Распределенная энергетика — концепция развития энергетики, подразумевающая строительство потребителями электрической энергии источников энергии компактных размеров или мобильной конструкции и распределительных сетей, производящих тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а также направляющих излишки в общую сеть ( электрическую или тепловую ).

Энергетика сегодня

В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших электростанциях , таких как тепловые электростанции , атомные электростанции , гидроэлектростанции . Мощные электростанции благодаря «эффекту масштаба» имеют превосходные экономические показатели и обычно передают электроэнергию на большие расстояния. Место строительства большинства из них обусловлено множеством экономических , экологических , географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. Например, угольные станции строятся вдали от городов для предотвращения сильного загрязнения воздуха, влияющего на жителей. Некоторые из них строятся вблизи угольных месторождений для минимизации стоимости транспортировки угля . Гидроэлектростанции должны находиться в местах с достаточным энергосодержанием (значительный перепад уровней на расход воды).

В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно, на больших электростанциях , таких как тепловые электростанции , атомные электростанции , гидроэлектростанции . Мощные электростанции благодаря «эффекту масштаба» имеют превосходные экономические показатели и обычно передают электроэнергию на большие расстояния. Место строительства большинства из них обусловлено множеством экономических , экологических , географических и геологических факторов, а также требованиями безопасности и охраны окружающей среды. Например, угольные станции строятся вдали от городов для предотвращения сильного загрязнения воздуха, влияющего на жителей. Некоторые из них строятся вблизи угольных месторождений для минимизации стоимости транспортировки угля . Гидроэлектростанции должны находиться в местах с достаточным энергосодержанием (значительный перепад уровней на расход воды).

Низкое загрязнение окружающей среды — критическое преимущество комбинированных энергостанций, работающих на природном газе . Это позволяет им находиться достаточно близко к городу для централизованного теплоснабжения .

Поэтому в традиционной энергетике по функциональному назначению и территориальному расположению можно четко выделить три сегмента:

1. Центры производства электроэнергии
2. Линии электропередачи большой мощности
3. Зоны потребления электроэнергии и местные распределительные сети

Атомные и тепловые электростанции , кроме электрической энергии, производят значительное количество тепла. В отличие от электроэнергии, тепловую энергию невозможно передавать на большие расстояния из-за резкого возрастания потерь с ростом расстояния. Одновременно, из-за указанных выше факторов, многие энергостанции слишком далеко расположены, чтобы использовать их побочное тепло для обогрева общественных и жилых зданий. В результате неиспользованная на самой станции тепловая энергия рассеивается в окружающей среде (теряется без полезного применения).

Общепринятого термина «малая энергетика» в настоящее время нет. В электроэнергетике наиболее часто к малым электростанциям принято относить электростанции мощностью до 30 МВт с агрегатами единичной мощностью до 10 МВт. Обычно такие электростанции разделяют на три подкласса:

• микроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
• миниэлектростанции мощностью от 100 кВт до 1 МВт;
• малые электростанции мощностью более 1 МВт.

Наряду с термином «малая энергетика» применяются понятия «локальная энергетика», «распределенная энергетика», «автономная энергетика» и «распределенная генерация энергии (РГЭ)».Малая электроэнергетика России сегодня – это примерно 49000 электростанций (98,6% от их общего числа) общей мощностью 17 млн кВт (8% от всей установленной мощности электростанций России), работающих как в энергосистемах, так и автономно. Общая годовая выработка электроэнергии на этих электростанциях достигает 5% от выработки всех электростанций страны. Если учесть приведенные данные, то средняя мощность малых электростанций составляет примерно 340 кВт.

Несмотря на относительно скромную долю малой энергетики в общем энергобалансе России по сравнению с большой, которой уделяется основное внимание науки и промышленности, значимость малой энергетики в жизни страны трудно переоценить. Во-первых, по разным оценкам, от 60 до 70 процентов территории России не охвачены централизованным электроснабжением. На ней проживает более 20 миллионов человек, и жизнедеятельность людей обеспечивается главным образом средствами малой энергетики. Во-вторых, обширной сферой применения средств малой энергетики является резервное (иногда его называют аварийным) электроснабжение потребителей, требующих повышенной надежности и не допускающих перерывов в подаче энергии при авариях в зонах централизованного электроснабжения. В-третьих, малая энергетика может быть конкурентоспособна в тех зонах, где большая до сего времени рассматривалась как безальтернативная. Например, на промышленных предприятиях, когда постоянное повышение платы за подключение к централизованным сетям или за увеличение мощности подталкивает потребителей к строительству собственных источников энергии.

Распределенное производство электроэнергии

Данная концепция подразумевает строительство дополнительных источников электроэнергии в непосредственной близости от потребителей. Мощность таких источников выбирается, исходя из ожидаемой мощности потребителя с учётом имеющихся ограничений (технологических, правовых, экологических и т. д.) и может варьироваться в широких пределах (от двух-трех до сотен киловатт). При этом потребитель не отключается от общей сети электроснабжения.

Можно выделить следующие технологии распределённой малой энергетики:

• Газопоршневые электростанции
• Газотурбинные электростанции
• Микротурбинные электростанции
• Тепловые насосы
• Паровые котлы
• Возобновляемая энергетика (солнечные батареи, ветровые генераторы)
• Топливные элементы
• Когенерационные установки (КГУ).

При этом в системе «потребитель — местный источник энергии» регулярно возникают дисбалансы между производством и потреблением энергии или между потребностью в её видах, например:

• Мощность солнечных батарей и ветрогенераторов изменяется в зависимости от погодных условий, а потребление электроэнергии от погоды может не зависеть или изменяться в противоположную сторону.
• В зимнее время потребление тепловой энергии остается постоянно высоким, а потребление электроэнергии изменяется по времени суток.

Наличие подключения к общей электрической сети позволяет компенсировать недостаток электроэнергии за счет её потребления от общей сети, а в случае избыточного производства электроэнергии собственным источником — выдавать её в сеть, с получением соответствующего дохода.

Такой подход позволяет:

• снизить потери электроэнергии при транспортировке из-за максимального приближения электрогенераторов к потребителям электричества, вплоть до расположения их в одном здании,
• уменьшить число, протяжённость и необходимую пропускную способность магистральных линий электропередачи ,
• смягчить последствия аварий на центральных электростанциях и главных линиях электропередачи за счет наличия собственных источников энергии,
• обеспечить взаимное многократное резервирование электрогенерирующих мощностей (частично),
• снизить воздействие на окружающую среду за счет применения средств альтернативной энергетики , более полного использования потенциальной энергии ископаемого топлива,
• принимать участие в управлении спросом на электроэнергию .

Начиная с 2009 года произошел ряд серьезных изменений в эффективности малых (до 25 МВт) генерирующих мощностей. Согласно исследованию Института Энергетики Высшей Школы Экономики КПД энергоблоков ГПА мощность порядка 10 МВт стал сопоставим с КПД ПГУ . При этом стоимость строительства распределенной генерации ниже стоимости строительства ПГУ в 2 и более раз.

Полный отказ от мощных центральных электростанций и окончательная децентрализация электрогенерации в настоящее время невозможна как по экономическим соображениям, так и в связи со сложностью управления множеством объектов и их технического обслуживания, необходимостью постоянного поддержания баланса генерации и потребления, необходимостью наличия резервных мощностей.

Законодательные основы

- введено понятие объекта по производству электроэнергии и мощности на розничном рынке и правила продажи электроэнергии и мощности.

- выделены объекты малой когенерации и правила ее работы

"О ценообразовании в сфере теплоснабжения" - определены правила назначения тарифов на тепловую энергию с объектов малой генерации.

- введено требование создания или модернизации источников тепловой энергии мощностью более 5 Гкал только в режиме когенерации.

Предпосылки

• Невозможность получения необходимой мощности в полном объёме от электросетевой организации
• Высокая стоимость технологического подсоединения к электрическим сетям
• Отсутствие централизованного электроснабжения
• Сокращения объемов потребления завозимых светлых нефтепродуктов

Трудности

• Стоимость

На 2011 год большинство из предлагаемых решений в малой энергетике недоступны её главным потребителям — малым удаленным предприятиям и малым населенным пунктам России , по цене, по эффективности отношения производимой мощности к массе оборудования. К тому же, предлагаемое, как элементы малой энергетики, серийно поставляемое импортное оборудование, как правило, не нацелено на использование источников энергии , имеющихся на местах.

• Административные барьеры .

Варианты реализации

• Контейнерные энергоблоки
• Мобильные энергоблоки
• Сборные энергоблоки

Схожие понятия

При наличии соответствующих средств автоматического удаленного управления объединение распределённых генераторов энергии может выступать в качестве виртуальной электростанции.

В качестве синонима может использоваться термин «децентрализованное производство энергии», который не отражает специфической особенности — наличие общей сети обмена электро- и тепловой энергии. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных , производящих исключительно тепловую энергию для нужд населённого пункта/предприятия/квартала.

См. также

• Энергетика
• Электроэнергетика
• Альтернативная энергетика
• Распределённая экономика
• Система чистого измерения
• Газопоршневая электростанция

Ссылки

• (недоступная ссылка)
• Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН
• — статья о «Малой энергетике»
• — развитие «Малой энергетики» в России
• Котлер В. Р. // журнал «Теплоэнергетика» . — М. : МАИК «Наука/Интерпериодика» , 2006. — № 8 . — С. 69—71 . — ISSN . Котлер В. Р. — к. т. н., Всероссийский теплотехнический институт

Примечания