Без воды – никак. Почему при движении в Европу у ГАЭС нет альтернативы
Об этом говорится в публикации «ДС» .
В конце июня компания «Укрэнерго» подписала соглашение о присоединении к Европейской сети системных операторов передачи электроэнергии (ENTSO-E). Это значит, что в перспективе украинская энергосистема будет подключена к европейской, став ее составной частью. Произойдет это не завтра и не послезавтра – только на выполнение требований, выдвигаемых ENTSO-E, потребуется минимум пять лет. Однако готовиться к объединению с европейцами нужно уже сегодня, тогда как технологическая готовность украинской энергосистемы к подобному шагу оценивается всего лишь в 15%.
Главная задача, которую нужно решить украинским энергетикам и властям – повысить надежность объединенной энергосистемы (ОЭС) Украины, в частности, в части качества поставляемой потребителям электроэнергии и стабильности ее поставок. Другими словами, ОЭС Украины должна поставлять потребителям достаточно электроэнергии во время пиковых нагрузок, и защищать от скачков напряжения ночью, когда ее потребление резко падает.
Готовиться к объединению с европейцами нужно уже сегодняДля этого в энергосистеме есть маневровые и регулирующие мощности, которые позволяют оперативно реагировать на изменение потребления электроэнергии в сетях и поддерживать баланс между выработкой электроэнергией и ее потреблением. Однако в ОЭС Украины как раз такие мощности – в дефиците. Костяк маневренных мощностей должны составлять гидроэлектростанции, однако сегодня их доля в общем балансе не превышает 9%, когда как оптимальный уровень должен быть в пределах 15-20%.
Для маневра мощностью в Украине применяются угольные блоки тэплоэлектростанций (ТЭС) мощностью 200 и 300 МВт. Однако проблема в том, что они были спроектированы как раз для работы в базовом режиме, а не в режиме регулирования мощности. Их диапазон регулирования составляет всего лишь 20-30% от номинальной мощности, и этого явно недостаточно, чтобы угольные блоки могли использоваться в качестве регулирующих мощностей. Однако из-за использования угольных блоков не по назначению, диспетчерам энергосистемы приходится ежедневно, во время ночного провала в потреблении электроэнергии, давать команды на остановку до 10 энергоблоков. А утром, чтобы пройти утренний и вечерний максимумы нагрузок в энергосистеме, их включают обратно. Фактическое количество циклов «пуск/остановка» угольных блоков значительно превышает лимит, установленный заводами-изготовителями для этого оборудования, и такие «качели» в их работе приводят к тому, что турбогенераторы энергоблоков ТЭС выходят из строя в 3-4 раза чаще, чем если бы они работали в стабильном, базовом режиме.
Перекос в пользу тепловой энергетики не позволяет качественно регулировать суточный график нагрузок в энергосистеме, прохождение ночных «провалов» потребления электроэнергии, обеспечивать аварийные и частотные резервы. Все это в итоге снижает стойкость и надежность ОЭС Украины. Поэтому устойчивость и надежность ОЭС нужно повышать. Но за счет чего?
Устойчивость и надежность ОЭС нужно повышатьВ мире основная технология для регулирования и маневрирования мощностью – гидроаккумулирующие станции (ГАЭС). По данным Международного энергетического агентства, в 2013 году доля ГАЭС среди всех накопителей энергии занимала 99% и достигла 141 ГВт. Мощность ГАЭС в европейских странах достигла 45 ГВт и продолжает увеличиваться – в Швейцарии строится станции Linth-Limmern мощностью 1 ГВт и Nant de Drance мощностью 900 МВт, в Португалии - Venda Nova III мощностью 736 МВт.
В Украине решить проблему с дефицитом регулирующих мощностей также можно за счет ввода в строй новых блоков ГАЭС, поскольку это позволит снизить количество пусков блоков ТЭС, стабилизировать их нагрузку и повысить их КПД. А также - сэкономить газ и электроэнергию, что очень актуально в украинских реалиях. Например, только один гидроагрегат дает экономию от 100 до 170 тыс. кубометров газа и от 930 до 2800 тонн угля в сутки. Годовой эффект от использования только лишь одного гидроагрегата мощностью 324 МВт составляет в среднем 35 млн долларов. Сегодня в Украине функционирует лишь 3 гидроагрегата на Днестровской ГАЭС. Однако в перспективе на этой станции будет работать 7 гидроагрегатов, а еще 4 гидроагрегата будет функционировать на Каневской ГАЭС, то в сумме выходит значительный экономических эффект.
В использовании ГАЭС есть и экологический плюс – эксплуатация только трех гидроагрегатов Днестровской ГАЭС сокращает выбросы диоксида углерода на 180 тыс. тонн в месяц, SO2 – на 2,3 тыс. тонн, а пыли – на 700 тонн.
При этом гидроэнергетика, как один из видов возобновляемой низкоуглеродной энергетики, соответствует природоохранным директивам ЕС и поддерживается Парижским соглашением по климату, которое Украина подписала в апреле прошлого года.
При всех вышеперечисленных выгодах ГАЭС еще и выгоднее строить. Например, согласно Программе развития гидроэнергетики до 2026 года, капитальные затраты на строительство 1 МВт установленной мощности Днестровской и Каневской ГАЭС сравнимы с затратами на модернизацию 1МВт установленной мощности блока ТЭС. Однако если построенные ГАЭС будут эксплуатироваться в среднем еще 100 лет, то срок службы реконструированных блоков ТЭС ограничен 15-20 годами.
В последнее время в мире постоянно возникают новые идеи решения проблемы дефицита регулирующих мощностей, в частности, за счет накопления электроэнергии на системном уровне. Например, технология промышленного применения электрических аккумуляторов-накопителей только начала развиваться, и мощность пилотных образцов не превышает 60-90 МВт. Но у этого метода есть и более существенные недостатки – при производстве и утилизации таких систем велика очень угроза загрязнения окружающей среды, цикл заряда таких устройств длиннее цикла разряда в несколько раз, и они теряют емкость задолго до того, как исчерпают свой ресурс. Все как у батарей смартфонов, только масштабы намного больше. Поэтому в обозримой перспективе эта технология не сможет заменить ГАЭС ни в мире, ни в Украине.
Еще одним перспективным направлением регулирования мощности является управление спросом энергопотребления – так называемые интеллектуальные электросети SmartGrid. Эта технология базируется на выравнивании суточного потребления электроэнергии отдельными домохозяйствами. Но в Украине на эту технологию приходится гораздо меньшая доля энергобаланса, чем в Европе. Поэтому и эффект от таких мер в украинской энергосистеме будет мизерным.
По этой же причине преждевременно говорить о другой новой технологии - V2G. Это двустороннее использование электромобилей и гибридов, когда автомобиль подключается к общей энергосети не только для подзарядки, но и для возврата излишков энергии, выработанной в процессе эксплуатации. Однако этот метод, скорее всего, станет реальностью только в далеком будущем. В Украине пока зарегистрировано немногим больше 3000 электроавтомобилей и гибридов, и трудно спрогнозировать, когда количество такого транспорта достигнет таких величин, что он сможет влиять на энергосистему страны. И это еще мы не берем во внимание стоимость электрокаров, которая для большинства граждан Украины в ближайшее десятилетие будет просто неподъемной.
Пока в Украине иной альтернативы ГАЭС, как технологии регулирования мощностей объединённой энергосистемы, попросту нетЧто касается бытовых аккумуляторных систем вроде Tesla PowerWall, которые позволяют создавать "виртуальные электростанции" на дому, то общая стоимость такой системы для конечного потребителя с установкой «под ключ» достигает 15 тыс. долларов. Для Украины это пока – недостижимая величина.
Поэтому все вышеперечисленные методы могут стать решение проблемы регулирования мощностью украинской ОЭС, но в далекому будущем. А пока, в нынешних реалиях, в Украине иной альтернативы ГАЭС, как технологии регулирования мощностей объединённой энергосистемы, попросту нет.
