Новости города БезФормата.Ru
Дзержинск
Главные новости
 
Задать вопрос?

Применение энергоустановок и энергокомплексов на базе возобновляемых и альтернативных источников энергии для энергообеспечения объектов газового комплекса

Название статьи:
Применение энергоустановок и энергокомплексов на базе возобновляемых и альтернативных источников энергии для энергообеспечения объектов газового комплекса

Издание: 5 выпуск научно-технического и производственного журнала «Газовая промышленность»

Автор статьи: заместитель генерального директора ОАО «НИПОМ» С.В. Голубев

В статье рассмотрены вопросы создания и применения комплектных энергоустановок и энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для энергообеспечения объектов Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России. Актуальность создания автономных блочно-комплектных энергоисточников на базе ВИЭ обусловлена необходимостью оптимизации затрат на организацию энергообеспечения объектов ЕСГ, требованиями законодательства в части энергосбережения и повышения эффективности использования природных ресурсов, а также требованиями импортозамещения изделий зарубежных производителей современными энергоустановками российского производства. Приведены основные требования, принципы построения и возможные конфигурации энергоустановок и энергокомплексов на базе ВИЭ.
 

В декабрьском номере журнала «Газовая промышленность» за 2016 г. обсуждались актуальные вопросы и аспекты использования возобновляемых источников энергии для энергообеспечения объектов Единой системы газоснабжения. Приведены основные достоинства, недостатки и определены основные критерии для оценки целесообразности и эффективности использования ВИЭ.

По результатам укрупненного анализа ветровой и солнечной активности определены регионы, перспективные для размещения энергоустановок на базе ВИЭ [1, 5, 6].

Учитывая актуальность и перспективность комплексного подхода к развитию и реконструкции систем энергообеспечения технологических объектов, в данной статье предлагается рассмотреть вопросы создания энергоустановок и энергокомплексов на базе ВИЭ, основные требования, а также вопросы выбора оптимальной конфигурации и комплектации таких изделий [2, 3].

Если принять во внимание определение энергоустановки как комплекса оборудования, объединенного единым технологическим процессом получения определенного вида энергии, то применительно к изделиям на базе ВИЭ энергоустановками являются отдельная ветрогенераторная или отдельная солнечная энергоустановки.

Учитывая, что стабильная выработка энергии такими установками не может обеспечиваться без вспомогательных источников, для изделий на базе возобновля емых источников энергии более подходит определение «энергокомплекс», т. е. комплекс энергоустановок, расположенных в непосредственной близости друг от друга (на одной площадке), предназначенных для получения одного или нескольких видов энергии и управляемых единой системой автоматического (диспетчерского) управления, оснащенной системой учета и рационального использования энергоресурсов [4].

Энергокомплексы на базе возобновляемых источников энергии способны решать целый ряд важных задач, таких как:

  • выработка и распределение вырабатываемой энергии;
  • повышение живучести системы энергообеспечения за счет гибкого управления режимом работы энергоустановок в составе энергокомплекса
  • снижение удельного расхода традиционных (углеводородных) энергоресурсов;
  • снижение удельных эксплуатационных расходов;
  • снижение негативного влияния на экологию;
  • оптимизация (зачастую снижение) и рациональное распределение капитальных затрат за счет возможности первоочередного строительства и ввода в работу и последующего поэтапного развития.







  • Рис. 1. Блочно-комплектный энергокомплекс БКЭУ-ВСМ/ГПЭГ. Среднесуточная мощность – до 5,0 кВт, максимальная мощность – до 10 кВт. Энергокомплекс данной модификации смонтирован и введен в эксплуатацию на объекте ПАО «Газпром»

    Исходя из перечня задач, можно сформулировать и основные требования к энергокомплексам на базе ВИЭ:

  • энергокомплекс должен обеспечивать требуемый уровень (категорию) надежности энергоснабжения потребителей;

  • объекты энергокомплекса рекомендуется размещать в непосредственной близости друг от друга (на одной технологической площадке);

  • управление объектами энергокомплекса должно осуществляться из единого центра управления;

  • система автоматизированного управления энергокомплексом должна обеспечивать гибкое и рациональное управление режимами работы всех объектов в составе энергокомплекса; автоматизированную диагностику технического состояния и определение неисправностей основных элементов энергокомплекса; автоматическую локализацию и ликвидацию основных нештатных ситуаций в работе энергокомплекса; учет потребляемых энергоресурсов и вырабатываемой энергии; диспетчерские функции в автоматическом и ручном режимах; ведение и архивирование журналов событий;

  • состав объектов энергокомплексов должен обеспечивать стабильное энергоснабжение потребителей во всех режимах функционирования, включая периоды технического обслуживания и ремонтов на оборудовании энергокомплекса;

  • рекомендованная периодичность технического обслуживания оборудования энергокомплексов – один раз в год;

  • состав объектов и конфигурация энергокомплексов должны обеспечивать возможность первоочередного строительства и ввода в эксплуатацию, возможность поэтапной реконструкции, наращивания и вывода из эксплуатации энергетических мощностей в соответствии с периодами жизненного цикла потребителей энергии [4].






  • Рис. 2. Модульный энергокомплекс БКЭУ-ВСМ/ГПЭГ. Среднесуточная мощность – до 10,0 кВт, максимальная мощность – до 20 кВт, тепловая мощность – до 50 кВт. Энергокомплекс данной модификации смонтирован и введен в эксплуатацию на объекте ПАО «Газпром»

    При создании энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии большое значение имеет правильный подбор энергоисточников. Необходимо учитывать их совместимость (возможность совместной работы),

    технические характеристики и технологические возможности. Некорректный подбор энергоисточников может привести к значительному снижению эффективности работы энергокомплекса, необоснованному увеличению
    капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

    Рассмотрим основные критерии выбора энергоисточников и их основных элементов для энергокомплексов на базе ВИЭ. При выборе типа солнечных панелей для солнечного модуля рекомендуется учитывать характер
    солнечной активности (прямой или рассеянный солнечный свет). Однако на территории России соотношение безоблачных дней и дней с верхней облачностью в среднем таково, что применение солнечных панелей, предназначенных преимущественно для рассеянного солнечного света, будет достаточно эффективно и не требуется обязательного наличия системы слежения за солнцем.


    При выборе производительности солнечного модуля (количества панелей) необходимо учитывать следующее [6, 8]:

  • среднесуточная продолжительность активного светового дня – 8–10 ч;

  • за активный световой период солнечный модуль должен обеспечить выработку объема электроэнергии, равного суточному энергопотреблению.

  • Необходимое количество солнечных модулей можно определить по формуле:

    Nсп = Wсут·Ксут/Рном·Тсвд·ККПД ,

    где Nсп – количество солнечных панелей (шт.); Wсут – среднесуточное энергопотребление (кВт·ч);  Ксут – коэффициент, учитывающий среднесуточную продолжительность световой активности, равный 24/Тсвд ; Тсвд – среднесуточная продолжительность световой активности (ч); Рном – номинальная мощность одной солнечной панели (кВт); ККПД – коэффициент, учитывающий потери в преобразователях (в среднем 0,9).

    Необходимо отметить, что если район размещения энергокомплекса кроме солнечной активности характеризуется стабильными ветрами и среднегодовой ветровой активностью 7 м/с и более, а в составе энергокомплекса присутствует ветрогенераторная установка, то коэффициент Ксут можно принимать равным 1,2–1,5.

    Некоторые разработчики солнечных электростанций рекомендуют принимать Ксут не менее 5,0, мотивируя это возможностью получения большего объема энергии от солнечного модуля. Однако это приведет к значительному удорожанию энергоустановки и увеличению затрат на строительно-монтажные работы.

    При выборе ветрогенераторной установки необходимо учитывать следующие факторы [7, 8]:

  • использование ветрогенераторов в качестве базового источника целесообразно в районах со среднегодовой скоростью ветра от 7 м/с и более;

  • в районах со среднегодовой скоростью ветра 4–7 м/с использование ветрогенераторов целесообразно только в качестве вспомогательного энергоисточника для получения дополнительной, но не гарантированной выработки электроэнергии;

  • в районах со среднегодовой скоростью ветра менее 4 м/с применение ветрогенераторных установок неэффективно и нецелесообразно;

  • максимально возможные скорости ветра в районе размещения определяют конструктивное исполнение ветрогенератора.

  • При выборе аккумуляторных батарей необходимо учитывать циклический режим их работы (ежесуточный режим глубокого разряда и полного заряда батареи). Для таких целей целесообразно использовать литий-ионные аккумуляторы, обладающие значимыми преимуществами по сравнению со свинцовыми аккумуляторами на базе кислотного электролита:

  • количество циклов «разряд/ заряд» достигает 8000–10 000 против 1500–1600;

  • допустимая глубина разряда – до 90 %, против 70 %;

  • удельные массогабаритные характеристики на 30–40 % лучше;

  • допустимая скорость заряда в 3–4 раза выше.

  • При определении необходимой емкости аккумуляторных батарей необходимо учитывать, что эффективная емкость (величина допустимого разряда) аккумуляторов должна обеспечивать накопление запаса энергии, необходимого для покрытия среднесуточной нагрузки в течение 15–20 ч.

    Необходимо также помнить, что работа оборудования на низком напряжении ведет к увеличению токов и, следовательно, массогабаритных характеристик преобразователей и коммутационной аппаратуры. Практика определила
    следующие характеристики:

  • для среднесуточных нагрузок 1,0 кВт уровень напряжения АБ должен быть не менее 48 В;

  • для среднесуточных нагрузок 2,0 кВт – не менее 60 В;

  • для среднесуточных нагрузок 3,0–20,0 кВт целесообразно принимать уровень напряжения  АБ  не  ниже    220 В.










  •  

    Рис. 3. Шкафной энергокомплекс БКЭУ-ВСМ/ГПЭГ(ГВК). Среднесуточная электрическая мощность – до 3,0 кВт, максимальная электрическая мощность – до 15 кВт, тепловая мощность – до 10 кВт. Энергокомплекс данной модификации демонстрировался на выставке «Нефтегаз-2017» в Москве


































    Использование возобновляемых (ветро-солнечных) источников энергии позволяет значительно сократить расход традиционных углеводородных видов топлива. Однако эффективность работы этих ВИЭ напрямую зависит от природных явлений (наличие солнечного света и ветра).


    Поэтому стабильная работа энергоустановок и энергокомплексов на базе ВИЭ возможна только при наличии вспомогательного топливопотребляющего источника энергии.

    Выбор вспомогательного источника энергии зависит от периодичности и времени его работы, доступности топлива.

    Дизель-генераторные (ДГА) и газопоршневые (ГПЭГ) электроагрегаты в настоящее время являются самыми доступными, имеют лучшее соотношение цены, надежности и качества, обладают высоким (40 %) КПД и ресурсом около 40 тыс. моточасов до капитального ремонта. При этом межрегламентный период для таких изделий составляет 250–400 моточасов, что требует достаточно частого проведения ТО и обусловливает относительно высокий уровень эксплуатационных расходов. Использование ДГА и ГПЭГ в качестве вспомогательных источников целесообразно при расчетной ежемесячной наработке до 100 моточасов.

    В случаях, когда энергокомплексы на базе ВИЭ предполагается размещать в районах со средним уровнем ветровой и/или солнечной активности и расчетное время работы вспомогательного источника превышает 100 моточасов в месяц, имеет смысл рассматривать другие варианты вспомогательных энергоустановок с межрегламентным периодом 8000–10 000 моточасов.

    Примером таких энергоустановок могут являться:

  • электрогенераторы на базе двигателей внутреннего сгорания с внешней маслосистемой и дополнительным маслобаком;

  • электрогенераторы на базе свободно-поршневых двигателей Стирлинга;

  • энергоустановки на базе термоэлектрических генераторов.


  • Отметим, что указанные энергоустановки предназначены для работы в базовом режиме. Их стоимость также на порядок выше по сравнению с традиционными ДГА и ГПЭГ. Поэтому основным обоснованием применения таких энергоустановок в составе энергокомплексов на базе ВИЭ является значительное снижение удельного расхода углеводородных видов топлива на выработку электроэнергии. 

    Дополнительное преимущество таких установок – это возможность утилизации тепла для собственных нужд энергокомплексов и обогрева внешних потребителей. Что касается расхода электроэнергии на обогрев контейнеров и модулей, входящих в состав энергокомплексов, расчеты показывают: если на нужды теплоснабжения расходуется более 15–20 % среднесуточной выработки энергокомплекса, целесообразно для теплоснабжения применять отдельный или встроенный тепловой модуль на базе водогрейных солнечных модулей и/или автоматизированного котла. КПД тепловых модулей в 2 раза выше по сравнению с электрогенерирующими установками, следовательно, значительно повышается эффективность использования топлива.

    Последним основным элементом энергоустановок и энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии является инвертор. При выборе мощности инвертора кроме среднесуточной величины потребляемой мощности необходимо учитывать и максимальные (пиковые) нагрузки. Величина максимальных кратковременных нагрузок может в 2–4 раза превышать среднесуточный уровень. 

    На рис. 1–3 представлены примеры модификаций и компоновок энергокомплексов на базе ВИЭ, созданных специалистами ОАО «НИПОМ» с учетом вышеперечисленных критериев.


    Литература
    1. Голубев С.В. Возобновляемые источники энергии в энергетике газовой отрасли. Перспективы и аспекты применения ВИЭ на объектах ПАО «Газпром» // Газовая промышленность. 2016. № 12. С. 72–76.
    2. Шаповало А.А., Перминов Э.М., Аверьянович В.К., Толмачев В.Н. О современной модернизации систем электроснабжения локальных технологических объектов топливно-энергетического комплекса // Энергетик. 2016. № 12. [Электронный ресурс.]
    Режим доступа: http://www.energetik.energy-journals.ru/index.php/EN/article/view/667 (дата обращения: 26.04.2017).
    3. Шаповало А.А. Основные направления развития систем энергетики объектов ПАО «Газпром» в современных условиях // Газовая промышленность. 2016. № 11. С. 78–89.
    4. Голубев С.В. Принципы построения энергокомплексов для объектов газовой отрасли: доклад на совещании по новой технике. Октябрь, 2015.
    5. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
    6. Карта районов солнечной активности на территории России.
    7. Карта районов ветровой активности на территории России.
    8. Методика оценки эффективности и выбора оптимальной модификации автономных энергетических установок серии БКЭУ-ВСМ производства ОАО «НИПОМ» на базе ветро-солнечных модулей. Дзержинск, 2015.
    Читать в первоисточнике

    Источник фото: соцсети. - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 18 ноября. НТА-Приволжье — Московский вокзал в Нижнем Новгороде эвакуирован.
    18.11.2017 НТА-Приволжье
    Подведены итоги второго регионального конкурса «IT-проект года 2017» - Органы государственной и муниципальной власти15 ноября в концертном зале Premio Centre состоялась торжественная церемония награждения победителей второго регионального конкурса «IT-проект года 2017».
    16.11.2017 Органы государственной и муниципальной власти
    Елизавета Солонченко приняла участие в объезде по строящимся инфраструктурным объектам Канавинского района Нижнего Новгорода - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 15 ноября. НТА-Приволжье – Елизавета Солонченко приняла участие в объезде по строящимся инфраструктурным объектам Канавинского района Нижнего Новгорода.
    15.11.2017 НТА-Приволжье
    Фото: НИА "Нижний Новгород" Движение по ул. Рукавишниковых и Архитектурной в Нижнем Новгороде будет закрыто до 12 и 20 декабря 2017 года соответственно.
    17.11.2017 НИА Нижний Новгород
    Главная страница / Новости / Частным клиентам / ПАО «ТНС энерго НН» опубликовало список предприятий с наибольшей задолженностью за электроэнергию 17 ноября 2017 Поделиться ПАО «ТНС энерго НН» опубликовало  информацию
    17.11.2017 Энергосбыт
    Лучшие IT-проекты региона наградили в Нижнем Новгороде - NewsNN.Ru15 ноября в концертном зале Premio Centre состоялась торжественная церемония награждения победителей второго регионального конкурса «IT-проект года-2017».
    17.11.2017 NewsNN.Ru
    Нож, ножницы и отвертку использовали для убийства двое нижегородцев - АиФ Н.НовгородИх жертвами стали три человека Надежда Гончарова / АиФ Нож, ножницы и отвертку использовали двое нижегородцев для убийства трех человек.
    17.11.2017 АиФ Н.Новгород
    Neotlozhnaja medicinskaja pomoshh - NewsNN.RuФото: tumentoday.ru В Павлове Нижегородской области пенсионер попал под колеса маршрутки.
    17.11.2017 NewsNN.Ru
    %d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%b6%d0%b4%d0%b0%d0%bd - NewsNN.RuФото: gazeta-varta.ru Администрация Нижнего Новгорода направит более 345 млн рублей на адресную поддержку отдельных категорий граждан в 2018 году.
    16.11.2017 NewsNN.Ru
    Метеорологическая обстановка и прогноз погоды по данным Федерального государственного бюджетного учреждения «Верхне-Волжское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»):
    18.11.2017 Администрация Бутурлинского района
    Doc6geweu56xqxrt4531jb 800 480 - NewsNN.RuФото: files.vm.ru Нижегородская строительная организация заплатит штраф в размере 300 тысяч рублей за погибшего работника.
    17.11.2017 NewsNN.Ru
    Нижний Новгород. 17 ноября. НТА-Приволжье — Росприроднадзор потребовал от НМЖК в кратчайшие сроки предпринять меры по модернизации системы очистки воздуха.
    17.11.2017 НТА-Приволжье
    фото: Google maps - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 15 ноября. НТА-Приволжье — Ремонт Мызинского моста в Нижнем Новгороде планируется начать уже в декабре 2017 года.
    15.11.2017 НТА-Приволжье
    Ансамбль танца "Сюрприз" из Дзержинска примет участие в Кубке ПФО - Дзержинск.рфОбразцовый коллектив дворца детского творчества ансамбль танца "Сюрприз" примет участие в Кубке ПФО по народным танцам.
    18.11.2017 Дзержинск.рф
    1472562095general pages 30 august 2016 i40065 sledstvennyi komitet provery - NewsNN.RuФото: https://om-saratov.ru Следователи Нижегородской области возбудили уголовное дело после того, как в доме на ул.
    17.11.2017 NewsNN.Ru
    Крупная авария произошла на трассе в Починковском районе Нижегородской области.
    19.11.2017 Время Н
    Нижегородцы скорбят по жертвам дорожно-транспортных происшествий - ГИБДДВ канун Всемирного дня памяти жертв автоаварий в Нижегородской области проходят памятные мероприятия, одно из которых организовали учащиеся кадетской школы.
    17.11.2017 ГИБДД
    DSC02621 - ГУ МВД Нижегородской областиПо подозрению в незаконном обороте наркотических средств сотрудниками отдела по контролю за оборотом наркотиков ОМВД России по Кстовскому району совместно с оперативными сотрудниками УКОН ГУ МВД России по Нижегородской о
    17.11.2017 ГУ МВД Нижегородской области
    Попал в прицел камеры - Репортер и время
    Попал в прицел камеры
    В Нижегородской области зафиксированы случаи нападения на операторов, осуществляющих работу передвижных комплексов автоматической фиксации нарушений ПДД.
    Репортер и время
    Сначала прибыль, потом убытки
    Директор предприятия ООО «Торговый дом Дзержинск-металл» оштрафован на 250 тысяч рублей за производство шпал без лицензии.
    Дзержинское время
    В школе Нижнего Новгорода ученик получил травму, сев на нож. - АиФ Н.Новгород
    В школе Нижнего Новгорода ученик получил травму, сев на нож
    Нож лежал на стуле острием вверх В школе Нижнего Новгорода ученик получил травму, сев на нож.
    АиФ Н.Новгород
    «Живая Библиотека» — фестиваль разнообразия общества, взаимопонимания и борьбы со стереотипами пройдет в Нижнем Новгороде 16 декабря.
    19.11.2017 Время Н
    Источник фото: соцсети. - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 18 ноября. НТА-Приволжье — Московский вокзал в Нижнем Новгороде эвакуирован.
    18.11.2017 НТА-Приволжье
    1 - Администрация Автозаводского районаРайонный этап городского фестиваля авторской туристической песни «Круг друзей» 10 ноября 2017 года в МБУ ДО «ЦДТ Автозаводского района» состоялся районный этап XXIII открытого городского фестиваля авторской туристичес
    17.11.2017 Администрация Автозаводского района
    Игроки с азартом крутили барабан. Фото автора - Газета Знамя
    Ромашка на Поле Чудес
    1 ноября в малом зале РДК прошла семейная игровая программа, посвящённая Году экологии.
    Газета Знамя
    Жизнь и сказка Сергея Зицера - Репортер и время
    Жизнь и сказка Сергея Зицера
    В дзержинском Театре кукол состоялся бенефис актера Сергея Зицера.  Появившись перед гостями в роли сказочника, Сергей Романович за час "переиграл" на сцене свои роли, собрав всех героев в один непредсказуемый сюжет.
    Репортер и время
    «Прожить от Колобка до Христа»
      Мало кто из дзержинцев не знает Сергея Зицера. Этот человек работает в сфере культуры города больше двух с половиной десятков лет.
    Дзержинское время
    Операция «БАХУС» - Администрация городского округаС 17 по 19 ноября 2017 года на территории городского округа г.
    17.11.2017 Администрация городского округа
    СКИФ — «Арктик-Университет» — 5:2, первый матч - ХК СкифВ первом матче между нижегородским СКИФом и ухтинским «Арктик-Университетом» в рамках Чемпионата Женской хоккейной лиги спортивного сезона 2017-2018 годов сильнее и точнее оказались хозяйки льда.
    18.11.2017 ХК Скиф
    1 - МЧС Нижегородской областиВ специальной пожарно-спасательной части №1 г. Сарова прошло торжественное открытие ежегодного турнира по волейболу,
    18.11.2017 МЧС Нижегородской области
    Андрей Кочетов: Мы - одна команда - Дзержинское время
    Андрей Кочетов: Мы - одна команда
      В предстоящий понедельник, 20 ноября, намечено проведение отчетно-выборного собрания делегатов футбольных коллективов Федерации футбола Дзержинска (ФФД).
    Дзержинское время
    Хоккей. Стартовало Первенство области - Газета Знамя
    Хоккей. Стартовало Первенство области
    К ак уже сообщалось, ХК «Прогресс» в этом сезоне будет выступать в Первой лиге областного первенства.
    Газета Знамя
    Судьба честного гаишника
      На прошлой неделе страна отмечала День сотрудника органов внутренних дел.
    Дзержинское время
    Источник фото: соцсети. - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 18 ноября. НТА-Приволжье — Московский вокзал в Нижнем Новгороде эвакуирован.
    18.11.2017 НТА-Приволжье
    Подведены итоги второго регионального конкурса «IT-проект года 2017» - Органы государственной и муниципальной власти15 ноября в концертном зале Premio Centre состоялась торжественная церемония награждения победителей второго регионального конкурса «IT-проект года 2017».
    16.11.2017 Органы государственной и муниципальной власти
    Елизавета Солонченко приняла участие в объезде по строящимся инфраструктурным объектам Канавинского района Нижнего Новгорода - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 15 ноября. НТА-Приволжье – Елизавета Солонченко приняла участие в объезде по строящимся инфраструктурным объектам Канавинского района Нижнего Новгорода.
    15.11.2017 НТА-Приволжье
    Фото: НИА "Нижний Новгород" Движение по ул. Рукавишниковых и Архитектурной в Нижнем Новгороде будет закрыто до 12 и 20 декабря 2017 года соответственно.
    17.11.2017 НИА Нижний Новгород
    Главная страница / Новости / Частным клиентам / ПАО «ТНС энерго НН» опубликовало список предприятий с наибольшей задолженностью за электроэнергию 17 ноября 2017 Поделиться ПАО «ТНС энерго НН» опубликовало  информацию
    17.11.2017 Энергосбыт