Оглавление

Введение

     В последнее время в стране наблюдается новый виток интереса к теме возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в особенности в части малой энергетики. Его проявление нетрудно связать с многочисленными звеньями длинной цепочки причин, заставляющих искать альтернативу традиционным мощностям.

     Начиная с нефти, взявшей на внешних рынках очередной ценовой рубеж в  сто долларов за баррель, как следствие - возросшей стоимости продуктов нефтепереработки на рынке внутреннем и обещаний правительства приблизить цену на газ внутри страны к мировой планке. И заканчивая дефицитом существующих энергетических мощностей, а также пониманием того, что сами по себе запасы органики не бесконечны.

     Развитие  возобновляемой энергетики в России началось именно с освоения малых  рек.

     В первые же годы Советской власти особое внимание было уделено укреплению энергетической базы страны, способствующей развитию всех отраслей народного хозяйства. Важная роль в этом отводилась гидроэлектростанциям (ГЭС).

1. Этапы развития малой гидроэнергетики в СССР

     Когда-то СССР по многим видам ВИЭ имел большие  научные и технические заделы и богатый опыт использования. Однако в те времена стремление к гигантизму во всех его проявлениях часто ставило крест на многих эффективных сферах энергетики. В эпоху огромных проектов, требовавших больших источников энергии, малые не выдерживали конкуренции с электроэнергетическими гигантами, объединившимися в единую национальную сеть; не могли обеспечить требуемый поток и потому стали отходить на второй план.

     После Великой Октябрьской социалистической революции народу досталась в наследство страна с экономически разрушенным хозяйством.

     Важная  роль в этом отводилась гидроэлектростанциям (ГЭС), вырабатывающим электроэнергию независимо от добычи топлива и решения сложных транспортных проблем того времени.

     Так, в 1913 г. в России действовало 78 ГЭС, общей  мощностью 8,4 МВт. Руководство страны рассматривало строительство малых  ГЭС на селе как средство укрепления энергетической базы сельского хозяйства.

     К 1917 г. мощность всех 78 ГЭС России составляла около 16 тыс. кВт (из них только 2 имели мощность более 1 тыс. кВт - Алавердинская, 1,1 тыс.кВт, на р. Дебед и Гиндукушская, 13 тыс.кВт, на р. Мургаб). [1; С. 97-99]

     Кроме того, в стране насчитывалось до 2 тыс. мелких гидротурбинных установок общей мощностью около 90 тыс. кВт, работавших на механические приводы, и около 40 тыс. мельниц с водяными колесами со средней мощностью около 10 л.с. каждая.

     В апреле 1918 г. В.И. Ленин указывал, что  необходимо обратить особое внимание «... на электрификацию промышленности и транспорта и применение электричества к земледелию ... Водяные силы вообще и в применении к земледелию ...».

     Развитие  малой гидроэнергетики неразрывно связано с определенными периодами становления экономики страны. Первые «лампочки Ильича» зажглись на малых ГЭС. За 1919 г. было построено и введено в эксплуатацию 47 мелких ГЭС общей мощностью 1,6 тыс. кВт. Одной из первых на селе была пущена Ярополецкая ГЭС мощностью 48 кВт в составе каскада из пяти ГЭС на р. Ламе в Подмосковье.

     Первый  в мире научно обоснованный народнохозяйственный план развития экономики страны на базе развития электрификации, утвержденный 29 декабря 1920 г. VIII Всероссийским съездом Советов (план ГОЭЛРО), предусматривал сооружение в течение 10-15 лет 30 районных электростанций общей мощностью 1750 тыс. хВт, в том числе 10 ГЭС общей мощностью 640 тыс. кВт. Среди них Волховская мощностью 30 тыс. кВт, Нижнесвирская мощностью 40 тыс. кВт, Верхнесвирская мощностью 60 тыс. кВт и Днепровская мощностью 200 МВт и ряд других в различных районах страны.

     Решение вопросов электрификации сельского хозяйства предусматривалось на основе широкого использования местных энергоресурсов, в частности гидроэнергии малых рек. План ГОЭЛРО рассматривал малые реки как основную базу электрификации сельского хозяйства: «... На громадных равнинных территориях европейской части страны и Сибири возможно широкое использование водной энергии для нужд мелких установок мощностью, не превышающей 1-2 тыс. л.с, а в большинстве случаев - ограничивающейся сотнями и даже десятками л.с», при этом «... многие работы (по устройству плотин, каналов, зданий станций) могут быть выполнены самим населением в такое время, когда сельское хозяйство не требует большого числа рабочих рук».[2; С. 162]

     Для развития малой гидроэнергетики  характерны два качественно различных этапа: освоение энергии малых водотоков гидростанциями мощностью в несколько десятков киловатт (1919-1945 гг.), строительство сельских межколхозных и государственных ГЭС укрупненной мощности (от 1 до 10 тыс. кВт), работающих в местных энергосистемах (1945-1969 гг.).

     Вступающие  в строй мелкие ГЭС привлекали в те годы всеобщее внимание и были первыми шагами на пути электрификации советской деревни. На IX Всероссийском съезде Советов В.И. Ленин говорил о значении первых сельских ГЭС: «Немаловажную роль сыграло распространение мелких станций в деревне ... Этими мелкими станциями были созданы в деревне центры современной новой крупной промышленности».

     Партия  и правительство рассматривали  строительство малых ГЭС на селе как средство укрепления энергетической базы сельского хозяйства.

     Поэтому к началу первой пятилетки (1928 г.) энергетическая база сельского хозяйства полностью состояла из местных станций, среди которых доля выработки электроэнергии на малых ГЭС составляла около 26%.

     В связи с увеличением потребности  в электроэнергии в Наркомате  земледелия в 1930 г. была создана организация  Главсельэлектро, руководившая развитием сельскохозяйственной электрификации. Всего за период до 1941 г. было построено 950 малых ГЭС суммарной мощностью почти 32 МВт.

     Для строительства малых ГЭС в сельской местности использовались местные ресурсы, часто в ущерб качеству: не хватало цемента, стали, квалифицированной рабочей силы. ГЭС порой возводились по недостаточно разработанным проектам с низким качеством строительно-монтажных работ, оснащались некомплектным оборудованием, нередко переоценивались энергетические возможности водотоков.

     Специальные заводы по производству оборудования для малых ГЭС отсутствовали. Оборудование изготавливалось местными заводами в порядке шефства. Многие малые ГЭС, построенные за годы войны, были оснащены оборудованием, изготовленным на месте силами хозяйств, - водяными деревянными турбинами (проф. Д.Я. Соколова), турбинами из автодеталей (проф. И.М. Щапова и И.В. Котенева). ГЭС сооружались силами колхозов и являлись их собственностью. Из-за отсутствия квалифицированных кадров уровень их эксплуатации был невысок.

     Большинству малых ГЭС были присущи недостаточное  использование стока рек в средней полосе страны (одиночные ГЭС работали при показателе использования внепаводкового стока, равном 0,3-0,4, и при коэффициенте обеспеченности потребителей по электроэнергии, равном 0,6-0,7), полная остановка ГЭС в период паводков из-за выравнивания уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, неустойчивые режимы работы с резкими изменениями напряжения и частоты тока при колебаниях нагрузок.

     Эти недостатки ограничивали использование малых ГЭС в основных процессах сельскохозяйственного производства.

     Все это позволяет рассматривать  первый этап развития малой гидроэнергетики - освоение малых водотоков мелкими ГЭС мощностью в несколько десятков киловатт - как временное, вспомогательное средство в электрификации страны.

     В послевоенные годы роль малых ГЭС  возросла. Для восстановления разрушенного хозяйства на селе развернулось строительство малых ГЭС. Только за 1945 г. была построена 641 малая ГЭС общей мощностью 18 тыс. кВт. В «Законе о пятилетнем плане развития народного хозяйства на 1946-1950 г. » намечалось «обеспечить массовое строительство в сельской местности небольших ГЭС».

     К 1950 г. на селе действовало уже около 6 тыс. малых ГЭС суммарной мощностью 243 тыс. кВт (при средней мощности ГЭС 40 кВт). Спустя два года (1952 г.) насчитывалось их максимальное число - 6614 малых ГЭС суммарной мощностью 322 тыс. кВт, которые вырабатывали 24% потребляемой сельским хозяйством электроэнергии. Это определилось, главным образом, напряженностью общего энергобаланса в экономически развитых районах страны. Удельный вес ГЭС в суммарной мощности электростанций, обслуживающих сельское хозяйство, составлял в 1950 г. 78%, в том числе малых ГЭС 39%.

     Однако  началом качественно нового этапа  развития малой гидроэнергетики явилось строительство межколхозных ГЭС повышенной мощности, как более экономичных и надежных в работе по сравнению с менее мощными. Необходимость этого была определена в постановлении Совета Министров СССР «О плане развития сельской электрификации на 1948-1950 гг.». В этот период расширилось строительство более крупных сельских ГЭС общего пользования, находящихся в ведении Сельэлектро, а также межколхозных ГЭС, позволяющих обеспечить электроэнергией колхозы и совхозы целого района, например в Рязанской области Рассыпухинская ГЭС мощностью 2 тыс. кВт, в Узбекской ССР Кудашская ГЭС мощностью 5 тыс. кВт, в Ставропольском крае Новотроицкая ГЭС мощностью 3,9тыс. кВт и др.

     В 1951-1953 гг. было построено 111 сельских ГЭС  общего пользования средней мощностью 440 кВт и 116 межколхозных ГЭС средней мощностью 300 кВт каждая.

     В послевоенные годы роль малых ГЭС  возросла. Для восстановления разрушенного хозяйства на селе развернулось активное строительство. И в 1952 году насчитывалось  их максимальное число - 6614, суммарной мощностью 321 МВт, которые вырабатывали 24% потребляемой сельским хозяйством электроэнергии.

     Началом качественно нового этапа развития малой гидроэнергетики явилось  строительство межколхозных ГЭС  повышенной мощности, как более экономичных  и надежных в работе.

     После отмены в 1954 году ограничений по электрификации сельскохозяйственных районов и  их подключения к государственным  энергосистемам многие малые колхозные  ГЭС были выведены из эксплуатации и демонтированы. Некоторые из них  сами выходили из строя, так как выполнялись по слабым проектам, вводились в эксплуатацию с большими недоделками и при плохом качестве работ; необходимые для их строительства изыскания не проводились. Другие - работали с перебоями из-за плохого обеспечения запасными частями и малоквалифицированного обслуживающего персонала.

     Создание  местных энергосистем позволяло  сочетать надежность энергоснабжения  с более высокой степенью использования  энергии речного стока, значительного  снижения себестоимости энергии  и т.д. Созданная в 1953 г. первая в стране Корсунь-Шевченковская местная энергосистема объединяла Юрковскую паротурбинную станцию мощностью 2 тыс. кВт и несколько ГЭС мощностью,    тыс.кВт: 

     Корсунь-Шевченковская  1,65

     Стебловская    2,8

     Дыбненская    0,56 

     За 1953-1957 гг. выработка электроэнергии этими станциями за счёт объединения  в энергосистему увеличилась в 1,7 раза, обслуживающий персонал сократился на 30%, себестоимость энергии снизилась на 21%.

     Для многих местных энергосистем источником регулирующей мощности являлись не дизельные электростанции, а ГЭС с водохранилищами сезонного регулирования (Оханская в Пермской области) или государственная энергосистема (Гатчинская в Ленинградской области).

     Развитию  малой гидроэнергетики в послевоенные годы содействовали научно-исследовательские, проектно-конструкторские и учебные институты. В 1945 г. Всесоюзным институтом гидромашин (ВИГМ) были проведены исследования и разработана номенклатура гидротурбин для малых ГЭС. «Уралгидромаш» (г. Сысерть) и Щелковский (в Подмосковье) заводы начали освоение производства оборудования для малых ГЭС. Энергетическим институтом им. Г.М. Кржижановского проводились исследования по созданию местных энергосистем.

     В 1948-1950 гг. Главное управление сельской электрификации разработало «Схему использования местных энергоресурсов для сельской электрификации», которая содержала данные о наличии гидроэнергоресурсов местного значения и возможности их освоения. В этот период было создано специальное подразделение по проек-тированию малых ГЭС - институт «Гипросельэлектро» (в настоящее время институт «Сельэнергопроект») с филиалами в различных союзных республиках.

     В 1954-1955 гг. институт «Гипросельэлектро» разработал (в 1956 г. уточнил) «Принципиальную  схему снабжения электроэнергией  сельского хозяйства СССР на 10-15 лет». В ней была обосновано, необходимость централизованного энергоснабжения и использования местных энергоресурсов (строительство межрайонных ГЭС и тепловых электростанций с долевым участием колхозов и совхозов) для электрификации сельскохозяйственных районов, не охваченных крупными энергосистемами.

     Исследованиями  в области малой гидроэнергетики  занимались в 50-е годы многие авторы. Вопросам энергетического и комплексного использования малых рек посвящены  работы Л.С. Хилобоченко, М.И. Ласинскаса, Д.И. Тюльпанова. Л.А. Чилингаряна, М.Г. Красин-ка и др., обоснования и выбора основных параметров малых ГЭС - работы С.А. Стрелковского. Е.Л. Шаца, В.В. Семенова и др., улучшения техникоэкономических показателей малых ГЭС - работы Д.Ф. Жукова, В.В. Скугарева, Ф.Т. Марковского и др., работы малых ГЭС в составе местных энергосистем - А.Г. Захарина, И.А Караулова, В.Л. Кашакашвили, В.П. Вейца, П.Я. Пирхавки и др., эксплуатации малых ГЭС - Я.И. Флексера, В.М. Потапова и др., условий работы малых гидротурбин - Н.М. Щапова, А.В. Квятковского, Л.Я. Соколова и др.[1; С. 127]

     Однако, несмотря на расширение исследований, стоимость строительства большинства малых ГЭС и себестоимость производимой ими электроэнергии оставались относительно высокими. Основными причинами были большие затраты на содержание обслуживающего персонала, отсутствие серийного производства оборудования, низкая степень автоматизации режимов работы. Копирование опыта проектирования и строительства крупных ГЭС приводило к растягиванию сроков проектирования и строительства малых ГЭС, необоснованному усложнению конструкций.

     По  мере развития централизованного энергоснабжения строительство малых ГЭС в стране сокращалось. Часть малых ГЭС была заброшена из-за высокой себестоимости вырабатываемой электроэнергии и трудностей эксплуатации. Более совершенные ГЭС были подключены к крупным энергосистемам, многие были автоматизированы. Значительная их часть действует и в настоящее время, вырабатывая электроэнергию по себестоимости, близкой к себестоимости электроэнергии крупных ГЭС. Это свидетельство тому, что нет преград для создания экономичных малых ГЭС.

     Развитие  малой гидроэнергетики было связано  не только с электрификацией сельского  хозяйства. Согласно плану ГОЭЛРО большое  значение наряду со строительством крупных для того времени энергообъектов (Волховской ГЭС, Днепровской ГЭС и др.) придавалось строительству небольших по мощности ГЭС (от 2-5 до 30 тыс. кВт) в экономически отсталых национальных районах, не имеющих своих топливных баз. В первые довоенные пятилетки были построены такие ГЭС, как:

     Мощность,   тыс.кВт

     Ленинаканская  5,28

     Гизельдонская  22,94

     Дзорагетская  25,12

     Земо-Авчальская  12,8

     Боз-Суйская  4

     Большинство малых ГЭС в системе Минэнерго СССР было построено во время Великой Отечественной войны в Средней Азии и на Урале для снабжения электроэнергией эвакуированных предприятий. Строительство ГЭС велось скоростными темпами, использовалось эвакуированное оборудование, например в Средней Азии Саларская ГЭС мощностью 10,8 тыс. кВт была построена за 14 мес. В этот период были построены такие ГЭС, как:

     Мощность,    тыс.кВт

     Аккавак-II   9

     Актепинская  15

     Кибрайская   11,2

     Лебединовская  8,4

     Однако  в последние 20 лет строительство  малых ГЭС и производство оборудования для них в стране прекратились.

2. Планы по развитию  малых ГЭС

     При таких «исходных» перспективность  развития МГЭС не вызывает сомнений.

     Среди регионов Сибири наиболее далеко в  вопросе МГЭС продвинулись в Республике Алтай, где разработана концепция  развития и схема размещения объектов малой гидроэнергетики 35 малых ГЭС мощностью 105 МВт на территории региона, две из которых уже действуют.

     По  словам министра регионального развития Республики Алтай Юрия Сорокина, недавно проведен тендер и определен подрядчик по проектированию каскада ГЭС на реке Чуя мощностью 12, 25 и 25 МВт. По этому каскаду, а также по двум станциям на реке Мульта и ГЭС Уймень сделаны предложения ГидроОГК и в скором времени ожидается предварительное решение. Также в плане на этот год проведение конкурса на проектирование ГЭС Аргут мощностью около 100 кВт.

     Выполнение  планов является серьезным подспорьем в закрытии 100 МВт дефицита мощностей  в республике. Учитывая планы по подключению каскада ГЭС на Чуе  к общей сети, результатом вполне может стать снижение тарифа, который в прошлом году составил 1,66 рубля за 1 кВтч при стоимости на НОРЭМе в среднем 0,5 рубля.

     Серьезные планы в Республике Бурятия. По словам заместителя министра по развитию транспорта энергетики и дорожного хозяйства  республики Юрия Добровинского, сейчас на стадии завершения экологической экспертизы и разработки проектно-сметной документации находятся проекты ГЭС на реке Ульзиха в Баргузинском районе и Тахойской ГЭС на реке Джида. По предварительным данным, мощность каждой составит около 2 МВт.

     Недавно ГидроОГК взялась за развитие малой гидроэнергетики путем выделения из своего портфеля в самостоятельное бизнес-направление проектов по строительству МГЭС - Фонд «Новая энергия».

     Тем самым компания занялась освоением  гидропотенциала малых рек, не отвлекая при этом основные силы от масштабных проектов. Все первоначальные планы фонда связаны с Северным Кавказом. Так, на VI Международном инвестиционном форуме «Сочи-2007» фонд презентовал семь проектов строительства малых ГЭС в Южном федеральном округе, один из которых (создание трех малых ГЭС в Южном Дагестане) уже завершен (станции запущены в декабре 2007 года). В другой - возведение Зарагижской малой ГЭС в Кабардино-Балкарской Республике - привлечен частный инвестор, который обеспечит 40% стоимости проекта, составляющей более 900 млн рублей. Финансирование остальных проектов, представленных в Сочи, осуществляется за счет средств инвестиционной программы ГидрОГК. Вводы мощностей по ним предусматриваются в 2008-2010 годах и сейчас они находятся на стадии практической реализации.[3; С. 8]

     Перспективы МГЭС в Зауралье еще более глобальны: «Сегодня у нас имеются данные по 120 потенциальным площадкам строительства  малых ГЭС на территории СФО и  ДФО совокупной установленной мощностью  более 500 мегаватт. С различным уровнем проработки информации: от идей до серьезных расчетов и обоснований инвестиций», - говорит генеральный директор Фонда «Новая энергия» Андрей Железнов.[3; С. 9]

3. Современные проекты

     Несмотря  на множественные технические и  организационные вопросы МГЭС и возрастание интереса к ним, число реализуемых проектов в Сибири по-прежнему чрезвычайно мало. Скорее всего, основным двигателем должна стать экономическая составляющая. В частности, во многих отдаленных поселениях, снабжающихся сейчас электроэнергией от дизельгенераторов, ее себестоимость очень высока. На Алтае она достигает 22 рублей за 1 кВтч.

     Например, после запуска ГЭС Джазатор стоимость  энергии для местного населения  при себестоимости 53 копейки за 1 кВтч составила 4,2 рубля. Дальнейшее снижение тарифа планируется за счет подключения новых потребителей, перевода социальной сферы на электроотопление и увеличение потребления энергии населением.

     Кроме того, одним из основных аргументов активистов строительства МГЭС являются существующие перекосы в централизованном энергоснабжении, когда потери в сетях достигают или превосходят объемы потребляемого отдаленными районами электричества.

     Так, по словам Юрия Добровинского, Республика Бурятия полностью электрифицирована, поэтому основная задача новых МГЭС - повышение экономической эффективности энергоснабжения.

     Таким образом, учитывая вышесказанное, можно  сделать выводы:

     - Гидроэнергетический потенциал России колоссален, но сегодня используется слабо. Неосвоенными остаются 80% гидроэнергоресурсов.

     - Использование энергии малых рек представляется одним из наиболее актуальных направлений в деле освоения гидроэнергоресурсов Российской Федерации.

     - Развитие малой гидрогенерации - экологически приемлемый и экономически целесообразный метод решения целого комплекса проблем, связанных с энергобезопасностью и дефицитом электроэнергии на отдельных территориях нашей страны. 
 
 

Заключение

     На  сегодняшний день считается, что по своему потенциалу гидроресурсы России сопоставимы с существующими объемами выработки электроэнергии всеми электростанциями страны. При этом малые реки преобладают в гидрографической сети по числу и общей длине: из 3 млн. рек на территории бывшего СССР 2,9 млн - малые реки, а 94% длины речной сети России - малые водотоки.

     Характерно, что на водосборах малых рек и в их прибрежных зонах сосредоточена большая часть населения: 90% сельского и до 44% городского. По современным оценкам, опубликованным специалистами НИИ энергетических сооружений (Москва), технически достижимый потенциал МГЭС России позволяет производить 357 млрд. кВт•ч в год.

     Предполагается, что в дальнейшем малая гидроэнергетика  преимущественно будет развиваться  в Сибири и на Дальнем Востоке. В европейских районах строительство  МГЭС получит развитие на Северном Кавказе.

     Потенциал малой гидроэнергетики России значителен, причем основные гидроресурсы, как известно, сосредоточены вне территории, охваченной единой энергетической системой России.

Список использованной литературы

1. Нетрадиционные  и возобновляемые источники энергии: Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин - Санкт-Петербург, КноРус, 2010 г.- 240 с.
2. Сети электроснабжения. Методы и средства обеспечения качества энергии: А. Куско, М. Томпсон - Москва, Додэка XXI, 2010 г.- 336 с
3. Чухонцев, В. Большое будущее малых ГЭС / В.Чухонцев // Эксперт Сибирь, 2008. - № 5 (194). - С. 6-9