Энергетика будущего
Проблемы развития энергетики стали предметом обсуждения научной сессии, состоявшейся недавно в Новосибирске. На ней с большим докладом выступил директор Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН член- корреспондент РАН Николай Воропай. Он рассказал об основных тенденциях и перспективах развития централизованной и автономной энергетики. Николай Иванович любезно согласился прокомментировать основные моменты доклада нашему корреспонденту.
— Николай Иванович, каковы общие тенденции развития энергетики в мире,
и в России, в частности?
— Энергетика экономически развитых стран мира, в том числе бывшего СССР, интенсивно
развивалась в течение ХХ века главным образом путем централизации энергоснабжения
при создании все более мощных энергетических объектов (электростанций, ТЭЦ,
нефтяных и газовых промыслов, ЛЭП и т.д.). Следствием стало формирование
территориально распределенных протяженных систем энергетики. Это позволяло
достигать существенного экономического эффекта, повышать надежность
энергоснабжения и качество поставляемых потребителям энергоресурсов.
Начиная с 20-х годов прошлого века технологии традиционных паротурбинных
агрегатов тепловых и атомных электростанций развивались по пути использования все
более высоких параметров пара, что требовало применения более совершенных
материалов для котлов и турбин, увеличения единичной мощности установок. При этом
улучшались технико-экономические параметры установок, уменьшались удельные
капиталовложения и постоянные текущие издержки.
Укрупнение агрегатов наблюдалось и в
гидроэнергетике, хотя в меньшей степени.
В конце ХХ века произошел слом этой тенденции, в результате чего начали интенсивно
развиваться так называемые распределенные источники энергии — энергетические
установки небольшой мощности и производительности. Это стимулировалось
необходимостью адаптации к условиям рынка, появлением новых высокоэффективных
энергетических технологий, ростом доли высококачественных энергоресурсов в
энергоснабжении, прежде всего газа, ужесточением экологических требований,
стимулирующих использование возобновляемых энергоресурсов (гидроэнергии, ветра,
биомассы и др.). В 80-е годы появились высокоэффективные
газотурбинные и парогазовые установки широкого диапазона мощностей, в том числе
малых — от единиц до одного-двух десятков МВт. Отличительной особенностью таких
установок, особенно малых, была их высокая заводская готовность, что позволяло
быстро вводить их в эксплуатацию.
— А выгодно ли развитие малой энергетики в России?
— В России уже сейчас довольно эффективно внедряются различные
газотурбинные установки (ГТУ-ТЭЦ). Их
активному внедрению способствуют газификация средних и малых городов
и поселков, создание рынка высокоэкономичных, с коротким сроком сооружения,
быстроремонтируемых установок. Так, например, в Астраханской области к 2020 году
планируется из 550 МВт электрической мощности 65,5 МВт получать за счет малых
ГТУ-ТЭЦ, а в Томской области доля малой энергетики составит 53%. При этом будет
использоваться отечественное оборудование.
Наши оценки показывают, что потенциальные возможности сооружения малых ГТУ-ТЭЦ
вместо неэкономичных устаревших котельных в городах и поселках городского типа
очень перспективны. Реалистичен прогноз, что их внедрение может дать в целом по
стране 10-15% от суммарной установленной мощности генерации.
Перспективно и внедрение энергетических установок на возобновляемых источниках
энергии, которые тоже относятся к малой энергетике. В последние годы их активно
используют во многих странах. Так, западно-европейские страны планируют к 2010 году
увеличить производство электроэнергии на базе
возобновляемых источников в среднем более чем на 10%. Особое
распространение получили ветроэнергетические установки.
— Тенденция к децентрализации, внедрению установок малых форм, очевидно, коснется и
теплового хозяйства?
— Принципиальной особенностью теплоснабжающих систем (ТСС) в отличие от электро-,
газо- и нефтеснабжающих систем является их локальный характер, обусловленный
действием в границах небольших территорий (город, населенный пункт или даже какой-то
его район).
Централизованными считаются теплоснабжающие системы мощностью 20 МВт и более.
Они чаще всего относятся к отрасли «Электроэнергетика». ТСС мощностью менее 20 МВт
являются децентрализованными и, как правило, входят в сферу жилищно-
коммунального хозяйства. В соответствии с таким делением сейчас 70-95% жилого
фонда крупных городов РФ обеспечивается централизованным теплоснабжением.
Причем уровень централизации теплоснабжения по отдельным регионам имеет
достаточно широкий диапазон. На востоке страны он
колеблется от 51% (Республика Бурятия) до 84%
(Хабаровский край) по нагрузке отопления, а по
горячей воде — от 45% до 76% для этих же регионов.
Централизованные источники и в будущем будут составлять основную долю в
структуре производства тепловой энергии. Доля ТЭЦ не превысит 32%, но может быть
существенно увеличена за счет ввода новых малых ГТУ-ТЭЦ различного типа.
Незначительную долю в структуре производства тепла будут иметь нетрадиционные и
возобновляемые источники.
— А что изменится в нефтяном и газовом хозяйстве?
— В последние годы существенно возросла актуальность получения моторных топлив
прямо на месте добычи нефти и газа, без их дальней трубопроводной транспортировки.
Причина этого — значительный рост транспортных тарифов. Так, например, стоимость
перевозок топлива в отдаленные регионы теперь намного превышает отпускную цену
самого топлива. А это, естественно, приводит к увеличению себестоимости любой
продукции, в том числе и топливно-энергетической. Существует парадоксальная ситуация:
в регионы, где добывается большая часть нефти и газа, ежегодно завозятся
нефтепродукты, которые производятся, например, в Поволжье! Кроме того, остро назрела
необходимость вводить в эксплуатацию многие нефтяные и газовые
месторождения, которые не использовались раньше в основном из-за значительных
капитальных затрат. К примеру, только в Тюменской области есть около сотни таких
мелких и средних месторождений. В Новосибирской области на малых
нефтяных месторождениях можно ежегодно добывать до 1 млн. тонн сырья и, организовав
его глубокую переработку, почти полностью удовлетворять потребности региона в
моторных топливах.
Большой эффект может дать использование малых нефтеперерабатывающих установок и
мини-НПЗ, которые позволили бы производить топливо на месте. До недавнего времени
оно сдерживалось отсутствием приемлемых технологий. С появлением новой
каталитической технологии «Цеоформинг», разработанной еще в 1984 году в Институте
катализа СО РАН, ситуация изменилась. Главное преимущество этой технологии в том,
что не требуется использование водорода и соответствующего оборудования для его
получения. Сырье подается без гидроочистки, и содержание в нем серы может достигать
1,5%. А на выходе выделяется готовый к употреблению неэтилированный бензин, не
требующий дополнительной технологической обработки. Все это позволяет на треть, в
сравнении с традиционной технологией, снизить капитальные затраты и
эксплуатационные расходы.
Можно создавать рентабельные мини-производства
моторных топлив с производительностью переработки от 5 до 500 тыс. т нефти в год.
Такая технология практически безотходна. Ее эффективность была подтверждена на
нескольких пилотных установках на севере Сибири. Относительная простота,
сравнительная дешевизна строительства и обслуживания мини-НПЗ, быстрая
окупаемость делают их весьма привлекательными для получения моторных топлив, как в
удаленных неосвоенных местах добычи нефти и газового конденсата, так и в освоенных
промышленных районах при наличии в них малодебитных нефтяных и газоконденсатных
месторождений или нефтяной трубы. Кстати, децентрализация переработки нефти
позволит значительно ослабить монополизм в этой отрасли, что должно повлиять на
удешевление моторных топлив.
Аналогичные тенденции децентрализации наблюдаются и в газовой отрасли. Длительное
время основное внимание газодобычи было сосредоточено на месторождениях-гигантах.
В последние годы все активнее начинается использование малых местных
месторождений.
— Николай Иванович, в вашем институте проводился анализ технико-экономических
показателей различных энергетических технологий. Какие вы рекомендуете как наиболее
выгодные?
— Наиболее выгодным в настоящее время является создание и эксплуатация крупных
и малых ТЭЦ на газе. ТЭЦ на угле оказываются в среднем в 1,5-2 раза дороже, однако
сопоставимы по себестоимости электроэнергии. Достигнутые характеристики
ветроэнергетических установок и биогазовых технологий позволяют этим технологиям
успешно конкурировать с угольными ТЭЦ при наличии благоприятной географической
специфики их расположения. Распространенность дизельных электростанций (ДЭС)
обусловлена дешевизной оборудования, однако их эксплуатация обходится дорого. Этим
обстоятельством объясняется преимущественное применение ДЭС на удаленных
территориях и в качестве резервных энергоисточников.
— Если обобщить все высказанное в докладе, к каким основным выводам вы пришли?
— Тенденции развития энергетики в мире связаны не только с ростом масштабов
производства энергоресурсов на традиционных крупных энергетических объектах, но и с
увеличением доли так называемой распределенной энергетики (небольших
энергетических установок). Мировые тенденции органичного сочетания
централизованной и распределенной энергетики характерны и для России.
Экономические условия для интенсивного развития распределенной энергетики на
ископаемых видах топлива (малые ГТУ-ТЭЦ для электроэнергетики и теплового
хозяйства, малые НПЗ для нефтепереработки, малые месторождения нефти и газа)
достаточно приемлемы и в настоящее время. Для
развития же распределенной энергетики на ВИЭ пока не
созданы необходимые экономические, законодательные и
организационные условия. В России создание таких
условий является одной из важнейших задач.
Особую, важную для России проблему составляет энергоснабжение потребителей
северных регионов, которые занимают 60% всей территории страны. Здесь проживает
более 9 миллионов человек, или 6% от численности и концентрируется 73%
разведанных запасов нефти, 97% природного газа, 90% золота и многих других ценных
природных богатств. И использование возобновляемых
источников энергии здесь должно стать одним из принципиальных
направлений развития систем энергоснабжения.
Реализовать столь капиталоемкую программу невозможно
без активной государственной поддержки, приоритетными
мерами которой должны стать законодательное и
нормативное обеспечение, организация и стимулирование
испытания ключевых элементов технологий, а также
серийного производства необходимого оборудования.



