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

    Нижний Новгород. 9 июня. НТА-Приволжье — ООО " Регион Энерго" раскрывает информацию о фактическом полезном отпуске электроэнергии и мощности по уровням напряжения за май 2017 года.
    09.06.2017 НТА-Приволжье
    Агния Кузнецова, Никита Михалков и Михаил Пореченков на красной ковровой дорожке фестиваля. - АиФ Н.НовгородНикита Михалков, Михаил Пореченков, Константин Хабенский, Агния Кузнецова и другие звезды российского кино приехали в Нижний Новгород на новый кинофестиваль.
    21.07.2017 АиФ Н.Новгород
    Маршрут трамвая №2 приостановлен - Гипорт.руНижний Новгород. 21 июля с 20:00 временно приостановлено движение трамвая маршрута №2.
    22.07.2017 Гипорт.ру
    СК выясняет обстоятельства гибели 13-летнего мальчика от удара током в Сосновском районе Нижегородской области - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 21 июля. НТА-Приволжье – СК выясняет обстоятельства гибели 13-летнего мальчика от удара током в Сосновском районе Нижегородской области.
    21.07.2017 НТА-Приволжье
    Михаил Пореченков посетил музей-квартиру Горького в Нижнем Новгороде - Время НИзвестный актер и телеведущий посетил музей-квартиру Максима Горького в Нижнем Новгороде 20 июля.
    20.07.2017 Время Н
    ДТП произошло утром 20 июля 2017 года в Пильнинском районе Нижегородской области.
    20.07.2017 ГУ МВД Нижегородской области
    Нижний Новгород. 21 июля. НТА-Приволжье – Пять мужчин ответят перед судом в Нижнем Новгороде за серию квартирных краж.
    21.07.2017 НТА-Приволжье
    Поздравляем Никиту Зверева с днем свадьбы! - Баскетбольный клуб Нижний Новгород«Нижний Новгород» продолжает работать на статистику ЗАГСов России. 22 июля центровой БК «НН» Никита Зверев связал себя узами брака со своей возлюбленной Викторией.
    22.07.2017 Баскетбольный клуб Нижний Новгород
    Андрей Мерзликин прокатился с супругой по Волге - Гипорт.руНижний Новгород. Прибывший в Нижний Новгород на фестиваль «ГОРЬКИЙ fest» Андрей Мерзликин со своей супругой психологом Анной Осокиной устроили романтический променад по городу, а также прокатились на теплоходике по Волге.
    22.07.2017 Гипорт.ру
    22 июля 2017 года в 11.00 в Лукояновском районе состоится VII межрегиональный фестиваль мордовской национальной культуры «Лисьмапря».
    21.07.2017 Большемурашкинский район
    Бывший мэр Дзержинска Нижегородской области Виктор Портнов взят под стражу - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 21 июля. НТА-Приволжье - Экс-мэр Дзержинска Нижегородской области Виктор Портнов взят под стражу по решению суда.
    21.07.2017 НТА-Приволжье
    Пятый класс пожароопасности отмечается в ряде южных регионов ПФО - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 20 июля. НТА-Приволжье — Пятый класс пожароопасности отмечается в ряде южных регионов Приволжского федерального округа.
    20.07.2017 НТА-Приволжье
    Нижний Новгород. 20 июля. НТА-Приволжье — День Авдотьи Сеногнойки – 20 июля.
    20.07.2017 НТА-Приволжье
    Нижний Новгород. 22 июля. НТА-Приволжье - Пытавшиеся завладеть недвижимостью нижегородского инвалида двое мужчин задержаны правоохранителями.
    22.07.2017 НТА-Приволжье
    Нижний Новгород. 22 июля. НТА-Приволжье - Стрелявшего по собакам 31-летнего жителя Выксы Нижегородской области привлекут к ответственности.
    22.07.2017 НТА-Приволжье
    Саратов. 23 июля. НТА-Приволжье - СК выясняет обстоятельства гибели 7-летнего мальчика на пожаре в Саратове.
    23.07.2017 НТА-Приволжье
    9-летний мальчик попал под колеса машины на улице Красный путь - Газета Арзамасские Новости
    9-летний мальчик попал под колеса машины на улице Красный путь
    На улице Красный путь 56-летний водитель, управляя автомашиной ВАЗ-210740, совершил наезд на несовершеннолетнего пешехода, на нерегулируемом пешеходном переходе.
    Газета Арзамасские Новости
    пожар - Дзержинские ведомости
    Чтобы не было пожара
    В последние дни прохладная и дождливая погода начинает понемногу отступать.
    Дзержинские ведомости
    Следи за карманами - Дзержинские ведомости
    Следи за карманами
    15 июля 30-летняя жительница города следовала в маршрутном такси по проспекту Ленина.
    Дзержинские ведомости
    Поздравляем Никиту Зверева с днем свадьбы! - Баскетбольный клуб Нижний Новгород«Нижний Новгород» продолжает работать на статистику ЗАГСов России. 22 июля центровой БК «НН» Никита Зверев связал себя узами брака со своей возлюбленной Викторией.
    22.07.2017 Баскетбольный клуб Нижний Новгород
    Андрей Мерзликин прокатился с супругой по Волге - Гипорт.руНижний Новгород. Прибывший в Нижний Новгород на фестиваль «ГОРЬКИЙ fest» Андрей Мерзликин со своей супругой психологом Анной Осокиной устроили романтический променад по городу, а также прокатились на теплоходике по Волге.
    22.07.2017 Гипорт.ру
    Агния Кузнецова, Никита Михалков и Михаил Пореченков на красной ковровой дорожке фестиваля. - АиФ Н.Новгород
    Горький fest. Как открыли первый фестиваль актуального российского кино
    Никита Михалков, Михаил Пореченков, Константин Хабенский, Агния Кузнецова и другие звезды российского кино приехали в Нижний Новгород на новый кинофестиваль.
    АиФ Н.Новгород
    Кинофестиваль «Горький fest» в Нижнем Новгороде станет ежегодным - АиФ Н.Новгород
    Кинофестиваль «Горький fest» в Нижнем Новгороде станет ежегодным
    Елизавета Солонченко провела экскурсию по Нижегородскому кремлю для Михаила Пореченкова Гордума Нижнего Новгорода Фестиваль современного российского кино «Горький fest» в Нижнем Новгороде планируется сделать традиционным,
    АиФ Н.Новгород
    Археологическое наследие Черноречья
    Древнюю землю Черноречья по праву можно назвать уникальным историческим микрорегионом, богатым археологическими памятниками.
    Дзержинское время
    Олегу ЛАВРЕНТЬЕВУ — 50! - ХК СтартХоккейный клуб «Старт» поздравляет с 50-летним юбилеем своего бывшего игрока Олега ЛАВРЕНТЬЕВА!
    23.07.2017 ХК Старт
    Маршрут трамвая №2 приостановлен - Гипорт.руНижний Новгород. 21 июля с 20:00 временно приостановлено движение трамвая маршрута №2.
    22.07.2017 Гипорт.ру
    Нижний Новгород. 21 июля. НТА-Приволжье – Пять мужчин ответят перед судом в Нижнем Новгороде за серию квартирных краж.
    21.07.2017 НТА-Приволжье
    Коломна - шашечная столица России - Газета Саров
    Коломна - шашечная столица России
    С 5 по 13 июля в подмосковной Коломне уже во 2-ой раз состоялся грандиозный шашечный форум, включивший в себя Международный турнир на призы президента федерации шашек России,
    Газета Саров
    Нагаев2 - Дзержинские ведомости
    Все на футбол!
    Футбольный клуб «Дзержинск-ТС» одержал в прошлом году победу в региональном первенстве МФС «Приволжье».
    Дзержинские ведомости
    более 900 юношей и девушек в Тоншаевском районе занимаются в спортивных секциях - АиФ Н.Новгород
    В Нижегородской области стартовало строительство нового ФОКа
    В этом году планируется заложить ФОК в Дальнеконстантиновском районе более 900 юношей и девушек в Тоншаевском районе занимаются в спортивных секциях © / Правительство Нижегородской области Строительство нового ФОКа
    АиФ Н.Новгород
    Агния Кузнецова, Никита Михалков и Михаил Пореченков на красной ковровой дорожке фестиваля. - АиФ Н.НовгородНикита Михалков, Михаил Пореченков, Константин Хабенский, Агния Кузнецова и другие звезды российского кино приехали в Нижний Новгород на новый кинофестиваль.
    21.07.2017 АиФ Н.Новгород
    Маршрут трамвая №2 приостановлен - Гипорт.руНижний Новгород. 21 июля с 20:00 временно приостановлено движение трамвая маршрута №2.
    22.07.2017 Гипорт.ру
    СК выясняет обстоятельства гибели 13-летнего мальчика от удара током в Сосновском районе Нижегородской области - НТА-ПриволжьеНижний Новгород. 21 июля. НТА-Приволжье – СК выясняет обстоятельства гибели 13-летнего мальчика от удара током в Сосновском районе Нижегородской области.
    21.07.2017 НТА-Приволжье
    Михаил Пореченков посетил музей-квартиру Горького в Нижнем Новгороде - Время НИзвестный актер и телеведущий посетил музей-квартиру Максима Горького в Нижнем Новгороде 20 июля.
    20.07.2017 Время Н