مقارنة بالدول الأوروبية ، حيث تمثل منشآت التوليد الموزعة حوالي 30٪ من إجمالي الإنتاج ، في روسيا ، وفقًا لتقديرات مختلفة ، فإن حصة الطاقة الموزعة اليوم لا تزيد عن 5-10٪. دعنا نتحدث عما إذا كانت هناك فرصة
لصناعة الطاقة الموزعة الروسية للحاق بالاتجاهات العالمية ، ولدى المستهلكين الدافع للتحرك نحو إمدادات الطاقة المستقلة.
مصدربالإضافة إلى الأرقام. بقعة الاختلافات
لا يتم اختزال الاختلافات بين نظام توزيع الكهرباء الموزع في روسيا وأوروبا اليوم إلى أرقام - في الواقع ، هذه نماذج مختلفة تمامًا من حيث البنية ومن الناحية الاقتصادية. كان لتطوير الجيل الموزع في بلدنا دوافع مختلفة بعض الشيء عن تلك التي أصبحت القوة الدافعة الرئيسية لهذه العملية في أوروبا ، والتي سعت إلى تعويض نقص الوقود التقليدي من خلال إشراك مصادر الطاقة البديلة (بما في ذلك موارد الطاقة الثانوية) في ميزان الطاقة. في روسيا ، لفترة طويلة ، كانت مسألة خفض تكلفة شراء موارد الطاقة للمستهلكين في الاقتصاد المخطط وتحديد التعريفة المركزية أقل أهمية ، لذلك ، فكروا في توليد الكهرباء الخاصة بهم بشكل رئيسي عندما كانت الشركة مستهلكًا كبيرًا للطاقة بشكل خاص وكانت تواجه صعوبات بسبب بُعدها مع اتصال الشبكات.
وفقًا لمعايير الطاقة الموزعة ، كانت منشآت الجيل الخاص بها عالية الطاقة إلى حد ما - من 10 إلى 500 ميجاوات (وحتى أعلى) - اعتمادًا على احتياجات الإنتاج ومن أجل تزويد أقرب المستوطنات بالكهرباء والحرارة. نظرًا لأن نقل الحرارة عبر المسافات محفوف دائمًا بخسائر كبيرة ، فقد كان هناك إنشاء نشط لمصانع غلايات الماء الساخن لتلبية احتياجات الشركات والمدن. بالإضافة إلى ذلك ، تم بناء مصادر الطاقة الخاصة بها - سواء كانت محطات توليد الطاقة الحرارية أو بيوت الغلايات - على الغاز أو زيت الوقود أو الفحم ، ومصادر الطاقة المتجددة (مصادر الطاقة المتجددة) ، باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية ، وكانت مصادر الطاقة الثانوية (مصادر الطاقة الثانوية) تستخدم في حالات معزولة. الآن الصورة تتغير: كائنات من توليد الطاقة الصغيرة تظهر تدريجيا ، وتشارك مصادر الطاقة البديلة في توازن الطاقة ، وإن كان ذلك إلى حد أقل.
في الغرب ، تم القيام بالكثير لتطوير الجيل الصغير ، وأصبح مفهوم محطة الطاقة الافتراضية مؤخرًا واسع الانتشار. هذا هو النظام الذي يوحد معظم اللاعبين في سوق توليد الكهرباء - المصنعين (من المولدات الصغيرة من الأسر الخاصة إلى محطات التوليد المشترك) والمستهلكين (من المباني السكنية إلى المؤسسات الصناعية الكبيرة). تتحكم مزرعة الرياح في استهلاك الطاقة من خلال تجانس القمم وإعادة توزيع الأحمال في الوقت الفعلي ، وذلك باستخدام كل طاقة النظام المتاحة. لكن مثل هذا التطور مستحيل دون تحفيز سوق الجيل الموزع من قبل الدولة ودون تغييرات مماثلة في التشريع.
في روسيا ، في ظل منافسة شرسة واحتكار الإمداد المركزي بالكهرباء ، يظل تنفيذ الكهرباء الزائدة المنتجة في شبكة خارجية قابلاً للحل ، لكنه بعيد عن مهمة سهلة من وجهة نظر المنظمة وتكلفة العملية. لذلك ، في الوقت الحالي ، فإن فرص أن تصبح مشاركًا كاملًا في السوق بين كبار الموردين لمنشآت الطاقة الموزعة ضئيلة للغاية.
ومع ذلك ، فإن تطور جيلها اليوم ، بطبيعة الحال ، في الاتجاه. العامل الرئيسي في نموها هو موثوقية امدادات الطاقة. يزيد الاعتماد على شركات التوليد والشبكات من مخاطر المنتجين. بنيت معظم منشآت التوليد الكبيرة في روسيا خلال الحقبة السوفيتية ، وعمرها الكبير يجعل نفسه يشعر. بالنسبة للمستهلك الصناعي ، فإن انقطاع التيار الكهربائي الناتج عن حادث ما يمثل خطرًا لإغلاق الإنتاج وخسائر واضحة. إذا كانت الرغبة في تقليل المخاطر مصحوبة بدوافع اقتصادية (تحددها أساسًا سياسة التعريفة للمورد الإقليمي) وفرص استثمارية ، فإن الجيل الخاص يبرر نفسه بنسبة 100٪ ، والمزيد والمزيد من المؤسسات الصناعية اليوم جاهزة (أو تفكر في مثل هذه الفرصة) لاتخاذ هذا المسار.
لذلك ، فإن توليد الكهرباء الموزع "لتلبية الاحتياجات الخاصة" له آفاق تطوير عالية للغاية في روسيا.
جيل خاص. من هو مفيد ل
اقتصاد كل مشروع فردي تمامًا وتحدده عوامل كثيرة. إذا حاولت تلخيص أكبر قدر ممكن ، فعندئذ في المناطق ذات التركيز الأكبر من قدرات التوليد والمؤسسات الصناعية ، والتعريفات المرتفعة للكهرباء والحرارة ، فإن توليد الكهرباء هو فرصة موضوعية لخفض تكلفة شراء موارد الطاقة بشكل كبير.
ويشمل ذلك أيضًا المناطق التي يتعذر الوصول إليها والأماكن ذات الكثافة السكانية المنخفضة والبنية التحتية للشبكة الكهربائية ضعيفة التطور أو حتى غائبة ، حيث توجد ، بالطبع ، أعلى أسعار الكهرباء.
في المناطق التي يوجد فيها عدد أقل من المستهلكين وموردي الكهرباء ، بالإضافة إلى حصة كبيرة من الكهرباء المولدة ، توجد محطات لتوليد الطاقة الكهرومائية ، والتعريفات أقل بكثير ، والاقتصاد في مثل هذه المشروعات في الصناعة ليس مفيدًا دائمًا. ومع ذلك ، بالنسبة لمؤسسات الصناعات الفردية القادرة على استخدام أنواع الوقود البديلة ، على سبيل المثال ، نفايات الإنتاج ، يمكن أن يكون التوليد الخاص حلاً ممتازًا. لذلك ، في الشكل أدناه - حزب الشعب الجمهوري في مضيعة لمشاريع النجارة.
إذا كنا نتحدث عن جيل من أجل تلبية الاحتياجات المجتمعية والمباني العامة والبنية التحتية التجارية والاجتماعية ، فإن اقتصاديات هذه المشروعات كانت حتى وقت قريب تحددها إلى حد كبير مستوى تطوير البنية التحتية للطاقة في المنطقة ، وبدرجة أقل ، بتكلفة التوصيل التكنولوجي لمستهلكي الكهرباء. مع تطور تقنيات التشغيل ، لم يتم تحديد هذه القيود من الناحية العملية ، وأصبح من الممكن استخدام الجانب أو الحرارة المتولدة في الصيف لتلبية احتياجات تكييف الهواء ، مما زاد بشكل كبير من كفاءة مراكز الطاقة.
Trigeneration: الكهرباء والحرارة والبرودة لكائن
Trigeneration هو اتجاه مستقل إلى حد ما في تطوير الطاقة الصغيرة. تتميز بالفردية ، لأنها تركز على تلبية احتياجات كائن معين في موارد الطاقة.
تم تطوير أول مشروع بمفهوم التثليث في عام 1998 من خلال الجهود المشتركة لوزارة الطاقة الأمريكية ، والمختبر الوطني ORNL ، والشركة المصنعة لـ BROAD (مبردات امتصاص كروموم الامتصاص بالكروم) ونفذت في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 2001. يعتمد نظام التثليث على استخدام مبردات الامتصاص ، والتي تستخدم الحرارة كمصدر رئيسي للطاقة وتتيح توليد البرد والحرارة ، اعتمادًا على احتياجات المنشأة. علاوة على ذلك ، فإن استخدام الغلايات التقليدية ، كما هو الحال في التوليد المشترك للطاقة ، في مثل هذا المخطط ليس شرطا مسبقا.
بالإضافة إلى الحرارة والكهرباء التقليدية ، توفر عملية التثليث إنتاج البرد في ABHM (في شكل مياه مبردة) لتلبية الاحتياجات التكنولوجية أو لتكييف الهواء. تحدث عملية إنتاج الكهرباء بطريقة أو بأخرى مع خسائر كبيرة في الطاقة الحرارية (على سبيل المثال ، مع غازات العادم من آلات توليد).
تورط هذه الحرارة في عملية الحصول على البرد ، أولاً ، يقلل الخسائر ، ويزيد من الكفاءة النهائية للدورة ، وثانياً ، يسمح بتقليل استهلاك الطاقة للمنشأة مقارنة بالتقنيات التقليدية لتوليد البرد باستخدام آلات التبريد بضغط البخار.
تتيح القدرة على العمل على مختلف مصادر الحرارة (الماء الساخن ، البخار ، غازات المداخن من مجموعات المولدات ، الغلايات والأفران ، وكذلك الوقود (الغاز الطبيعي ، وقود الديزل ، إلخ) استخدام ABCM في منشآت مختلفة تمامًا ، باستخدام المورد الذي متاح للمؤسسة.
لذلك ، في الصناعة ، يمكنك استخدام حرارة النفايات:
وفي المنشآت الحضرية ، في المباني التجارية والعامة ، يمكن الجمع بين مختلف مصادر الحرارة:
يمكن حساب مركز طاقة توليد الطاقة ثلاثية الأبعاد وبناءه على أساس احتياجات الكهرباء ، ويمكنك الاعتماد على الاستهلاك البارد للمنشأة. ذلك يعتمد على أي مما سبق هو المعيار الحاسم للمستهلك. في الحالة الأولى ، قد لا يكون استخدام الحرارة الثانوية في ABCM مكتملاً ، وفي الحالة الثانية ، قد يكون هناك قيود على الكهرباء المولدة (يتم التجديد عن طريق شراء الكهرباء من شبكة خارجية).
حيث trigeneration مفيد
نطاق تطبيق التكنولوجيا واسع للغاية: يمكن دمج التثليث بشكل متساوٍ في مفهوم بعض الأماكن العامة (على سبيل المثال ، مركز تسوق كبير أو مبنى المطار) ، وفي البنية التحتية للطاقة في مؤسسة صناعية. تعتمد جدوى تنفيذ هذه المشروعات وإنتاجيتها اعتمادًا كبيرًا على الظروف المحلية ، الاقتصادية والمناخية ، وعلى حد سواء بالنسبة للمؤسسات الصناعية ، وكذلك على تكلفة المنتجات.
المعيار الأول والأهم هو الحاجة إلى البرد. الاستخدام الأكثر شيوعا اليوم هو تكييف المباني العامة. يمكن أن تكون المراكز التجارية والمباني الإدارية والمستشفيات والمجمعات الفندقية والمرافق الرياضية ومراكز التسوق والترفيه والحدائق المائية والمتاحف وقاعات المعارض ومباني المطارات - باختصار ، جميع الأشياء التي يوجد بها الكثير من الناس في نفس الوقت ، حيث يمكنك إنشاء مكان مريح المناخ المحلي يتطلب نظام تكييف مركزي.
التطبيق الأكثر تبريرًا لـ ABCM لمثل هذه المرافق هو مساحة 20-30 ألف متر مربع. م (مركز تجاري متوسط الحجم) وينتهي بكائنات عملاقة تبلغ مساحتها مئات الآلاف من الأمتار المربعة وحتى أكثر (مجمعات التسوق والترفيه والمطارات).
ولكن في مثل هذه المنشآت يجب أن يكون هناك طلب ليس فقط على البرد والكهرباء ، ولكن أيضًا على الإمداد الحراري. علاوة على ذلك ، فإن مصدر الحرارة لا يقوم فقط بتسخين المباني في فصل الشتاء ، ولكن أيضًا توفير المياه الساخنة على مدار السنة للمنشأة لتلبية احتياجات إمدادات المياه الساخنة. كلما تم استخدام إمكانات مركز الطاقة الثلاثية بشكل كامل ، زادت كفاءته.
في جميع أنحاء العالم ، هناك العديد من الأمثلة على تطبيق التثليث في صناعة الفنادق ، وبناء وتحديث المطارات ، والمؤسسات التعليمية ، والمجمعات التجارية والإدارية ، ومراكز البيانات ، والعديد من الأمثلة في الصناعة - النسيج والمعادن ، والأغذية ، والكيماويات ، ولب الورق والورق ، وبناء الآلات ، إلخ. ن.
على سبيل المثال ، سأقدم أحد الكائنات التي طورت شركة
First Engineer لها مفهوم مركز الطاقة الذي تم تشغيله.
إذا كان الطلب على الطاقة الكهربائية في مؤسسة صناعية يبلغ حوالي 4 ميغاواط (الناتجة عن وحدتي مكبس الغاز (GPU)) ، يلزم توفير إمدادات تبريد قدرها 2.1 ميجاوات.
يتم إنتاج البرد بواسطة آلة تبريد واحدة لبروم الليثيوم الممتصة تعمل على غازات العادم GPU. في الوقت نفسه ، تغطي وحدة معالجة الرسومات واحدًا بالكامل 100 ٪ من الطلب على الحرارة من ABCHM. وبالتالي ، حتى مع وجود وحدة معالجة GPU ، يتم تزويد النبات دائمًا بالكمية اللازمة من البرد. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتم إيقاف تشغيل كلا المحطتين التابعتين للغاز ، يحتفظ ABXM بالقدرة على توليد الحرارة والبرودة لأنه يحتوي على مصدر حرارة احتياطي - غاز طبيعي.
مركز الطاقة الثلاثية
اعتمادًا على احتياجات المستهلك ، حسب فئته ومتطلبات التكرار ، يمكن أن يكون نظام التثليث (الموضح في الشكل أدناه) معقدًا للغاية وقد يشمل غلايات الطاقة والمياه ، ومراجل تسخين النفايات ، وتوربينات البخار أو الغاز ، ومعالجة المياه الكاملة ، إلخ.
لكن بالنسبة للأجسام الصغيرة نسبيًا ، تكون وحدة التوليد الرئيسية عادةً هي وحدة التوربينات الغازية أو مكبس الغاز (الغاز أو الديزل) ذات الطاقة الكهربائية المنخفضة نسبيًا (1-6 ميجاوات). إنها تنتج الكهرباء والعادم الناتج من العادم والمياه الساخنة التي يتم التخلص منها في ABM. هذا هو الحد الأدنى والكافي من المعدات الأساسية.
نعم ، لا يمكنك الاستغناء عن الأنظمة المساعدة: برج التبريد ، والمضخات ، ومحطة معالجة الكاشف للمياه المعاد تدويرها لتثبيته ، ونظام أتمتة ومنشأة كهربائية تسمح لك باستخدام الكهرباء المولدة لتلبية احتياجاتك الخاصة.
في معظم الحالات ، يكون مركز التثليث عبارة عن مبنى قائم بذاته أو كتل حاويات أو مزيج من هذه الحلول ، لأن متطلبات وضع المعدات الكهربائية وتوليد الحرارة مختلفة نوعًا ما.
معدات توليد الطاقة موحدة إلى حد ما ، على عكس ABHM ، على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا من الناحية الفنية. يمكن أن تتراوح مدة تصنيعها من 6 إلى 12 شهرًا أو أكثر.
متوسط وقت إنتاج ABXM هو 3-6 أشهر (حسب قدرة التبريد ، وعدد وأنواع مصادر التدفئة).
كقاعدة عامة ، لن يتعدى تصنيع المعدات المساعدة نفس الجداول الزمنية ، وبالتالي فإن متوسط مدة المشروع لبناء مركز ثلاثي الطاقة هو 1.5 سنة في المتوسط.
يؤدي
أولاً ، سيقلل مركز التثليث من عدد موردي الطاقة إلى واحد - مورد للغاز. من خلال القضاء على شراء الكهرباء والحرارة ، يمكن أولاً وقبل كل شيء استبعاد أي مخاطر مرتبطة بانقطاع إمدادات الطاقة.
العمل على الحرارة باستخدام "طاقة فائضة" غير مكلفة نسبيًا يقلل من تكلفة الكهرباء المولدة والحرارة مقارنةً بشرائها. الحمل على مدار السنة من قدرة توليد الحرارة (في فصل الشتاء للتدفئة ، في الصيف لتكييف الهواء والاحتياجات التكنولوجية) يسمح بأقصى قدر من الكفاءة. بالطبع ، كما هو الحال بالنسبة للمشاريع الأخرى ، فإن الشرط الرئيسي هو تطوير المفهوم الصحيح ودراسة الجدوى.
من المزايا الإضافية - الود البيئي. باستخدام أدخنة العادم لتوليد طاقة مفيدة ، نقوم بتقليل انبعاثات الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، على عكس التقنيات التقليدية لإنتاج البرد ، حيث تعمل الأمونيا والفريونات كمبردات ، يستخدم ABCM الماء كمبرد ، مما يقلل أيضًا من الضغط البيئي.