КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ УДАЛЁННЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИВ СТРАНАХ ВОСТОЧНОЙ АЗИИ
В статье рассмотрена возможность создания системы энергоснабжения стран Восточной Азии от российский возобновляемых источников энергии. Предложена методика комплексной оценки систем энергоснабжения потребителей от удалённых источников возобновляемой энергии.
Ключевые слова: комплексная оценка, система энергоснабжения, транспорт энергии, технология «powertogas», возобновляемые источники энергии
O.A. Baldynov
COMPLEX ASSESSMENT OF ENERGY SUPPLY SYSTEMS FOR CONSUMERS FROM REMOTE SOURCES OF RENEWABLE ENERGY IN EAST ASIA
The article considers the possibility of creating a power supply system for East Asian countries from Russian renewable energy sources. A methodology for a complex assessment of energy supply systems for consumers from remote sources of renewable energy is proposed.
Keywords: complex assessment, energy supply system, energy transport, "power to gas" technology, renewable energy sources
Растущий уровень мирового энергопотребления, достижения научно-технического прогресса, международные и национальные программы по развитию безуглеродной энергетики привели к увеличению производства энергии на основе возобновляемых источников (ВИЭ). Согласно прогнозам доля потребления энергии от новых возобновляемых источников энергии продолжит увеличиваться в дальнейшем (НВИЭ)[4,5].
Тем не менее, географические и климатические условия позволяют получать «чистую» энергию не во всех регионах мира. В то же время, существующий огромный потенциал применения ВИЭ на территории пустыни Гоби и Атакама, побережье Северно-ледовитого океана, в зоне ветров Тихого океана, долине гейзеров на Камчатке и т.д. говорит о возможности осуществления дальнего транспорта энергии. Экономические выгоды от распределения энергии между регионами, необходимость обеспечения высокого качества снабжения потребителей энергии ВИЭ делают возможным создание систем дальнего транспорта энергии.
|
|
|
Кроме того, стоит заметить, что ВИЭ имеют локальные ограничения, так как растущее потребление приводит к «исчерпаемости» энергии ВИЭ, находящихся вблизи потребителей. Ярким примером такой ситуации является Сингапур. То, что государство расположено в зоне экватора, делает страну подходящей для развития солнечной энергетики. Но ограниченность территории накладывает рамки на строительство солнечных энергостаций (СЭС), возведение панелей на зданиях повысило производство энергии, однако постоянный рост энергопотребления делает данную меру недостаточной. По замыслу правительства Сингапура увеличение производства энергии должно было быть обеспечено за счет строительства плавающих СЭС и транспорта энергии по подводным кабелям до материка, однако подобные шаги накладывают ограничения на пропускную способность крупнейшего порта.
Результат двух вышеперечисленных проблем: растущее энергопотребление от ВИЭ и ограниченность их локального применения делают необходимым развитие технологий дальнего транспорта энергии ВИЭ до конечного потребителя.
|
|
|
Проблема передачи появляется вследствие ряда факторов: неравномерность и непредсказуемость генерации на солнечных и ветровых станциях (самых распространенных источников ВИЭ), высокая стоимость создания резервных мощностей, необходимость накапливания произведенной энергии, высокие затраты строительства и эксплуатации транспортной системы передачи энергии.
На сегодняшний день доминирующим способом передачи энергии НВИЭ стал транспорт электроэнергии, который осуществляется через магистральные линии электропередач на переменном или постоянном токе.
Основное преимущество ЛЭП постоянного тока по сравнению с ЛЭП переменного – сравнительно небольшие потери электроэнергии при передаче [2].
Основной недостаток таких линий – это необходимость применения преобразователей переменного тока в постоянный и обратно, и связанные с этим дополнительные капитальные затраты и дополнительные потери при преобразовании электроэнергии.
К способам передачи энергии относятся такие виды транспорта энергоносителей, как трубопроводный транспорт, автомобильные, железнодорожные, водные и авиаперевозки.
|
|
|
Выбор способа передачи зависит от многих факторов. Один из них – это структура конечного потребления. Отметим, что увеличение доли производства энергии ВИЭ способно в будущем изменить его. Повлиять на это может технология «Power-to-gas», которая возможно увеличит долю потребления топлива, произведённого на основе ВИЭ. Суть данной технологии заключается в преобразовании электроэнергии ВИЭ в газовое или жидкое топливо и применение его в качестве энергоносителя.
В настоящее время существует несколько методов, реализующих данную концепцию. Первый – водородная энергетика, основанная на генерации водорода, и применения его в качестве энергоносителя. Производство водорода возможно осуществлять через электролиз воды используя энергию ВИЭ. Транспортировка водорода возможна в газообразном или жидком виде и может осуществляться как традиционными видами транспорта – автомобильным, железнодорожным, водным, так и по трубопроводам. Однако следует отметить, что ранее проложенные газопроводы нельзя использовать для прокачки водорода, поскольку они изготовлены из металла, который не подходит для транспортировки водорода.
|
|
|
Второй метод заключается в производстве синтетического газа, получение которого состоит из двух процессов. Сначала под действием электролиза вода разделяется на составляющие – кислород и водород. Вторая стадия заключается в реакции водорода с диоксидом углерода для производства метана. Полученный синтетический метан может транспортироваться непосредственно к потребителю по существующей газопроводной инфраструктуре.
Заметим, что многие эксперты сходятся в том, что коммерческое использование данной технологии возможно лишь после 2020 года. Считается, что промышленное применение «Power-to-gas» станет реальным только к середине 2030-х годов, а до тех пор целесообразнее покрывать пиковые нагрузки энергосистем за счёт КЭС, ГЭС, и ВИЭ (без производства синтетического газа).
Дальнейшее усовершенствование систем дальнего транспорта для использования энергии ВИЭ требует существенного инвестирования, при дальнейшем развитии ВИЭ может благоприятно сыграть на создании систем энергоснабжения потребителей от удаленных источников возобновляемой энергии.
Появление таких энергосистем возможно станет решением проблемы энергообеспечения в странах Восточной Азии. Необходимо отметить, что согласно планам развития топливно-энергетического комплекса данных стран, скорейшее увеличение доли энергии от ВИЭ является стратегической задачей. В то же время, включение такой энергии в действующие энергосистемы сопряжено с решением многих вопросов: выбор конкретного вида ВИЭ, построение системы доставки энергии, неготовность существующей инфраструктуры к применению энергии ВИЭ, накопление и распределение энергии и т.д. В связи, с чем возникает задача подготовки методологического аппарата для проведения анализа имеющихся данных для создания энергосистемы.
К подобным методикам оценки применения энергии ВИЭ можно отнести:
Estimating renewable energy economic potential in the United States, разработанной Национальной лабораторией по изучению возобновляемой энергии. Данная оценка – анализ источников возобновляемой энергии при различных прогнозах на основе экономических показателей. Однако стоит заметить, что данная оценка направлена на внедрение энергии ВИЭ в национальную энергетическую систему, при этом оценка транспорта энергии не учитывается. Основным показателем сравнения является нормированная стоимость электроэнергии (Levelised Cost of Energy (LCOE) [1];
Impact assessment of new technologies to foster res-electricity integration into the European transmission system, подготовленнаяЕвропейскойкомиссией. Европейская оценка представляет собой метод анализа затрат и выгод, данная методика направлена на разработку плана и рекомендаций по внедрению энергии ВИЭ в Европейском союзе, при этом в качестве энергоносителя рассматривается только электроэнергия[6];
Оценка эффективности вовлечения нетрадиционных возобновляемых источников энергии в энергобаланс региона [3]. Методика охватывает социальные, технологические, экономические, энергетические аспекты производства энергии ВИЭ. При этом не оценивается система транспорта энергии от потребителя до источника энергии.
Несмотря на существующие методики, мы считаем, что данный вопрос является нерешенным, так как приведенные системы оценок не охватывают все критерии системы дальнего транспорта энергии от ВИЭ до конечного потребителя.
В связи с чем необходимой становится разработка комплексной оценки систем энергоснабжения удаленных потребителей ВИЭ с учетом технологических, экономических, политических и экологических критериев, влияющих на процесс потребления энергии ВИЭ от стадии генерации до конечного потребления.
Список использованной литературы:
1. BrownA., BeiterP. Estimating renewable energy economic potential in the united states: methodology and initial results, 2016
2. Алексеева С.Ф., Кутюмова К.Ю. Оценка экономической целесообразности перехода от традиционной HVAC к HVDC2 / Инновационная наука, 2017
3. Симанков В.С., Бучацкий П.Ю. Оценка эффективности вовлечения нетрадиционных возобновляемых источников энергии в энергобаланс региона / Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, 2012
4. Статистический отчет компании «British Petroleum» «BP Statistical Review of World Energy 2017»
5. Официальный сайт U.S. Energy Information Administration. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.eia.gov/, свободный.
6. Официальный сайт Европейская комиссия. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/en/projects/gridtech, свободный.
Информация об авторе: Балдынов Олег Александрович — аспирант, Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, г. Иркутск; e-mail: oleg_balagan@1cbit.ru
Author: Baldynov Oleg Alexandrovich – post-graduate student, Melentiev Energy Systems Institute of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk; e-mail: oleg_balagan@1cbit.ru.
УДК 551.506.3(571.53)
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!