Учебный курс: анализ проектов с использованием чистой энергии Фото: SNC-Lavalin Анализ проектов с использованием малых ГЭС Малая ГЭС, работающая в естественном режиме реки, Канада © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Цели Проанализировать основные аспекты использования малых ГЭС Проанализировать основные аспекты использования малых ГЭС Проиллюстрировать ключевые принципы анализа проектов с использованием малых ГЭС Проиллюстрировать ключевые принципы анализа проектов с использованием малых ГЭС Представить модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием малых ГЭС Представить модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием малых ГЭС © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Электроэнергию для Электроэнергию для Центральных электросетей Изолированных электросетей Удаленных источников энергии …а также… Надежность Очень низкие эксплуатационные затраты Уменьшение зависимости от изменения цен на электроэнергию Что обеспечивают малые ГЭС? Фото: Robin Hughes/ PNS © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Описание малых ГЭС Поток (м 3 /сек) Высота напора (м) Электроэнергия, кВт 7 x Напор x Поток дамба Водосливная Верхний бьеф/напорный бассейн Сороудерживающая решётка Подключение к электросети Турбина Генератор Турбинный водовод Здание ГЭС Нижний бьеф Отводящая труба Электрическое управление Электрораспр еделительная подстанция

«Малые» - это не универсальный термин «Малые» - это не универсальный термин Масштаб проекта определяется не только электрической мощностью, но и высоким или малым напором Проекты с малыми ГЭС > 0,8 м> 12,8 м 3 /сек МВт Малые 0,3 – 0,8 м0,4 – 12,8 м 3 /сек 100 – кВт Мини < 0,3 м< 0,4 м 3 /сек< 100 кВт Микро Диаметр рабочего колеса RETScreen ® Поток RETScreen ® Стандартная электроэнергия © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Виды малых ГЭС Тип электросети Тип электросети Центральная Изолированная или без подключения к электросети Тип сооружений Тип сооружений ГЭС, работающая в естественном режиме реки Без водохранилища Кол-во электроэнергии варьируется в зависимости от объема имеющегося стока реки: низкая гарантированная мощность Водохранилище Высокая гарантированная мощность круглый год Обычно необходима большая дамба Фото: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute Фото: PG&E National Energy Group/ Low Impact Hydropower Institute ГЭС, работающая в естественном режиме реки, 17,6-МВт, Массачусетс, США ГЭС, работающая в естественном режиме реки, 4,3 МВт, Орегон, США © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Компоненты: строительные работы Затраты обычно составляют до 60% от первоначальных затрат по проекту Затраты обычно составляют до 60% от первоначальных затрат по проекту Отводная плотина или запруда Отводная плотина или запруда Низкая дамба простой конструкции для ГЭС, работающих в естественном режиме реки Бетонная, деревянная, каменная Стоимость одной дамбы может сделать проект нерентабельным Водовод Водовод Водозабор с сороудерживающей решёткой и затвором; отводящий водовод на выходе Вырытый канал, подземный туннель и/или напорный трубопровод Клапаны/задвижки на входе/выходе из турбины для проведения ТО Здание ГЭС Здание ГЭС Турбина собственных нужд, механическое и электрическое оборудование Фото: Ottawa Engineering © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Компоненты: турбина Уменьшенные варианты больших гидротурбин Уменьшенные варианты больших гидротурбин КПД - 90% от возможного КПД - 90% от возможного В естественном режиме реки скорость потока значительно меняется В естественном режиме реки скорость потока значительно меняется Турбина должна работать хорошо при различных скоростях потока, либо следует использовать несколько турбин Реактивные турбины: турбина Френсиса, с винтом постоянного шага, турбина Каплана Реактивные турбины: турбина Френсиса, с винтом постоянного шага, турбина Каплана Для малого или среднего напора Погружная турбина использует давление и кинетическую энергию воды Импульсные турбины: турбина Пельтона, Турго, с перекрестным потоком Импульсные турбины: турбина Пельтона, Турго, с перекрестным потоком Для высокого напора Использует кинетическую энергию высокоскоростной водяной струи Турбина Фрэнсиса Фото: PO Sjöman Hydrotech Consulting Турбина Пельтона © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Компоненты: Электрическое и иное оборудование Генератор Генератор Асинхронный генератор Должен быть привязан к другим генераторам Используется для подачи электроэнергии в большую сеть Синхронный генератор Может функционировать отдельно от других генераторов Для автономных и изолированных от сети установок Прочее оборудование Прочее оборудование Ускоритель, чтобы турбина соответствовала генератору Клапаны, электронное управляющее устройство, защитное устройство Трансформатор © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Мировые гидроэнергетические ресурсы На континентах выпадает осадков больше, чем испаряется влаги На континентах выпадает осадков больше, чем испаряется влаги Для равновесия дождевая вода должна попадать по рекам в океаны Для равновесия дождевая вода должна попадать по рекам в океаны 19200Океания Европа 9350Центральная Америка Южная Америка 55970Северная Америка Бывший СССР Китай Южная Азия и Средний Восток Африка Освоенный %Технический потенциал (млрд.кВтч/год) Источник: Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Гидроэнергетические ресурсы на конкретном участке Сильно зависят от участка: нужна пригодная к использованию река! Сильно зависят от участка: нужна пригодная к использованию река! Изменение уровня высоты на коротком расстоянии (напор) Приемлемые изменения скорости потока с изменением времени: кривая продолжительности стока остаточный расход уменьшает имеющийся поток для выработки электроэнергии Проанализировать кривую продолжительности стока на основе Проанализировать кривую продолжительности стока на основе Измерения потока с течением времени Размера водосбора на участке, удельного стока и формы кривой продолжительности стока © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Кривая продолжительности стока 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50, % времени, когда поток равен или превышает Поток (м³/сек)

Затраты на систему с малой ГЭС 75% затрат зависят от характеристик участка 75% затрат зависят от характеристик участка Высокие первоначальные затраты Высокие первоначальные затраты Но сооружение и оборудование могут прослужить >50 лет Очень низкие затраты на эксплуатацию и ТО Очень низкие затраты на эксплуатацию и ТО Обычно достаточно присутствие одного работающего по совместительству оператора Плановое техническое обслуживание основного оборудования должен проводить сторонний подрядчик Установки с высоким напором дешевеют Установки с высоким напором дешевеют Стандартная стоимость: 1 200$ $ за 1 кВт установленной мощности Стандартная стоимость: 1 200$ $ за 1 кВт установленной мощности © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Фото: Ottawa Engineering

Аспекты проектов с использованием малых ГЭС Экономят затраты, при этом – простой и практичный проект, сооружения легко построить Экономят затраты, при этом – простой и практичный проект, сооружения легко построить Можно использовать существующие дамбы и сооружения Можно использовать существующие дамбы и сооружения Время на реализацию проекта – от 2 до 5 лет Время на реализацию проекта – от 2 до 5 лет Ресурсы и исследование состояния окружающей среды: согласования 4 фазы проектно-конструкторских работ: 4 фазы проектно-конструкторских работ: Предварительная съёмка/гидравлические исследования Предварительное ТЭО ТЭО Планирование разработки системы и техническое проектирование Фото: Ottawa Engineering © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Малые ГЭС Экологические аспекты Создание малой ГЭС может изменить Создание малой ГЭС может изменить Среду обитания рыб Эстетику участка Рекреационные/навигационные условия Последствия и требования к экологической экспертизе зависят от участка и типа проекта: Последствия и требования к экологической экспертизе зависят от участка и типа проекта: Русловая ГЭС на существующей дамбе: относительно низкие Русловая ГЭС на неосвоенном участке: строительство дамбы/запруды/водоотводящего канала Создание водохранилища: значительные последствия, растущие с увеличением масштаба проекта © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Примеры: Словакия, Канада и США Системы с малыми ГЭС, подключенные к центральной электросети Русловые ГЭС будут подавать электроэнергию в сеть при условии наличия потока Русловые ГЭС будут подавать электроэнергию в сеть при условии наличия потока Коммунально-бытовые службы или независимые производители, заключившие долгосрочное Соглашение о закупке электроэнергии Коммунально-бытовые службы или независимые производители, заключившие долгосрочное Соглашение о закупке электроэнергии Фото: Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Фото: CHI Energy 2 турбины мощностью 2,3-МВт, Джейсени, Словакия Освоение малой ГЭС, Ньюфаундленд, Канада Малая ГЭС, Юговосточный, США © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Примеры : США и Китай Малые ГЭС в изолированной электросети Удаленные районы Удаленные районы Удаленные жилые здания и производства Удаленные жилые здания и производства Фото: Duane Hippe/ NREL Pix Фото: International Network on Small Hydro Power Генераторы для малой ГЭС, Китай Система с малой ГЭС на 800 кВт, г. Кинг Коув, 700 человек жителей Более высокая цена на электроэнергию Более высокая цена на электроэнергию Русловые ГЭС обычно требуют дополнительной мощности, и поток может превышать потребление Русловые ГЭС обычно требуют дополнительной мощности, и поток может превышать потребление © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием малых ГЭС Анализ производства энергии во всем мире, затрат за срок службы и уменьшения выбросов парниковых газов Анализ производства энергии во всем мире, затрат за срок службы и уменьшения выбросов парниковых газов Центральная, изолированная электросеть и без подключения к электросети Размер: от одной турбины для микро ГЭС до нескольких турбин в малых ГЭС Метод расчета по формуле ПО в настоящее время не учитывает: ПО в настоящее время не учитывает: Сезонные колебания нагрузки в изолированной сети Изменения напора в проектах с использованием водохранилища (пользователь должен указать среднюю величину) © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Расчет объема электроэнергии малой ГЭС в программном модуле RETScreen ® См. электронный учебник Анализ проектов с использованием чистой энергии: Инженерные расчеты RETScreen ® и примеры Глава: Анализ проектов с использованием малых ГЭС Кривая продолжительности стока Расчет графика КПД турбины Расчет мощности установки Расчет кривой продолжительност и мощности Расчет кол-ва имеющейся возобновляемой энергии Кривая продолжительнос ти нагрузки Расчет кол-ва возобновляемой энергии, поставляемой в изолированную сеть и вне сети Расчет кол-ва возобновляемой энергии, поставляемой в центральную сеть

Пример из модуля RETScreen ® для расчета проектов с использованием малых ГЭС КПД турбины КПД турбины КПД турбины Френсиса, 7 МВт, производства GEC Alsthom, сравнивается с данными производителя Производительность и мощность электростанции Производительность и мощность электростанции Сравнивается с данными HydrA, участок в Шотландии Все результаты в пределах 6,5% Метод расчета по формуле Метод расчета по формуле По сравнению с RETScreen ®, результаты в пределах 11% от детальной калькуляции; проект на 6 МВт на о-ве Ньюфаундленд © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – % 20% 40% 60% 80% 100% 0%20%40%60%80%100% % величина номинального расхода КПД (%) Графики КПД турбины: RETScreen по сравнению с производителем RETScreen Производитель

Выводы Проекты с использованием малых ГЭС (до 50 МВт) могут производить электроэнергию для центральной или изолированной электросети, а также для подачи электроэнергии в удаленные районы Проекты с использованием малых ГЭС (до 50 МВт) могут производить электроэнергию для центральной или изолированной электросети, а также для подачи электроэнергии в удаленные районы Русловые ГЭС: Русловые ГЭС: Более низкие затраты и меньше экологическое воздействие Но в изолированной электросети необходимо резервное электропитание Первоначальные затраты выше и на 75% зависят от типа участка Первоначальные затраты выше и на 75% зависят от типа участка ПО RETScreen ® оценивает мощность, гарантированную мощность, производительность и затраты на основе таких характеристик участка, как кривая продолжительности стока и высота напора ПО RETScreen ® оценивает мощность, гарантированную мощность, производительность и затраты на основе таких характеристик участка, как кривая продолжительности стока и высота напора ПО RETScreen ® может значительно сэкономить затраты на проведение предварительного технико-экономического обоснования проекта ПО RETScreen ® может значительно сэкономить затраты на проведение предварительного технико-экономического обоснования проекта © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006.

Модуль программного обеспечения RETScreen ® для анализа проектов с использованием малых ГЭС Учебный курс RETScreen ® : анализ проектов с использованием чистой энергии Вопросы? © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Более подробную информацию вы можете узнать на Интернет-сайте RETScreen: