Малая гидроэлектростанция в Беларусии

Содержание 

1. Введение…………………………………………………………………………….3
2. Понятие малая гидроэлектростанция (МГЭС). Экономический гидроэнергопотенциал в Республике Беларусь……………………………..4
3. Преимущества и недостатки МГЭС……………………………………………….5
4. Эколого-экономические показатели ГЭС и каскадов ГЭС………………………7
5. Перспективы развития……………………………………………………………...11
6. Список литературы..………………………………………………………………..15

1. Введение

На  современном этапе развития Беларуси все важнее становится вопрос замещения

иностранных энергоресурсов и поиска альтернативных источников электроэнергии,      одним из перспективных источников относительно дешевой электроэнергии является гидроэлектростанция.

           Потенциальные гидроэнергетические ресурсы Республики Беларусь и экологически приемлемые, экономически оправданные возможности их использования обусловлены расположением в середине ее равнинной территории водораздела между бассейнами Балтийского и Черного морей, который делит страну на две почти равные части, вследствие чего вытекающие отсюда реки не могут достигнуть значительной мощности прежде, чем оставляют ее границы. Это предопределяет строительство в республике главным образом малых гидроэлектростанций. Еще одним не менее важным фактором строительства МГЭС является их экономическая рентабельность на рынке энергоресурсов, также нужно учитывать и экологический фактор и влияние МГЭС на окружающую среду и людей. Именно эти вопросы я попытаюсь раскрыть в своём реферате, также будут затронуты вопросы перспектив строительства малых гидроэлектростанций и будет проведена сравнительная характеристика положения Республики Беларусь по строительству ГЭС и освоенности водных ресурсов в странах-соседках.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Понятие малая гидроэлектростанция (МГЭС). Экономический гидроэнергопотенциал                           в Республике Беларусь.

     В настоящее время нет общепринятого  для всех стран понятия малой  гидроэлектростанции (МГЭС), однако во многих странах в качестве основной характеристики такой ГЭС принята ее установленная мощность. Наиболее часто к МГЭС относят гидроэнергетические установки, мощность которых не превышает 5МВт (в Австрии, Германии, Польше, Испании и др.). В некоторых странах, например в Латвии и Швеции, малыми называют ГЭС мощностью до 2 МВт, в иных - ГЭС мощностью до 10МВт (в Греции, Ирландии, Португалии). При этом иногда происходит изменение принятой классификации. Так, в США, где были приняты меры стимулирования развития малой гидроэнергетики, в . частности путем упрощения лицензионной процедуры оформления проектов сооружения МГЭС, первоначально к малым относили ГЭС мощностью до 5МВт, затем верхний предел был увеличен до 15МВт, а в 1980 г. их максимальная мощность была ограничена 30 МВт. В СССР согласно СНиП 2.06.01-86 к малым были отнесены ГЭС, установленная мощность которых не превышает 30МВт при диаметре рабочего колеса турбины до 3 м.

     Нижним  пределом мощности МГЭС принято считать 0,1 МВт: гидроэнергетические установки  с меньшей мощностью относятся  к категории микроГЭС.

     С учетом опыта многих стран по отнесению  ГЭС к малым представляется возможным рекомендовать считать их таковыми в условиях Беларуси, если установленная мощность гидроэлектростанции в пределах 0,1 - 5 МВт.

     Состояние гидроэнергетики страны характеризуется  соотнесением запасов ее гидроэнергетических  ресурсов (гидроэнергопотенциала ее рек) и масштаба их освоения.

     Запасы  гидроэнергоресурсов Республики Беларусь составляет теоретический потенциал ее рек - около 7,5 млрд. кВт. часов в средний по водности год, а его часть, которая путем выработки электроэнергии на ГЭС или иными техническими средствами может быть использована (технический потенциал), - 2,5 - 3,0 млрд. кВтч/год.

     Для выявления реальных возможностей освоения запасов гидроэнергоресурсов важна оценка экономического гидроэнергопотенциала, т. е. той части технического, которая может быть реализована как экономически эффективное мероприятие, но которая изменяется во времени в зависимости от энергетических и экономических (общественных) условий страны. Так, с повышением цен на топливо отмечается тенденция приближения экономического потенциала к техническому.

     В настоящее время экономический  гидроэнергопотенциал в Республике Беларусь составляет 1,3 млрд. кВт-ч/год, или 325 МВт общей установленной мощности возможных ГЭС в условиях Беларуси. Его оценка проведена на основе сравнения удельных (отнесенных     на     производство     1     кВт-ч     электроэнергии,     в     долл.     США/кВтч) дисконтированных затрат по ГЭС с таковыми по альтернативной тепловой (газатурбинной) электростанции.

     Удельные  дисконтированные затраты на 1 кВт-ч  представляют собой сумму ежегодных издержек и капитальных' вложений за расчетный период (50 лет) с учетом коэффициента дисконтирования (приведения разновременных затрат): 1/(1 + Е_диск)^t, где Елиск- норма дисконта, выраженная в долях единицы; t - текущий год [разработанные РУП «ЦНИИКИВР» Методические указания по оценке экономического гидроэнергопотенциала рек Беларуси, согласованные Минприроды РБ и утвержденные концерном «Белэнерго» от 26.11.2002]. 
 
 

3. Преимущества  и недостатки МГЭС

         Современная гидроэнергетика по  сравнению с другими традиционными  видами электроэнергетики является  наиболее экономичным и экологически  безопасным способом получения  электроэнергии. Малая гидроэнергетика  идет в этом направлении еще  дальше. Небольшие электростанции  позволяют сохранять природный  ландшафт, окружающую среду не  только на этапе эксплуатации, но и в процессе строительства.  При последующей эксплуатации  отсутствует отрицательное влияние  на качество воды: она полностью  сохраняет первоначальные природные  свойства. В реках сохраняется  рыба, вода может использоваться  для водоснабжения населения. В отличие от других экологически безопасных возобновляемых источников электроэнергии - таких, как солнце, ветер, - малая гидроэнергетика практически не зависит от погодных условий и способна обеспечить устойчивую подачу дешевой электроэнергии потребителю. Еще одно преимущество малой энергетики - экономичность. В условиях, когда природные источники энергии - нефть, уголь, газ - истощаются, постоянно дорожают, использование дешевой, доступной, возобновляемой энергии рек, особенно малых, позволяет вырабатывать дешевую электроэнергию. К тому же сооружение объектов малой гидроэнергетики низкозатратно и быстро окупается.Так, при строительстве малой ГЭС установленной мощностью около 500 кВт стоимость строительно-монтажных работ составляет порядка 14,5-15,0 млн рублей. При совмещенном графике разработки проектной документации, изготовления оборудования, строительства и монтажа малая ГЭС вводится в эксплуатацию за 15-18 месяцев.Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на подобной ГЭС, составляет не более 0,45-0,5 рублей за 1 кВтч, что в 1,5 раза ниже, чем стоимость электроэнергии, фактически реализуемой энергосистемой. Кстати, в ближайшие один-два года энергосистемы планируют ее увеличить в 2-2,2 раза.Таким образом, затраты на строительство окупятся за 3,5-5 лет. Реализация такого проекта с точки зрения экологии не нанесет ущерба окружающей среде.

         Необходимо отметить, кроме этого,  что реконструкция выведенной  ранее из эксплуатации малой  ГЭС обойдется в 1,5- 2 раза дешевле.

     Энерго-экономическая и общественная эффективность освоения в условиях Беларуси располагаемых гидроэнергетических ресурсов предопределяется следующими преимуществами ГЭС по сравнению с альтернативными им тепловыми электростанциями:

• отсутствием выбросов вредных веществ в атмосферу при функционировании ГЭС;
• относительно низкой себестоимостью вырабатываемой на ГЭС электроэнергии
• высокой     маневренностью     ГЭС     в     процессе     обеспечения     потребителей 
  электроэнергией,     что     позволяет     вырабатывать     более     дорогую     пиковую 
  электроэнергию, тарифы на которую в несколько раз превышают тарифы на базовую 
  электроэнергию   (в  России  стоимость   пиковой  электроэнергии,   поставляемой   с 
  федерального оптового рынка в дефицитные энергосистемы в 5,5 раз выше, чем 
  стоимость поставки ночной электроэнергии);
• возобновляемостью   (неистощимостью)   энергоресурсов   рек   и   их   повсеместной 
  распространенностью;
• возможностью     улучшения     многоцелевого     (комплексного)     водопользования 
  вследствие создания водохранилищ ГЭС.

     Вместе  с тем создание ГЭС связано  с большими удельными первоначальными  затратами (капитальными вложениями), которые на 1 кВт мощности в два и более раза выше таковых в тепловых электростанциях. Но при этом не следует не учитывать, что половина стоимости 1кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС - это цена газа или мазута. В процессе проведения оценки экономического гидроэнергопотенциала рек Беларуси согласно утвержденным Методическим указаниям показана выгодность (по сравнению с альтернативной газотурбинной электростанцией) создания ГЭС при удельных капитальных вложениях до 2750 долл. США на 1кВт ее установленной мощности.

     Возможно  также негативное влияние водохранилищных  ГЭС на окружающую природную среду и условия проживания людей в зонах влияния. Это проявляется, прежде всего, в затоплении и последствиях подтопления земель. Однако, для уменьшения (предупреждения) этого, основным положением рационального использования гидроэнергоресурсов в природных условиях Беларуси, с характерным для нее равнинным рельефом территории, является проведение технической политики в гидроэнергостроительстве, направленной - на уменьшение площадей затопления и подтопления путем соответствующего выбора створов и водоподпорных отметок гидроузлов, а также на ограничение площади образующихся мелководий и степени регулирования речного стока, чем достигается уменьшение периода водообмена и тем самым улучшение качества воды в водохранилище [разработанные в ЦНИИКИВР Рекомендации по обоснованию экологической безопасности создания ГЭС, утвержденные приказом Минприроды РБ от 17.11.2000 № 254]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Эколого-экономические  показатели ГЭС

и каскадов ГЭС 

     Как источники энергии реки в Беларуси использовали издавна посредством  сооружения многочисленных водяных мельниц и других гидросиловых установок, для которых возводились плотины простейшего типа, обеспечивавшие поддержание небольших подпоров воды - высотой до 2-х и 3-х м. К 1941 г. на территории Республики Беларусь действовало более тысячи водяных мельниц. Некоторые из них затем реконструировались в мелкие гидроэлектростанции.

     В послевоенные годы средняя мощность строившихся ГЭС из года в год  увеличивалась: от 30 кВт установленной на одной ГЭС мощности, вводимой в эксплуатацию в 1945-1949 гг., до 120 кВт. В 1953 г. была введена в эксплуатацию ныне действующая крупнейшая в Беларуси Осиповичская ГЭС на р. Свислочь мощностью 2175 кВт. Всего в республике в начале 1960-х годов действовало около 180 ГЭС общей мощностью 21 МВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 млн. кВт-ч. Сельское хозяйство Беларуси в 1959 г. получило от ГЭС около 20% всей потребленной им электроэнергии'. Однако дальнейшее развитие малой гидроэнергетики прекратилось в конце 1950-х годов в основном из-за представившейся возможности подключения сельских потребителей электроэнергии к государственным энергосистемам, а большинство построенных малых ГЭС затем было выведено из эксплуатации или разрушено, в основном из числа мелких мощностью до 100 кВт., принадлежавших колхозам.

     В настоящее время в Республике Беларусь действует два десятка  малых ГЭС, большая часть из которых восстановлена, начиная с 1992 года, из числа ранее заброшенных. Их показатели приведены в таблице 1. Показатели использования экономического гидроэнергопотенциала рек Беларуси в сопоставлении с аналогичными показателями сопредельных стран представлены в таблице 2 согласно данным Мирового атласа гидроэнергетики, относящимся к 2003 г. [The 2003 World Atlas & Industry Guide. - The International Journal on Hydropower & Dams, 2003]. Как следует из этой таблицы, в республике пока освоено примерно 3% располагаемого экономического гидроэнергопотенциала, тогда как в Литве 30%, Польше 44%.

                                               Таблица 1 Действующие гидроэлектростанции

                                                                   Таблица 2 Освоение гидроэнергоресурсов в Республике Беларусь и сопредельных странах 

    В таблице 3 приведены приемлемые по эколого-экономическим  показателям возможные новые ГЭС на реках Беларуси, створы и водоподпорные отметки которых определены в результате исследований, проведенных в ЦНИИКИВР в 1997-2000гг. по заданиям ГНТП «Природопользование и охрана окружающей среды».

                                                       Таблица 3 Эколого-экономические показатели возможных ГЭС 

     В этой таблице приняты обозначения: 3 -суммарные капитальные затраты  по водохранилищу и гидроузлу ГЭС; N - установленная мощность ГЭС. Принятый показатель глубоководности есть отношение площади глубоководной (с глубиной более 2 м) к площади мелководной части акватории водохранилища при нормальном подпорном уровне воды в нем.

     Из  анализа структуры капитальных  затрат в ГЭС следует, что основной вклад в стоимость их строительства обычно вносят затраты на создание их водохранилищ в долинах равнинных рек - от 35 до 50 и более процентов. Поэтому за счет поиска вариантов сокращения площади затепления прилегающих к руслу реки земель возможно существенно улучшить эколого-экономические показатели гидроэнергетических объектов. В этом отношении представляется рациональным строительство многоступенчатых русловых каскадов малых ГЭС с гидравлически связанными подпорными бьефами как альтернатива созданию традиционной водохранилищной ГЭС [Патент Российской Федерации № 2039189. Способ использования энергии водотока, выдан по заявке ЦНИИКИВР.- БИ, 1995, № 19]. При этом достигается энергетическое использование реки на более протяженном ее участке преимущественно без выхода подпорных уровней воды из берегов русла. Благоприятными для реализации таких каскадов являются участки рек с достаточным возвышением берегов русла над меженным уровнем воды в реке. В таблице 4 приведены характеристики русловых каскадов ГЭС, возможных на притоках Западной Двины, в сопоставлении с водохранилищной ГЭС (при п = 1, где п - количество ступеней в каскаде) на том же притоке.

    При создании каскада представляется возможность  поочередного строительства его  ступеней, начиная с нижележащей ГЭС на реке. Это позволяет за счет освоения мощности и выработки электроэнергии на вводимой ступени повысить экономическую эффективность каскада в сравнении с традиционной ГЭС, на которой создание напора сосредоточивается в одном створе.

    Исходя  из прошлого опыта строительства  сельских гидроэлектростанций в  Беларуси целесообразно вернуться к созданию на малых водотоках микроГЭС (мощностью менее 100 кВт) для локального электроснабжения ближайших населенных пунктов. На небольших водотоках при благоприятных топографических и гидрологических условиях возможно создание таких установок, экономическая эффективность которых может быть обеспечена на основе применения современных типов гидросилового оборудования и рациональных конструкций гидросооружений.

Эколого-экономические  показатели возможных  каскадов ГЭС

Таблица 4

5. Перспективы развития

     По  утвержденной концерном «Белэнерго» от 03.05.2003 г. Программе строительства и восстановления объектов гидроэнергетики на период до 2020 г. предусмотрено строительство ГЭС на основных реках Беларуси общей установленной мощностью 200 МВт и ряд малых ГЭС на их притоках мощностью каждой не менее 100 кВт с удельными затратами не более 2000 долл./кВт. Разработаны архитектурные проекты первых двух ГЭС средней мощности на Западной Двине и Немане - Полоцкой (28 МВт) и Гродненской (17 МВт).

     Согласно  этой Программе распределение общей  установленной мощности ГЭС по административным областям характеризуется таблицей 5.

                                               Таблица 5 Мощности ГЭС по областям и годам 

     Из  таблицы .5 следует, что большее развитие гидроэнергетики предусматривается  в Витебской, Гродненской и Могилевской областях, что обусловлено нахождением в их границах участков рек бассейнов Западной Двины, Немана и Днепра, представляющих в Беларуси наибольшую энергетическую ценность.

     Реализация  принятой Программы развития гидроэнергетики  будет способствовать более благоприятному режиму работы Белорусской энергосистемы, уменьшению зависимости республики от импорта топлива.

     Неразрывность процесса выработки и потребления  электроэнергии требует от энергосистем оперативного маневрирования мощностями, что достигается вводом в эксплуатацию ГЭС, гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), газотурбинных и специальных пиковых паратурбинных электростанций.

     Оптимальным путем развития электроэнергетических  систем считается создание необходимых маневренных мощностей на ГЭС или ГАЭС. При этом Г АЭС занимают особое место, поскольку являются как высокоманевренным источником пиковой мощности, так и потребителем-регулятором для заполнения ночного провала графика электрической нагрузки. В отличие от обычных ГЭС пиковая энергоотдача ГАЭС не зависит от водности года. Строительство ГАЭС требует значительно меньших размеров отчуждения земель, чем для речных ГЭС.

     Следует отметить, что наиболее маневренные  среди тепловых электростанций газотурбинные установки требуют на пуск агрегата из холодного состояния 15-20 минут, тогда как время пуска гидроагрегата ГЭС или ГАЭС только 2 минуты.

     Создание  необходимых мощностей на обычных  ГЭС часто не покрывает потребности энергосистемы в маневренной мощности (до 20% от введенной мощности электростанций всех типов). Во многих странах наиболее экономически эффективные гидроэнергоресурсы либо уже использованы, либо ограничены как в природных условиях Беларуси. В такой ситуации наиболее приемлемый путь решения проблемы - создание Г АЭС.

     Следует также отметить, что в современных  условиях, а в перспективе в  особенности, участие ГЭС иТАЭС.в покрытии пиковой части суточного графика нагрузок и заполнения его провалов уже не является более основным их назначением. Они должны поддерживать постоянными уровни напряжения и частоты в электроэнергетической системе, выполнять функции резерва быстрого ввода. Это обусловлено особенностями современных промышленных технологий, требующих высокой степени надежности электроснабжения и высокого качества электроэнергии.