ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ ДЛЯ ТРУДНОДОСТУПНЫХ И СЕВЕРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

ECONOMIC EFFECTS OF THE INTRODUCTION OF INNOVATIVE DISTRIBUTED GENERATION TECHNOLOGIES FOR REMOTE AND NORTHERN TERRITORIES

Artem Smoliakov

Postgraduate student of the Department of Economics in Energy and Industry National Research University "MEI",

Russia, Moscow

Anna Gorbenko

Associate Professor of Economics in Energy and Industry National Research University "MEI",

 Russia, Moscow

Введение

Освоение труднодоступных территорий со значительным ресурсным потенциалом полезных ископаемых имеет стратегическое значение для комплексного общественно-политического, социально-экономического развития мирового значения. Труднодоступные районы – это территории, характеризующиеся ограниченным доступом из-за сложных географических, климатических, природных или других условий, что затрудняет или делает дорогостоящим перемещение людей, техники или ресурсов через эти территории. К ним могут относиться отдаленные районы, горные районы, пустыни, ледники, джунгли, болота, высокогорья и другие места, доступность которых ограничена из-за различных препятствий. Развитие инновационных продуктов и технологий в сфере электроэнергетики в условиях технического прогресса позволяет решить проблему формирования электроэнергетического комплекса в целях обеспечения устойчивого развития труднодоступных регионов.

Основная часть

На примере села Кюсюр Булунского улуса Республики Саха (Якутия) проведено исследование по выбору наиболее эффективного вида генерации, который дополнительно можно использовать с целью замены или частичной замены местной действующей дизельной генерации. В качестве альтернативных вариантов рассмотрены автономный гибридный энергетический комплекс (АГЭК) и атомная станцию малой мощности (АСММ).

На первоначальном этапе методики определен предпочтительный вид возобновляемого источника энергии. Рассмотрена возможность строительства солнечной станции и ветроэнергетической установки (ВЭУ).

Сделан вывод о том, что для с. Кюсюр целесообразно строительство ВЭУ, так как село расположено выше 70° северной широты, что говорит о крайне низком уровне солнечной инсоляции.

Действующая модульная дизельная электростанция с 5 дизель-генераторами ДГРА-520 общей мощностью 2,6 мВт производства ОАО «ВДМ» (г. Балаково) и с одним дизель-генератором ДЭУ-100 мощностью 100 кВт производства ЯМЗ установлены в с. Кюсюр в 2007 году. Общая потребность населения на начало строительства оценивалась в 1 МВт. Из информационной базы Минэнерго известно, что выработка дизельной электростанции (ДЭС) с. Кюсюр на 2019 год составила1 901 400 кВт*ч.

В связи с ростом энергопотребления целесообразно рассмотреть вопрос о размещении дополнительной генерации. Рассчитаны варианты замещения ВЭУ 20ти процентной нормой энергопотребления села при сохранении действующей ДЭС опорным видом генерации. При таком соотношении мощностей ВЭУ не будет влиять на режим работы ДЭС. Тогда максимально-допустимая выработка ВЭУ составит:

Оптимальным вариантом для рассматриваемых широты и рельефа местности будет являться ветрогенераторная установка с номинальной мощностью 100 кВт и с высотой башни на уровне 50 метров. Используя Global Wind Atlas, найдена скорость ветра рядом с с. Кюсюр на высоте 50 метров, которая составляет 5,55 м/с.

В ходе экспертного анализа выбрана модель ветрогенератора мощностью 100 кВт и производства компании Weswen (Германия).

Одним из перспективных путей развития распределенной генерации является создание малых атомных электростанций. Малые модульные реакторы (ММР) — это ядерные реакторы мощностью до 300 МВт. В последние годы разработаны четыре основных типа таких реакторов: легководные реакторы, реакторы на быстрых нейтронах, высокотемпературные реакторы с графитовым замедлителем и различные жидкосолевые реакторы (РМР).

Приоритетные концепции создания гибридных электростанций, сочетающих атомную энергетику и хранение водорода, а также автономных источников энергии на основе различных возобновляемых ресурсов с использованием хранения водорода и мобильных гибридных установок требуют проведения исследований по экономическому обоснованию и оценке экономической эффективности. их разработки и внедрения, а также анализ стоимости жизненного цикла в сравнении с другими технологиями [2, 3].

В результате проведенного исследования по сопоставлению комплекса технико-экономических параметров в качестве альтернативного источника генерации рассмотрена АСММ типа АТСТ «Елена-АМ». Уникальный инновационный потенциал технологического содержания атомной термоэлектрической станции теплоснабжения «Елена-АМ», созданной на преемственной основе судовой корабельной энергетики, перспективен в практическом использовании, поскольку позволяет реализовать передовые возможности технологий малых модульных реакторов.

Для выбора наилучшего варианта между строительством АГЭК или строительством АСММ рассчитаны значения LCOE на горизонте планирования 15 лет (срок энергосервисных контрактов в Республике Саха Якутия) и 25 лет (жизненный цикл АСММ). Сравнительный анализ полученных значений позволяет оценить экономическую эффективность различных источников энергии и принять обоснованное решение при выборе технологии генерации.

Найдем LCOE для АГЭК.

                                                    (1)

где,

CAPEX - капитальные затраты; OPEX – операционные расходы.

Из графика (рис.1) видно, что при скорости ветра в 5,5 м/с, ветрогенератор будет вырабатывать 38 кВт, то есть выработка ВЭУ составит 332 880 кВт*ч.

Путем подбора было выявлено, что на новой ДЭС достаточно установить дизельную генерацию суммарной мощностью 1,7 МВт, что на 37% меньше установленных мощностей. Используя информацию о схожих проектах, таких как строительство АГЭК в с. Табалах, с. Мома, с. Сасыр, с. Тебюлях и с. Кулун-Елбют, находим удельные показатели по капитальным и операционным затратам в зависимости от мощности устанавливаемых АГЭК.

Затраты на покупку топлива находятся, как произведение цены топлива и общего расхода топлива. В свою очередь удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт*ч (УРУТ) находится из информационной базы Минэнерго и составляет 388 г.у.т./(кВт*ч). Тогда общий расход топлива будет равен произведению новой выработки ДЭС на УРУТ, т.е. 608,6 (т.у.т.).

Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ):

                                                     (2)

                                                   (3)

Расчет показателя LCOE для АСММ типа АТСТ Елена-АМ проведен согласно методическим указаниям ГК «РОСАТОМ» [1].

В основе экономического моделирования использованы принципы расчета полной стоимости владения АСММ.

ТЭО подготовлено для этапа реализации строительно-монтажных работ на этапе промышленного масштабирования.

Экономические показатели АСММ рассчитаны с учетом средней стоимости за единицу полезного веса реакторной установки ≥ $50 за 1 кг.

Курс 100,0 руб./долл.

В результате проведенного многокритериального анализа по исследованию соотношения значений LCOE и технико-технологических факторов использования различных объектов генерации авторами получены следующие результаты (Табл.1)

Таблица 1.

Сравнение значений LCOE ВЭУ со значениями LCOE АТСТ Елена-АМ

     Составлено автором

Расчет показателя приведенной стоимости электроэнергии (LCOE) на горизонтах планирования срока заключения энергосервисного контракта, жизненного цикла объекта, а также с учетом использования уровней мощности и допущения строительства объекта на перспективной стадии промышленного масштабирования позволяет сделать вывод о возможности достижения конкурентных мировых значений LCOE на уровне 50-100 долл./МВт. Показатели LCOE в зависимости от установленной мощности проекта АТСТ Елена-АМ лучше показателей LCOE АГЭК во многом благодаря низкому показателю ДЭС в связи с необходимостью держать дизель-генераторные установки в резерве. В отличие от варианта с АСММ, у АГЭК более, чем в 20 раз больше капитальные затраты из-за высокой стоимости закупочного топлива, в стоимости которого заложено логистическое плечо. Но в то же время капитальные затраты проекта АТСТ Елена-АМ больше в 5 раз, но при этом почти 100%ный КИУМ.

Стоит отметить, что LCOE ДЭС в базовом варианте при расчете на 15 лет в зависимости от допустимой мощности составляет 39,79 руб./(кВт*час), то есть LCOE с использованием АГЭК стало выше. Из чего делаем вывод, что строительство ВЭУ в данном селе экономически нецелесообразно.

Заключение

Развитие энергетики в труднодоступных и слаборазвитых регионах имеет большое значение для экономического, социального и экологического развития этих территорий. К наиболее перспективным технологиям авторы статьи относят АЭС малой мощности и гибридные установки [4] на основе хранения энергии. Работа АСММ наиболее экономически эффективна в режиме использования полной мощности, высокой сборности на этапе промышленного масштабирования. Возможности повышения экономической эффективности заложены в плановом снижении капитальных и операционных затрат, снижении ставок дисконтирования, увеличения периода жизненного цикла.

Список литературы:

1. Приказ Госкорпорации «Росатом» от 14.04.2017 № 1/320-П «Об утверждении единых отраслевых методических указаний по определению LCOE и предельной стоимости сооружения АЭС а России, обеспечивающей конкурентноспособный уровень показателя LCOE».
2. Фельгенхауэр М., Хамахер Т. Современное состояние коммерческих электролизеров и производство водорода на месте для логистических транспортных средств в Южной Каролине // Международный журнал водородной энергетики. 2015. Т. 40. № 5. — С. 2084-2090.
3. Шеридан Дж. Дж., Айзенберг Ф.Г., Грескович Э.Дж., Сэндрок Г.Д. и Хьюстон Э.Л. (1983). Отделение водорода из смешанных газовых потоков с использованием обратимых гидридов металлов. Журнал менее распространенных металлов, 89 (2), 447–455.
4. Горбенко А.В., Миронов Е.В. Перспективы развития атомных станций малой и средней мощности для использования в арктической зоне России. Серия: ЭКОНОМИКА и ПРАВО. -2023. -№12. – С. 9-13 DOI 10.37882/2223-2974.2023.12.05