве электрической энергии потреблять энергию из общей сети. Приведенный пример свидетельствует о том, что в опыте европейских стран есть преимущества как для органов власти, так и для потребителей.

Внедрение ветроэнергетики также позволит топливно-энергетическому комплексу страны соответствовать экологическим стандартам, а также мировому научно-техническому уровню. Активное участие государства в решении мировых экологических проблем будет способствовать решению многих глобальных задач современного общества. Усовершенствование законодательных условий развития альтернативных источников энергии является стимулирующим фактором, повышающим спрос на такие технологии, что особо актуально в связи со вступлением России в ВТО.

Поскольку же проблема слабой предсказуемости ветровой энергии решается с помощью устройств для накопления энергии, то, по нашему мнению, интеграция ветроэлектростанций в систему электроснабжения удаленного потребителя является технически возможным и экономически оправданным решением для определенных условий.

Пока же, несмотря на преимущества использования альтернативных источников энергии, что особо актуально при энергоснабже-

нии отдаленного потребителя, мы видим сдерживающие факторы широкого использования альтернативных источников энергии в хозяйственной жизни нашего общества в слабом развитии законодательных норм, что тормозит развитие альтернативных источников энергии.

Список литературы

1. Всероссийская общественная организация «Русское географическое общество». - URL: http://www.rgo.ru/2010/10/vetroenergetika-sostoyanie-i-perspektivy-v-rossii/

2. Газета «Энергетика и промышленность России». - URL: http://www. eprussia.ru/news/base/2011 /57930.htm

3. Информационный портал «Алтапресс». - URL: http://altapress.ru/story/93343

4. Информационный портал «Оценщик.ру». - URL: http://www.ocenchik.ru/ docs/1477-index-smr-sankt-peterburg-2013-03i.html

5. Информационный ресурс. - URL: http://www.laiz.ru/doc/other/40.htm

6. Информационный ресурс муниципального автономного учреждения культуры «Межпоселочная центральная библиотека» муниципального района, Туймазинский р-н. - URL: http://tuimazimcb.ru/index.php?option=com_k2&view= item&layout=item&id=899

7. Министерство энергетики Российской Федерации. - URL: http://minenergo.gov.ru/activity/powerindustry/powersector/structure/types/

8. Сметный портал е-смета.ру. - URL: http://www.e-smeta.ru/index/350-indexy-izmeneniya-smetnoy-stoimosti-centr-cen-january.html

9. Чекмарев С.Ю. Технико-экономическое обоснование применения ветроэлектрических станций в системах электроснабжения. - СПб.: ПЭИПК, 2011. - 125 с.

10. Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии (Росреестр). Земельный фонд Российской Федерации на 1 янв. 2011 г. - 223 с.