Отчёт по практике на Саяно-Шушенская гидроэлектростанция имени П. С. Непорожнего

В течение последних 10 лет  доля вырабатываемой на гидростанциях  электроэнергии в общем энергетическом балансе России снижается. В 1995 г. она  составляла 21%, в 1996 г. — 18%, в 1997 г. — 16%. Это связано как с устареванием и износом оборудования на гидроэнергетических  гигантах прошлого, так и с увеличением  в энергобалансе страны доли более  удобного энергоресурса — природного газа.

Достоинства и  недостатки малой гидроэнергетики

Как и любой другой способ производства энергии, применение малых  и мини-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических  и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно  назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков  топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического  объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Кроме  того, есть возможности для снижения себестоимости возведения за счет унификации и сертификации оборудования.

В процессе выработки электроэнергии ГЭС не производит парниковых газов  и не загрязняет окружающую среду  продуктами горения и токсичными отходами, что соответствует требованиям  Киотского протокола. Подобные объекты  не являются причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасны при  естественном возникновении землетрясений. Они не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения, на животный мир и местные микроклиматические условия.

Возможные проблемы, связанные  с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее  выражены, но о них также следует  сказать.

Как любой локализованный источник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнергетики  уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители  остаются без энергоснабжения (решением проблемы является создание совместных или резервных генерирующих мощностей  — ветроагрегата, когенерирующей мини-котельной на биотопливе, фотоэлектрической установки и т.д.).

Наиболее распространенный вид аварий на объектах малой гидроэнергетики  — разрушение плотины и гидроагрегатов в результате перелива через гребень  плотины при неожиданном подъеме  уровня воды и несрабатывании запорных устройств. В некоторых случаях  МГЭС способствуют заиливанию водохранилищ и оказывают влияние на руслоформирующие процессы.

Существует определенная сезонность в выработке электроэнергии (заметные спады в зимний и летний период), приводящая к тому, что в  некоторых регионах малая гидроэнергетика  рассматривается как резервная (дублирующая) генерирующая мощность.

Среди факторов, тормозящих развитие малой гидроэнергетики  в России, большинство экспертов  называют неполную информированность  потенциальных пользователей о  преимуществах применения небольших  гидроэнергетических объектов; недостаточную  изученность гидрологического режима и объемов стока малых водотоков; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность; слабую производственную и ремонтную базу предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для МГЭС, а массовое строительство объектов малой гидроэнергетики возможно лишь в случае серийного производства оборудования, отказа от индивидуального проектирования и качественно нового подхода к надежности и стоимости оборудования — по сравнению со старыми объектами, выведенными из эксплуатации.

Гидропотенциал России, его использование

Согласно сделанным в  начале 60-х годов XX века оценкам, СССР располагал 11.4% мировых гидроэнергетических  ресурсов. Средняя годовая мощность гидроресурсов бывшего СССР оценивалась  в 434 млн. кВт (3.800 млрд. кВт • ч отдачи энергии в год). Расчеты показывали, что технически возможно и экономически целесообразно получать около 1.700 млрд. кВ • ч электроэнергии, что более чем в 5 раз превышало выработку всех электростанций страны в тот период.

Основная часть этого  гидропотенциала (74%) располагалась на территории Российской Федерации. Средняя годовая потенциальная мощность гидроресурсов России оценивалась в 320 млн. кВт (производство — 2.800 млрд. кВт • ч в год), из которых выработка более 1.340 млрд. кВт • ч в то время была технически возможна.

Табл. 1. Характеристики некоторых действующих в России МГЭС

Место расположения/назначение	Год создания	Тип	Установленная мощность (кВт)	Кол-во агрегатов	Общая мощность(кВт)
Кировская обл./агроферма	1993	микро-ГЭС-10	10	2	20
Адыгея/подача питьевой воды	1994	микро-ГЭС-10	10	5	50
Адыгея/подача питьевой воды	1998	ГА-2	200	1	200
Кабардино-Балкария/Акбаш	1995	ГА-8	550	2	1100
Краснодарский край/Краснодарская  ТЭЦ	2003	ГА-1	350	7	2450
Республика Тыва/Уш Бельдыр	1995	микро-ГЭС-10	10	2	20
Республика Тыва/пос. Кызыл Хая, р. Мочен-Бурен	2001	микро-ГЭС-50ПР	50	3	150
Республика Алтай/Кайру	2002	ГА-2М	200	2	400
Карелия/Киви-Койву	1995	микро-ГЭС-50Д	20	3	60
Карелия/Ланденпохский р-н	1997	микро-ГЭС-10	10	1	10
Ленинградская обл./Лужский завод	1996 1999	микро-ГЭС-50ПР микро-ГЭС-10	50 10	1 1	50 10
Башкирия/Таналыкское водохранилище	1997	микро-ГЭС-50ПР	50	1	50
Башкирия, пос. Табулды	1997	микро-ГЭС-10	10	1	10
Башкирия/Узянское водохранилище	1999	микро-ГЭС-50ПР	50	3	150
Башкирия/Соколки	2003	микро-ГЭС-50ПР	50	3	150

Согласно современным  оценкам, опубликованным специалистами  НИИ энергетических сооружений, технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет  производить 357 млрд. кВт • ч в год.

По своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими  объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны, однако этот потенциал используется всего  на 15%. В связи с ростом затрат на добычу органического топлива  и соответствующим увеличением  его стоимости, представляется необходимым  обеспечить максимально возможное  развитие гидроэнергетики, являющейся экологически чистым возобновляемым источником электроэнергии.

При оптимистическом и  благоприятном вариантах развития выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях может возрасти до 180 млрд. кВт • ч в 2010 г. и до 215 млрд. кВт • • ч в 2020 г. с дальнейшим увеличением до 350 млрд. кВт • ч за счет сооружения новых гидроэлектростанций. Предполагается, что гидроэнергетика преимущественно будет развиваться в Сибири и на Дальнем Востоке. В европейских районах строительство МГЭС получит развитие на Северном Кавказе.

 По мнению экспертов, в ближайшем будущем выработка электроэнергии на гидростанциях будет увеличиваться. Это будет происходить преимущественно в регионах с децентрализованным электроснабжением за счет ввода в действие новых малых ГЭС, которые будут замещать устаревающие и неэкономичные дизельные электростанции.

Место малой гидроэнергетики  среди других возобновляемых источников энергии

В производстве электроэнергии малая гидроэнергетика России делит  первенство с тепловыми электростанциями на биотопливе. Согласно имеющимся данным за 2002 и 2003 гг., на МГЭС и био-ТЭС было произведено примерно равное количество электроэнергии — по 2.4 млрд. кВт • ч (2002 г.) и по 2.5- 2.6 млрд. кВт • ч (2003 г.). То есть вклад каждого из этих ресурсов в выработку электроэнергии в России составлял менее 0.3%.

Общая установленная мощность 59 МГЭС, сведениями о которых мы располагаем, составляла 610 МВт в 2001 г. Согласно экспертным оценкам, в настоящее время этот показатель выше. При этом средние значения КИУМ для действующих МГЭС составляли 38-53%, а столь важный для расчета эффективности энергоустановки показатель, как расход электроэнергии на собственные нужды, не превышал 1.5%.

Принятая в 1997 г. Федеральная  целевая программа «Топливо и  энергетика» предусматривала ускорение  создания МГЭС, но слабое бюджетное  финансирование не позволило выполнить  ее в полном объеме.

Несмотря на финансовые проблемы, производится строительство новых и восстановление действовавших прежде, но остановленных и частично разрушенных МГЭС. В большинстве случаев их строительство и ввод в эксплуатацию производится без участия средств федерального бюджета. Для этого привлекаются средства из местных бюджетов, средства спонсоров и инвесторов.

В новом строительстве  преобладают микро-ГЭС с единичной  мощностью агрегатов от 10 до 50 кВт, объединенные в системы по 2-5 единиц. Строятся малые ГЭС с единичной  мощностью агрегатов от 200 до 550 кВт, объединенных в системы по 2-7 единиц.

Как правило, МГЭС создаются  в удаленных районах, где существует проблема с завозом органического  топлива (в большинстве случаев  — дизельного топлива, реже — угля). В Адыгее построены 2 МГЭС мощностью 50 и 200 кВт, используемые для подачи питьевой воды. В Кабардино-Балкарии построена МГЭС мощностью 1100 кВт. В 2003 г. в Краснодарском крае установлены 7 гидроагрегатов по 350 кВт. В республике Тыва и на Алтае построены 3 МГЭС с агрегатами 10, 50 и 200 кВт, объединенные по 2-3 единицы. В Карелии и Ленинградской обл. — 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт. В Башкирии также 4 мини-ГЭС с агрегатами от 10 до 50 кВт. Кроме этого были построены заново или восстановлены другие МГЭС.

 

Ожидаемые сдвиги в энергобалансе

По мнению экспертов, основное назначение МГЭС в ближайшие годы будет заключаться в замещении  завозимого в удаленные регионы  России органического топлива (в  первую очередь — дизельного) с  целью снижения расходов федерального бюджета и повышения эффективности  и энергетической безопасности энергодефицитных регионов. Строительство МГЭС производится на охраняемых природных территориях и в местах с достаточно стабильным режимом водности малых водотоков.

Планируется создание 5 МГЭС на реках Корякского АО. Это позволит заместить в энергобалансе до 18 тыс. т дизельного топлива, что  составляет 30% от общего объема, ежегодно завозимого в регион.

В Дальневосточном регионе  в настоящее время действуют  более 3000 дизельных электростанций (ДЭС) мощностью до 500 кВт. Электроснабжение региона полностью зависит от стабильности поставок дизельного топлива  и качества оборудования для его  сжигания. Стоимость как самого дизельного топлива, так и его доставки в настоящее время столь высока, что возникла срочная необходимость в его замещении другими энергоресурсами. Кроме того, износ оборудования большинства ДЭС так велик, что необходимо срочно решать вопрос стабильности электроснабжения региона.

В этих условиях организации, проектирующие МГЭС и производящие соответствующие обследования малых  водотоков выявили более 200 мест для строительства МГЭС, что позволит, по приблизительным оценкам, производить  до 1.5 млрд. кВт • ч электроэнергии в год. В соответствии с более поздними исследованиями, электроснабжение ряда населенных пунктов Дальнего Востока и Приморья может быть оптимизировано за счет строительства 7-8 МГЭС, расположенных вблизи потребителей и объединенных в местную энергосистему.

Реализация этих проектов поможет сократить объем завозимого в регион дизельного топлива на 28 тыс. т в год, что высвободит автотранспорт  и сократит загрузку местных портов. Все это существенно увеличит энергетическую независимость Дальнего Востока и Приморья.

В целом можно сказать, что малая гидроэнергетика в  своем развитии испытывает те же проблемы, что и энерготехнологии на остальных возобновляемых источниках энергии. Если бы всего несколько процентов от тех субсидий, которые направляются из федерального бюджета на поддержку тепловой или атомной энергетики, или так называемого «северного топливного завоза», направлялись государственными структурами на развитие возобновляемой энергетики, — наша страна могла бы смотреть в будущее с гораздо большим оптимизмом.

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Руководство по эксплуатации гидравлической турбины РО230/833-В-677 для Саяно-Шушенской ГЭС // Филиал ОАО «Силовые машины» «ЛЕНИНГРАДСКИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАВОД», Санкт–Петербург – 2009.
2. Руководство по эксплуатации гидрогенератора  типа СВФ1 1285/275-42УХЛ4 для Саяно-Шушенской ГЭС // Филиал ОАО «Силовые машины» «Электросила», Санкт–Петербург – 2010.
3. Инструкция по производству оперативных переключений в электроустановках СШГЭС и МГУ // Филиал Открытого акционерного общества «РусГидро» «Саяно-Шушенская ГЭС имени П.С. Непорожнего» - 2011.
4. Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций. — производственное издание. — Красноярск: Сибирский ИД «Суриков», 1999. — 560 с.
5. Бляшко Я.И., Опыт МНТО ИНСЭТ по созданию и эксплуатации Оборудования для микро- и малых ГЭС, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004
6. Малик Л.К. Проблемы и перспективы создания малых ГЭС на малых реках, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004;
7. Историк Б.Л., Усачев И.Н., Шполянский Ю.Б., Малая нетрадиционная морская, речная и геотермальная энергетика, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» № 1, 2004.