Современное состояние энергоснабжения Архангельской области

УДК 621.311

О. Е. Коновалова

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье дан анализ современного состояния энергетического хозяйства Архангельской области. Выявлены проблемы и узкие места энергоснабжения региона. Рассмотрены перспективы развития Архангельской энергосистемы.

Ключевые слова:

энергосистема, тепловые станции, газотурбинные станции, дизельные установки, возобновляемые источники энергии, линии электропередач, котельные на древесных отходах.

15

O. E. Konovalova

THE MODERN STATE OF POWER SUPPLY IN ARKHANGELSK REGION

Abstract

The article analyzes the current state of the energy sector of the Arkhangelsk region.

The problems and bottlenecks of energy supply in the region are identified.

The prospects for the development of the Arkhangelsk power system are considered.

Keywords:

power system, thermal stations, gas turbine stations, diesel plant, renewable energy sources, power lines,

boilers houses on wood waste.

Архангельская область - одна из самых северных областей России. На западе область граничит с Республикой Карелия, на юге - с Вологодской и Кировской областями, на востоке - с Республикой Коми, а на севере омывается Белым, Баренцевым и Карским морями. Северная часть области, включая г. Архангельск, входит в Арктическую зону РФ.

Территория Архангельской области, вместе с Ненецким автономным округом, составляет 587 тыс. кв. км. В состав области входит большое количество островов - Земля Франца Иосифа, Новая Земля, Соловецкие острова, остров Колгуев, Вайгач и другие.

Население области на 1 января 2017 года составляет - 1165,7 тыс. человек [1]. В области имеются 26 муниципальных образований. Из них муниципальные образования «Северодвинск», «Мезенский», «Лешуконский» и «Пинежский» муниципальные районы отнесены к районам Крайнего Севера.

Централизованным электроснабжением охвачены в основном западные и южные районы области, северные и северо-восточные территории находятся в децентрализованной зоне и не имеют связи с единой энергосистемой.

Для обеспечения потребителей Архангельской области электроэнергией и теплом построены три крупные ТЭЦ суммарной установленной мощностью 1048,5 МВт (Архангельская ТЭЦ, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 г. Северодвинска), расположенные на северо-западе. На юге области имеются блок - станции, принадлежащие предприятиям целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности суммарной мощностью 631 МВт, а также ТЭЦ филиала ОАО «Группы «Илим» в городе Коряжме и Вельская газотурбинная теплоэлектроцентраль (ГТ ТЭЦ) суммарной электрической мощностью 18 МВт и тепловой мощностью 40 Гкал/ч (табл. 1).

Блок-станции обеспечивают в основном собственных потребителей, а излишки мощности поставляют в электрические сети филиала ОАО «МРСК Северо-Запада» «Архэнерго». Тепловые станции используют разные виды топлива: уголь, мазут, газ. Архангельская ТЭЦ и Северодвинская ТЭЦ-2 с 2011 года работают на газе. С переводом на газ двух ТЭЦ ежегодное замещение мазута составляет около 800 тыс. тонн. Использование газа снижает зависимость энергетики Архангельской области от поставок мазута и уменьшает выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду.

Все эти ТЭЦ объединены воздушными линиями электропередач 220 и 110 кВ в единую сеть (рис. 1), которая не имеет непосредственной электрической связи с Объединенной энергосистемой Северо-Запада (ОЭС Северо-Запада), а связана с энергосистемой Вологодской области (ОЭС Центра) и с энергосистемой Республики Коми.

Таблица 1

Основные существующие электростанции энергосистемы Архангельской области

Собственник электростанции Тип электростанции Наименование электростанции Уста-нов. мощн., МВт

ОАО ТГК-2 ТЭЦ Архангельская ТЭЦ 450

Северодвинская ТЭЦ-1 188,5

Северодвинская ТЭЦ-2 410

Блок-станции Австрийская компанияPulp Mill Holding ТЭЦ ТЭЦ-1,2,3 Архангельского ЦБК 205

Филиал ОАО «Группа «Илим» ТЭЦ, ТЭС ТЭЦ-1, ТЭС - 2,3 Котлаского ЦБК 353

ОАО «Соломбальский ЦБК» ТЭЦ ТЭЦ-1 Соломбальского ЦБК» 36

ОАО «Энергомашкорпорация» ТЭЦ Вельская ГТ ТЭЦ 18

ГУП НАО Нарьян-Марская ГТЭС ГТЭС Нарьян-Марская ГТЭС 36,3

Филиал ОАО «МРСК Северо-Запада» «Архэнерго» ДЭС Мезенская ДЭС 7,03

ОАО АрхоблЭнерго и ведомственные предприятия ДЭС ДЭС в децентрализованной зоне 35

Северные районы области, включая Ненецкий автономный округ (НАО), входящий в состав Архангельской области и расположенный за Полярным кругом, не подключены к энергосистеме области. Крупнейшим источником электроэнергии в округе является Нарьян-Марская газотурбинная станция (ГТЭС) мощностью 36,3 МВт, которая работает на природном газе Василковского месторождения и снабжает электроэнергией город Нарьян-Мар, поселок Искателей и село Тельвиска.

Электроснабжение остальных поселков осуществляется, в основном, дизель-электрическими станциями. В зонах децентрализованного электроснабжения работают 63 местных дизельных электростанций (ДЭС) общей установленной мощностью около 35 МВт. Кроме того в районах разработки месторождений углеводородов нефтегазовые компании имеют как стационарные довольно крупные электростанции на базе газотурбинных установок (табл. 2), так и передвижные дизель-генераторные и газо-поршневые установки (ДГУ и ГПУ) суммарной установленной мощностью более 350 МВт.

Электрические сети, расположенные на территории Ненецкого автономного округа и северных муниципальных районов области, представляют собой локальные сети поселков и сельских поселений и сети, расположенные в районах разработки месторождений углеводородов и предназначенные для передачи и распределении электрической энергии внутри месторождений и между ними. Сети 1 группы включают в себя распределительные устройства, подстанции и линии электропередач с классами напряжения 0,6 кВ, 6 кВ, 10 кВ. Сети 2 группы представляют собой ВЛ напряжением 35 кВ и 220 кВ общей протяженностью около 300 км (рис. 2).

Рис.1. Схема основных электроэнергетических объектов северо-запада РФ [2].

В целом энергосистема Архангельской области является энергодефицитной. Примерно 74,7 % выработки электроэнергии обеспечивают ТЭЦ ОАО «ТГК-2», 1,1 % - Вельская ГТЭС, остальные 24,2 % - межсистемные перетоки из Вологодской области и Республики Коми [3].

Теплоснабжение небольших городов и поселков осуществляется в основном котельными, общее количество которых превышает 700 штук.

В энергосистеме территориально сформировалось два крупных энергоузла: Архангельский энергоизбыточный - на севере области и Котласский энергодефицитный - на юге. Из-за слабых электрических связей на участке Плесецк - Няндома (одноцепная ВЛ-220 кВ) часть мощности Архангельского энергоузла оказывается "запертой". А полное потребление Котласского узла обеспечивается внешними перетоками мощности из ОЭС Центра и энергосистемы Коми. Причем связь с энергосистемой Коми осуществляется по одноцепной ВЛ-220 кВ протяженностью 603 км, срок эксплуатации которой на участке Коноша - Микунь составляет 28-29 лет. Из-за недостаточной пропускной способности нет возможности передавать больше электроэнергии от Печорской ГРЭС (Республика Коми), поэтому части мощности этой станции недоиспользована. Необходимо строительство второй одноцепной ВЛ - 220 кВ Печорская ГРЭС - Ухта - Микунь - Заовражье.

Таблица 2

Основные технические характеристики крупных ГТЭС нефтегазовых компаний в Ненецком автономном округе [4]

ГТЭС «Южно-Хыльчуюская» «Южно-Шапкинская» «Хасырейс-кая» «Ардалинская»

Собственник ТПП «ЛУКОИЛ-Севернефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» ООО «ЛУКОИЛ-Коми» ООО «РН-Северная Нефть»

Расположение ЦПС «Южно-Хыльчуюского» нефтегазового месторождения ЦПС «Южно-Шапкинского» нефтегазового месторождения ДНС «Хасырейского» месторождения («Вал Гамбурцева») ЦПС «Ардалинского» месторождения

Тип Газотурбинная с утилизацией тепла Газотурбинная Газотурбинная Газотурбинная

Установленная мощность 125 МВт 30 МВт 33,1 МВт 17,6 МВт

Тип ГТУ SGT-600

Количество х единичная мощность ГТУ 5x25 МВт 5x6 МВт 2x4,7 МВт, 3x7,9 МВт 4x3,2 МВт, 1x4,8 МВт

Вид вырабатываемой энергии Электроэнергия, горячая вода Электроэнергия Электроэнергия Электроэнергия

Год постройки 2008 2004 2004-2008 1993

Вид топлива (основное/резервное) Природный или попутный газ/дизельное топливо Попутный газ/дизельное топливо Попутный газ/дизельное топливо Попутный газ

Рис. 2. Схема развития электроэнергетики Ненецкого автономного округа [4]

Воздушные линии напряжением 220 кВ и ПС "Вологодская", связывающие Архангельскую область с Вологодской энергосистемой, также работают с предельными нагрузками.

На территории Архангельской области свою деятельность ведут такие организации как:

- филиал ОАО «ФСК ЕЭС» - Северное предприятие Магистральных электрических сетей (ПМЭС) (сети и ПС напряжением 220 кВ);

- филиал ОАО «МРСК Северо-Запада» «Архэнерго» (в основном сети напряжением 0,4-110 кВ);

- служба электрификации и электроснабжения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД» (электроснабжение потребителей железнодорожного транспорта).

Электрические сети Архангельской энергосистемы характеризуется высокой изношенностью оборудования. Так, к 2017 году полностью отработали нормативный срок службы 130 из имеющихся 166 подстанций (ПС) 35-110 кВ, а также ВЛ-110 кВ протяженностью 540,2 км, ВЛ - 35 кВ - 264 км. Оборудование ПС физически и морально устарело, средний физический износ составляет более 75%.

Проблемой является недостаток трансформаторных мощностей в г. Архангельск. Для ее решения предусматривается сооружение ПС 110/10кВ «Центральная» в г. Архангельске для подключения новых потребителей и переключения части нагрузок с ПС № 14 и ПС № 2. И еще 35 подстанций напряжением 35-110 кВ «Архэнерго» имеет дефицит по мощности в размере 142,2 МВА с учетом заключенных договоров на технологическое присоединение.

На некоторых подстанциях 35-110 кВ наблюдается перегрузка трансформаторов в зимние максимумы нагрузок (ПС 110/35/10кВ №27 «Северодвинская», ПС 110/10кВ №301 «Котлас», ПС 110/35/10кВ №151 «Плесецк», ПС 110/10кВ №116 «Онега», ПС 110/35/10 №150 «Няндома» и другие).

Ненадежной является одноцепная ВЛ - 110 кВ «Луковецкая - Пинега», от которой запитаны десять ПС 110/10 кВ, не имеющих резервного питания. Имеется ряд других участков воздушных линий, к которым подключено еще большее количество подстанций.

Для ликвидации указанных проблем необходима реконструкция подстанций с увеличением мощности трансформаторов и строительство новых ВЛ - 110 кВ для увеличения пропускной способности и повышения надежности сети.

Схема магистральных электрических сетей Архангельской области практически не менялась с советских времен. Была только построена высоковольтная линия, принадлежащая ОАО «Российские железные дороги», от Северодвинска (ТЭЦ-2) до Вонгуды (Онежский район).

Энергосистема не рассчитана на современные нагрузки и работает на пределе своих возможностей. Общая протяженность ЛЭП, обслуживаемых «Архэнерго», составляет более 25 тыс. км. Для ее реконструкции, по мнению специалистов, требуется не менее 10 млрд. рублей. Для сравнения, инвестиционная программа «Архэнерго» в 2017 году предполагает выделение лишь 660 млн. рублей на развитие электросетей. Необходимы более значительные денежные вливания.

Варианты развития Архангельской энергосистемы не раз обсуждались и докладывались на Международных Арктических форумах и частично зафиксированы в схеме и программе перспективного развития электроэнергетики Архангельской области на 2013-2017 годы.

Для улучшения электроснабжения и развития генерирующих мощностей предлагается:

- строительство газотурбинной станции в районе города Котласа ориентировочной мощностью 200 МВт;

- строительство теплоэлектростанции в г. Котласе, работающей на древесных отходах, общей мощностью 30 МВт (тепловая мощность 26,4 Гкал/ч, электрическая мощность 3,6 МВт);

- строительство газотурбинных станций в городах Мирный и Няндома ориентировочной электрической мощности по 40 МВт;

- перевод ТЭЦ городов Архангельска, Северодвинска и Онеги на газовое топливо, замена паровых турбин Архангельской ТЭЦ на парогазовые, что позволит увеличить установленную мощность ТЭЦ к 2030 году до 510 МВт;

- для электроснабжения проектируемых ГОКов на о. Новая Земля схемой предусматривается строительство локальных энергоисточников. В качестве таковых возможно использование плавучих АЭС;

- строительство Мезенской приливной электростанции мощностью 6-14 ГВт.

Для развития электросетевого хозяйства области необходимо:

- строительство второй ВЛ - 220 кВ на участке Коноша -Вельск -Котлас -ЭС Коми;

- строительство второй ВЛ - 220 кВ на участке Коноша - Няндома -Плесецк;

- строительство ВЛ-500 кВ «Вологда - Коноша» с подстанцией 500 кВ «Коноша» стоимостью ориентировочно 19 млрд. рублей;

- строительство ВЛ-220 кВ «Дв. Березник - Карпогоры» с ПС 220 кВ «Карпогоры»;

- строительство двухцепной ВЛ-110 кВ «Архангельск - ГОК Поморье»;

- строительство ВЛ -110 кВ и ВЛ-35 кВ, двух подстанций 110/35/10 кВ и трех комплектных трансформаторных подстанции 35/0,4 кВ для централизованного электроснабжения потребителей Мезенского и Лешуконского районов из Архангельска («Россети» инвестируют 3 млрд. руб.);

- сооружение ПС 110/10 кВ «Центральная» в г. Архангельске для подключения новых потребителей;

- реконструкция и модернизация 21 ПС 35-110 кВ, строительство пяти новых ПС 35-110 кВ;

- в случае строительства Мезенской ПЭС Схемой территориального планирования Архангельской области предусматривается строительство межрегиональных коридоров многоцепных ВЛ-500 кВ и выше по направлениям «Мезень - Республика Коми», «Мезень - Архангельск - Плесецк - Няндома - Коноша».

В области теплоснабжения:

- временная эксплуатация плавучей АЭС в городе Северодвинске в качестве когенерирующего источника;

- строительство мини ТЭС на биотопливе мощностью 5 МВт в селе Лешуконское;

- перевод котельных в малых городах и сельских населенных пунктах на биотопливо (отходы деревообработки) в рамках программы "Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Архангельской области на 2010-2020 годы".

В 2011-2015 годах были введены в строй 10 современных котельных, среди них крупнейшая в Восточной Европе котельная в п.Октябрьский Устьяновского района, мощностью 38,68 Гкал/ч. По данным Госкомстата из 717 котельных области более 400 работают на дровах, щепе, древесно-топливных гранулах [6]. К 2030 году планируется полностью отказаться от жидкого топлива (мазута, дизтоплива).

Основными направлениями развития электроэнергетики Ненецкого автономного округа являются:

- перевод на централизованное электро- и газоснабжение части населенных пунктов НАО (строительство ВЛ - 110 кВ между Индигой и месторождением Коровинское/Кумжинское в Печорской губе и газопроводов Тельвиска - Великовисочное - Коткино, Тельвиска -Макарово - Андег - Тельмин нос ( рис. 2, 3) );

- увеличение установленной электрической и тепловой мощности «Нарьян-Марской электростанции» путем ввода в эксплуатацию двух газотурбинных установок мощностью по 2,5 МВт и котлов-утилизаторов тепловой энергии;

- комплексная модернизация ДЭС в сельских населенных пунктах, характеризующихся высоким удельным расходом топлива существующих дизель-генераторных установок (от 339 г/кВт-ч до 657 г/кВт-ч, средний по округу 355 г/кВт-ч) и высоким износом оборудования;

- использование возобновляемых источников энергии (строительство ветродизельных комплексов в населенных пунктах Усть-Кара, Амдерма, Индига, Несь, Каратайка).

Рис.3. Схема строительства предполагаемых газопроводов НАО [5]

Но в условиях переживаемого финансово-экономического кризиса, санкций против России, падения спроса в мире на нефть и газ, обострения геополитической ситуации реализация масштабных инвестиционных энергетических проектов, особенно на региональном уровне, кажется весьма проблематичной. Поэтому целесообразнее сосредоточиться на реализации конкретных локальных проектов, обеспеченных необходимыми материальными ресурсами. И добиваться включения необходимых проектов в государственную программу РФ «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года», и в документ «Перечень приоритетных проектов, реализуемых на территории АЗРФ, и меры по обеспечению их реализации» для получения субсидий из федерального бюджета.

Выводы

1. Энергосистема Архангельской области создавалась еще в советские годы, ее основу составляют крупные тепловые станции, расположенные неравномерно по территории региона. Архангельский энергоизбыточный узел, имеет "запертые" мощности, а Котласский испытывает дефицит энергии. Северные районы и Ненецкий автономный округ находятся в зоне децентрализованного энергоснабжения, здесь преобладают дизельные электростанции в населенных пунктах и газотурбинные установки в местах добычи нефти и газа.

2. Электрические сети и трансформаторные мощности характеризуются высокой изношенностью (свыше 75%) и требуют модернизации. Для повышения надежности и качества электроснабжения необходимо строительство второй ВЛ - 220 кВ на участке Коноша -Вельск -Котлас -ЭС Коми и ВЛ-500 кВ «Вологда - Коноша» с подстанцией 500 кВ «Коноша», а также реконструкция и модернизация 21 ПС 35-110 кВ и строительство новых современных ПС 35-110 кВ. В настоящее время правительство Архангельской области поддерживает проект строительства вторых ВЛ-220 кВ «Заовражье-Коноша» и «Коноша- Плесецк» с целью заключения соглашения о взаимодействии и корректировке инвестиционной программы ОАО «Российские электрические сети» для включения в нее данных мероприятий.

3. Для централизованного электроснабжения потребителей Мезенского и Лешуконского районов корпорация «Россети» готова инвестировать 3 млрд. рублей в строительство ВЛ-110 кВ и ВЛ-35 кВ из Архангельска.

4. Предполагается использование ветродизельных комплексов в децентрализованных районах области.

5. Ведется активная работа по переводу котельных на биотопливо.

Литература

1. Численность населения на 1 января. Архангельская область, включая Ненецкий автономный округ: сайт URL:http://arhangelskstat.gks.ru/wps/ connect/ rosstat_ts/arhangelskstat/ru/statics/population, (дата обращения 23.03.2017 г.).

2. Чайка Л.В. Пространственное развитие электроэнергетики Европейского севера России// Развитие Севера и Арктики: проблемы и перспективы: Материалы межрег. научно-практ. конф., Апатиты, 14-16 нояб. 2012.- с.68-70.

3. Схема и программа развития электроэнергетики Архангельской области на 2013-2017 годы: сайт URL: http://dvinaland.ru/searcchresults?searсched= 2190570&text (дата обращения 12.05.2017 г.).

4. Программа развития электроэнергетики Ненецкого автономного округа на 2014-2018 годы: сайт URL: http://gkh.adm-nao.ru/media/acts/2014/04/16/ Программа НАО 2014 1.pdf (дата обращения 19.05.2017 г.).

5. Развитие сельской энергетики НАО: сайт URL: http://www.energybalance.ru/ razvitie-selskoy-energetiki-nao/vse-stranitsi.html, (дата обращения 19.05.2017 г.).

6. Коновалова О.Е., Никифорова Г. В. Малая возобновляемая энергетика на северо-западе Арктики / Научное издание. Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика, выпуск 12, 2016 г. с. 116-130.

Сведения об авторе Коновалова Ольга Евгеньевна,

младший научный сотрудник лаборатории энергосбережения и возобновляемых источников энергии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А Эл. почта: konovalova@ien.kolasc.net.ru