Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


Статьи технической тематики из периодических изданий
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
Проблемы и перспективы
инновационного развития
российской энергетики


 Купреев Д.А.
Научный руководитель: д.э.н., профессор,

Попадюк Т.Г.
Финансовый университет при
Правительстве Российской Федерации

Проблемы и перспективы инновационного
развития российской энергетики

   Электроэнергетика является базовой отраслью экономики России, обеспечивающей потребности экономики и населения страны в электрической и тепловой энергии. Процесс устойчивого и опережающего развития электроэнергетической отрасли, в свою очередь, является необходимым фактором успешного экономического развития России.

   В нашей стране сложилась преобладающая модель (уклад) электроснабжения - электроэнергия производится на крупных электростанциях, передается на большие расстояния по линиям электропередачи и через понижающие подстанции и распределительные сети доводится до потребителей. При этом генерирующее и сетевое оборудование имеет высокую степень износа, мощность электростанций, линий электропередачи и подстанций электросетевого комплекса с одной стороны - недозагружена и недоиспользуется, с другой – часть сетей, обслуживающих наиболее динамично развивающиеся территории, работают в режиме перегрузки.

   Основными проблемами энергоснабжения являются следующие:
   - недостаточное качество электроснабжения потребителей;
   - высокая частота аварийных отключений;
   - высокая степень износа электрогенерирующего и сетевого оборудования;
   - удаленность генерирующих источников от потребителей;
   - высокие потери в сетях;
   - большие объемы выбросов загрязняющих веществ и тепловых сбросов от крупных теплоэлектростанций.

   Для решения этих проблем в Энергетической стратегии России на период до 2030 года выделены следующие приоритетные направления научно-технического прогресса в электроэнергетике:
   - создание газотурбинных установок мощностью 300 - 350 МВт и на их основе высокоэффективных конденсационных парогазовых установок мощностью 500 - 1000 МВт, работающих на природном газе, с коэффициентом полезного действия (КПД) выше 60 процентов;
   - создание типовых модульных когенерационных парогазовых установок мощностью 100 и 170 МВт с КПД 53 - 55 процентов на теплоэлектроцентралях;
   - создание экологически чистых угольных конденсационных энергоблоков на суперсверхкритические параметры пара с КПД 43 - 46 процентов мощностью 660 - 800 МВт;
   - создание экологически чистых парогазовых установок мощностью 200 - 600 МВт с газификацией твердого топлива и с КПД 50 - 52 процента и парогазовой установки на угольном синтез-газе;
   - создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети - Smart Grids);
   - и другие направления.

   Однако для реализации практически каждого из указанных путей развития не существует достаточного количества отечественного оборудования. Как следствие данные пути ведут к увеличению импортной зависимости. В свою очередь рост импортной составляющей является достаточно серьезной проблемой энергобезопасности страны.

   Задача обеспечения предприятий электроэнергетики надежным, высокотехнологичным, энергоэффективным оборудованием возложена на предприятия энергетического машиностроения. Поэтому инновационные пути развития энергетики неразрывно связаны с развитием энергетического машиностроения.

   Однако насколько реалистичны цели по созданию конкурентоспособного инновационного оборудования для энергетики? Для того чтобы ответить на этот вопрос достаточно провести простейший, приближенный анализ окупаемости проекта по созданию упомянутого выше оборудования.

   По информации, изложенной в Стратегии развития энергомашиностроения, разработка (то есть НИР и НИОКР) флагманской модели - газовой турбины SGT5-8000H мощностью 340 МВт - обошлась Siemens в €550 млн. и длилась около семи лет. Мировой опыт энергомашиностроения показывает, что при выполнении НИР и НИОКР энергоблока новой конструкции требуются затраты в размере, примерно равном 10÷20% от затрат на разработку и подготовку серийного выпуска энергоблока.

   Таким образом, с учѐтом всего цикла разработки и подготовки производства суммарные затраты до момента начала серийного производства должны составить порядка €2750 млн.

   При средней цене на рынке оборудования такой мощности 500 € за 1 кВт, стоимость его реализации составит порядка

170 млн. евро (340 МВт * 500 000 €/МВт).

   Несложно посчитать, что для простой окупаемости создания данного оборудования при рентабельности 10% потребуется реализовать более 160 таких энергоблоков:

N = 2750 млн. / (€170 млн.  * 10%) = 161,8

   В отличие от зарубежных компаний, для которых достижим такой уровень продаж, отечественные производители ориентируются в первую очередь на внутренний рынок, поскольку, в большинстве случаев, неконкурентоспособны на международном рынке. При этом, рассматривая российский рынок, необходимо отметить, что в «Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики России до 2020 года и с учетом перспективы до 2030 года» предусмотрено строительство 68 разных типов энергоблоков. Это, в свою очередь, подразумевает использование 66 типов турбин, из них 46 – для тепловых станций. Газовых турбин мощностью 65 МВт и более предусмотрено 10 типов. В этих условиях добиться необходимой для окупаемости серийности производства невозможно.

   Исходя из этого, становятся неочевидными проекты по разработке и созданию серийного производства энергооборудования больших мощностей в России.

   Решением данной проблемы может стать развитие другого инновационного направления развития электроэнергетики. Речь идет о развитии интеллектуальной энергетики, более известной в мире как smart-grid.

   Существует множество подходов к определению данного понятия. В самом общем смысле понятие «smart-grid» можно определить, как некую концепцию организации энергетической системы нового поколения. В работе такой системы задействованы компьютерные и другие современные технологии для сбора и обработки информации, например, информации о поведении поставщиков и потребителей энергии. Это система, работающая в автоматическом режиме, способна повысить эффективность, надежность энергопоставок, улучшить экономическую составляющую, а также наладить устойчивое производство и распределение электроэнергии.

   Суть энергетической системы, построенной на принципах smart-grid, состоит в том, что она передает не только энергию, но и информацию. В этом случае потребитель, помимо энергии, получает ряд возможностей по взаимодействию с энергосистемой:
   - более гибко выбирать тарифы,
   - планировать свое энергопотребление,
   - выступать в роли поставщика электроэнергии (при соблюдении ряда условий он сможет сам продавать энергию, вырабатываемую его личными источниками энергии: ветряки, солнечные батареи, накопители и т.д.) и как следствие, снижать затраты на электроэнергию.

   Одним из базисов внедрения smart-grid является увеличение доли распределенной генерации (производство электроэнергии в местах ее потребления). В настоящее время в России преимущественно функционирует Централизованная генерация, однако существует объективная тенденция к увеличению доли распределенной генерации. По различным прогнозам потенциальный масштаб развития распределенной генерации оценивается в 50 ГВт установленной мощности к 2030 году.

   Следует отметить, что данный инновационный путь развития обеспечивает комплексное решение всех обозначенных ранее проблем электроснабжения.

   В практическом плане в России и за рубежом ведутся активные работы по созданию концепций и апробации технологий интеллектуальных сетей. По результатам инвентаризации проектов smart-grid в Европе на начало 2013 года реализовывался 371 проект. Однако следует отметить, что эти проекты представляют собой реализацию отдельных частей концепции интеллектуальной энергетики. В настоящее время наиболее крупные и комплексные проекты smart-grid реализуются в Китае и США. В России в ближайшее время предполагаются проекты в инновационном центре «Сколково» и в Дальневосточном федеральном университете.

   Таким образом, развитие интеллектуальной энергетики (в том числе на технологиях распределенной генерации) в России и мире позволит обеспечить необходимый для экономической целесообразности спрос на инновационное отечественное оборудование в данном сегменте. При этом обеспечение внутренних потребностей при применении этого оборудования в создании интеллектуальных энергосистем обеспечит энергетическую безопасность страны.

   Выбор этого направления не означает необходимость отказа от энергетического машиностроения большой мощности. Однако вопрос о целесообразности форсированной разработки инновационного оборудования, без учета потенциального ранка сбыта, остается открытым.


Проблемы и перспективы инновационного развития российской энергетики