Технико-экономическое обоснование вариантов энергоснабжения удаленных территорий

Предложены варианты электроснабжения удаленных регионов, проведен экономический расчет обоих вариантов и обоснован выбор в пользу строительства понизительной подстанции 110/10 кВ.

Ключевые слова : электроэнергия, газопоршневая установка, подстанция, установленная мощность, экономические затраты.

Электроэнергетическая система удаленных территорий представляет собой важный аспект обеспечения жизнедеятельности населения и развития экономики в этих регионах. Объектом исследования является система электроснабжения поселка Пельвож с точки зрения проблем и перспектив ее развития. Многие географически удаленные регионы сталкиваются с серьезными трудностями в обеспечении электроснабжения. Эта проблема затрудняет повседневную жизнь жителей, а также препятствуют социально-экономическому развитию регионов.

Уровень доступности электроэнергии в удалённых регионах может быть низким из-за особенностей расположения посёлков, отсутствия дорог и сложных погодных условий.

Посёлок расположен в Ямало-Ненецком автономном округе России и входит в состав городского округа Салехард.

Рис. 1. Расположение исследуемого объекта на карте

В настоящее время применяются следующие решения проблемы электроснабжения удалённых регионов:

— использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Солнечная энергия эффективна в регионах, где есть хотя бы несколько солнечных часов в день. Ветроэнергетика эффективна в регионах с постоянными ветрами, например, на побережьях или в степях. Малые гидроэлектростанции (ГЭС) — решение для территорий с реками или водопадами.

— использование микросетей. Локальные энергосистемы могут работать как автономно, так и в связке с централизованной сетью. Они легко интегрируют разные источники энергии, автоматически оптимизируют распределение энергии и снижают риски перебоев.

— применение водородных накопителей. Водород можно использовать как для накопления, так и для генерации энергии. Однако стоимость таких решений остаётся высокой.

В работе рассматриваются два варианта электроснабжения выбранного поселка с перспективой строительства в нем предприятия, как основного потребителя электроэнергии:

— использование газопоршневой электростанции (ГПЭС), как основного источника энергии;

— строительство понизительной подстанции ПС 110/10 кВ.

Относительно внешней энергетической системы ГПЭС может производить энергию в автономном или параллельном режиме в зависимости от особенностей работы промышленного предприятия. В первом случае внешние сети отключаются. Автономный режим работы даже позволяет не выполнять подключение к ним. Во втором случае на предприятие поступает энергия как от ГПЭС, так и из внешних сетей. Параллельный режим работы является более надежным вариантом. Топливом для газопоршневого двигателя может являться разный горючий, но исключительно качественный газ. Чаще используется природное углеводородное газообразное сырье.

Выбор ГПЭС зависит от месторасположения потребителей, от их фактического уровня среднегодовой электрической нагрузки.

Предполагаемые среднегодовые электрические нагрузки поселка приведены в таблице 1.

Таблица 1

Среднегодовые электрические нагрузки

В таком случае среднегодовая загрузка ГПЭС составит 88,6 %.

При строительстве ПС 110/10 кВ необходимо иметь возможность подключения к источнику питания (наличие электростанций уровня 110 кВ) и условия для сооружения линий электропередачи. Все остальные этапы проектирования являются стандартными, включают анализ электрических нагрузок, выбор силовых трансформаторов и основного и вспомогательного оборудования на основе расчетов токов короткого замыкания, выбор устройств релейной защиты и т. д. При выборе схемы ПС руководствуются категорийностью и заявленной мощностью потребителей. На новой ПС предполагается установка одного силового трансформатора типа ТДН-10000/110, в случае дальнейшего перспективного развития поселка, возможна реконструкция ПС.

Технико-экономический расчет ( ТЭР) установки ГПЭС в п. Пельвож включает в себя следующие пункты:

— разработка проектной документации, выполнение инженерных изысканий прохождение государственной экспертизы;

— поставка ГПЭС 4000 кВт блок — контейнерного типа Jichai — 2 шт;

— поставка РТП 2×2000 кВА — 2 шт.

— выполнение строительно-монтажных и пуско-наладочных работ;

— логистика;

— непредвиденные расходы.

Подробный ТЭР установки ГПЭС в п. Пельвож представлен в таблице 2.

ТЭР установки ГПЭС в поселке Пельвож

ТЭР строительства ПС 110/10 кВ в п. Пельвож включает в себя следующие пункты:

— разработка проектной документации, выполнение инженерных изысканий прохождение государственной экспертизы;

— строительство ОРУ 110 кВ (поставка выключателей, трансформаторов тока и напряжения, разъединителей и др.);

— строительство ОПУ, совмещенного с ЗРУ — 10 кВ в составе:

— поставка силового трансформатора ТДН 10000 110/10;

— выполнение строительно-монтажных и пуско-наладочных работ;

— логистика;

— непредвиденные расходы.

ТЭР строительство ПС 110/10 кВ в п. Пельвож представлен в таблице 3.

ТЭР строительства ПС 110/10 кВ в п. Пельвож

Заключение.

Предложенные варианты являются универсальными для решения проблем электроснабжения удаленных регионов. Наиболее предпочтительным решением является подключение удаленных регионов к единой энергосистеме. Для этого необходимы инвестиции со стороны государства для создания энергоцентров на первоначальном этапе.

Данная работа может быть актуальна только при условии строительства в удаленных регионах градообразующих предприятий, которые и будут являться основными потребителями поставляемой электроэнергии.

Литература:

1. Федеральная программа «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива». — М.: Министерство топлива и энергетики РФ, 1996. — 27 с.
2. Газпоршневые установки Jichai для российского рынка https://gmgaz.ru/?ysclid=m6ktwin2xz540508002
3. О единой технической политике в электросетевом комплексе: Положение ПАО «Россети», утв. Советом директоров ПАО «Россети». Протокол от 22.02.2017 № 252. Москва, 2017. — 196 с.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) — М.: Эксмо, 2019. — 505 с.
5. Оборудование ООО НПП «Экра» URL:https://ekra.ru/product/