СНЭЭ и экономия ТЭР

Системы накопления электрической энергии имеют достаточно высокую экономическую эффективность при сложившихся условиях режимов Белорусской энергосистемы, связанных с необходимостью регулирования графика нагрузок в связи с вводом в работу Белорусской АЭС. При этом экономический эффект достигается как за счет оптимизации режимов работы энергетического оборудования и электрических сетей, так и за счет снижения затрат на ремонт оборудования и сетей. Очевидно, что это сфера деятельности ГПО «Белэнерго». А внедрение системы накопления электрической энергии предполагается на промышленном предприятии – потребителе электрической энергии, не имеющем ведомственного отношения к ГПО «Белэнерго».

 

Здесь возникает крайне пикантная ситуация с получением эффективности использования топливно-энергетических ресурсов от внедрения СНЭЭ. Если обратиться к пункту 4 инструкции по определению эффективности использования средств, направляемых на выполнение энергосберегающих мероприятий, утверждённой постановлением Министерства экономики Республики Беларусь, Министерства энергетики Республики Беларусь и Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь от 24.12.2003 № 252/45/7, то выяснится, что  энергосберегающим мероприятие внедрение СНЭЭ не является.  Предприятию не принадлежат энергогенерирующее оборудование и электрические сети ГПО «Белэнерго», на которых возникает экономия ТЭР.  Предприятие не сможет в установленном порядке обосновать целесообразность и эффективность использования средств на внедрение такого мероприятия, как энергосберегающего, а также включить его в план мер по экономии ТЭР, а Комитет по энергоэффективности не окажет никакой поддержки. Таким образом, пикантность ситуации в том, что приз за экономию ТЭР не достаётся никому!

 

Далее рассмотрим только эффективность внедрения СНЭЭ за счёт повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.

 

Установка систем накопления позволяет обеспечить экономию топливно-энергетических ресурсов в Белорусской энергосистеме за счет следующих составляющих:

1. выравнивание суточного графика нагрузки генерирующего оборудования:
   • повышение нагрузки энергетического оборудования с повышением коэффициента полезного действия в ночное время (минимум нагрузок) за счет заряда систем накопления;
   • снижение нагрузки энергетического оборудования в дневное время (максимум нагрузки) с исключением необходимости включения недостаточно эффективного оборудования;
   • снижением числа пусков и остановов генерирующего оборудования в течение суток с расходом ТЭР без отпуска продукции (электроэнергии);
2. компенсация реактивной мощности, генерируемой в ночное время, для снижения потерь в электрических сетях;
3. компенсация холостого хода трансформаторов повышенной мощности для потенциального обеспечения отопления и горячего водоснабжения с использованием электрической энергии в летнее время при реконструкции распределительных сетей.

При этом необходимо учитывать, что система накопления электрической энергии обеспечивает выравнивание графика потребления электрической энергии за счет потребления электроэнергии, выработанной на Белорусской АЭС в ночное время и вытеснение электрической энергии, выработанной электростанциями на органическом виде топлива (природном газе, мазуте и др.), в дневное время в «час пик».

В качестве примера приведём расчёт экономии топливно-энергетических ресурсов и окупаемости проекта с традиционным определением стоимости оборудования через удельную стоимость единицы емкости СНЭЭ, а капитальных вложений по укрупнённым показателям объектов-аналогов.

Исходные данные:

№ п/п	Наименование параметра исходных данных	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1.	Минимальная мощность единицы генерирующего оборудования, используемого на замыкающей станции во время ночного минимума нагрузки	Nэсбл	кВт	900000
2.	Продолжительность использования системы накопления, суток	n	сутки	365
3.	Время заряда системы накопления электрической энергии, ч/сутки	tз	час	4
4.	Изменение удельного расхода топлива единицы генерирующего оборудования, используемого на замыкающей станции, при увеличении мощности на 1 000 кВт (4,5 г у.т./кВт ч) при росте нагрузки от использования накопителя энергии	δbээгту	г у.т./кВт ч/1000 кВт	4,5
5.	Мощность применяемой системы накопления электрической энергии	Nснэ	кВт	372
6.	Коэффициент полезного действия системы накопления электрической энергии	ηснэ		0,75
7.	Коэффициент, учитывающий объем используемой емкости системы накопления (для повышения числа циклов «разряд-заряд» использования СНЭ не выше 0,8)	K		0,8
8.	Время разряда системы накопления электрической энергии	tр	ч/сутки	4
9.	Удельный расход топлива на отпуск электроэнергии принимается равным фактическому расходу топлива на замыкающей станции в энергосистеме (Лукомльской ГРЭС) за год, предшествующий составлению расчета	bээкэс	г у.т./кВт ч	260
10.	Расход топливно-энергетических ресурсов на пуск-останов энергоблока из неостывшего состояния согласно нормативным характеристикам оборудования	Bпнс	т у.т.	52
11.	Коэффициент остановов-пусков энергетического оборудования на МВт мощности системы накопления	Кпоо		2
12.	Коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности соs φ1  и соs φ2, квар/кВт (Приложение 6 Методических рекомендаций по составлению технико-экономических обоснований для энергосберегающих мероприятий, согласованных Национальной академией наук Беларуси № _26-09/4725 «28»  августа  2020 г. и утвержденных Департаментом по энергоэффективности)	k квар		1
13.	Экономический эквивалент, равный для систем накопления электрической энергии	Кэ	кВт/квар	0,17
14.	Коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в электросетях (с учетом распределительных) в системе ГПО “Белэнерго”	kпот		0,09
15.	Мощность требуемого к установке трансформатора для обеспечения нагрузки электроотопления	Pтрн	кВт	0
16.	Мощность существующего трансформатора на КТП	Pтрсущ	кВт	0
17.	Коэффициент холостого хода трансформатора	Кхх		0,25
18.	Продолжительность использования систем накопления электрической энергии в межотопительный период	nмоп	сутки	0
19.	Стоимость оборудования и материалов	Соб	руб.	2194954,75
20.	Стоимость 1 т у.т.	Стопл	руб.	620
21.	удельная стоимость единицы емкости СНЭ		долл. США/кВт*ч	475,84
22.	стоимость условного топлива		долл. США	200
23.	Расчетный курс доллара США		руб. за долл. США	3,1

 

Расчёт экономии топливно-энергетических ресурсов и окупаемости:

№ п/п	Наименование показателя	Формула расчета	Единица измерения	Результат
1.	Расчет экономии топлива за счет выравнивания суточного графика нагрузки генерирующего оборудования
1.1.	Расчет экономии топлива за счет повышения нагрузки энергетического оборудования с повышением коэффициента полезного действия в ночное время за счет заряда системы накопления электрической энергии (межотопительный период) и потреблением электроэнергии, вырабатываемой энергоблоками Белорусской АЭС	∆Bгрз = Nэсбл*n*tз*δbээ *Nснэ*1/ηснэ*K*10-9	т у.т.	234,628
1.2.	Расчет экономии топлива за снижение нагрузки энергетического оборудования в дневное время (максимум нагрузки) с исключением необходимости включения недостаточно эффективного оборудования	∆Bгрр = Nснэ*n*tр*bээкэс * K*10-6	т у.т.	112,969
1.3.	Расчет экономии топливно-энергетических ресурсов за счет снижения числа пусков и остановов генерирующего оборудования в течение суток с расходом ТЭР без отпуска продукции (электроэнергии)	∆Bпоо= Bпнс* Кпоо*Nснэ*10-3	т у.т.	38,688
2.	Расчет экономии топливно-энергетических ресурсов за счет компенсация реактивной мощности, генерируемой в ночное время, для снижения потерь в электрических сетях
2.1.	Определение компенсации реактивной мощности компенсирующих устройств	Qку  = Nснэ *n*tз * k квар	квар	543120
2.2.	Годовая экономия электроэнергии при установке компенсирующих устройств	DЭ = Qк.у * Кэ	кВт*ч	92330,4
2.3.	Годовая экономия условного топлива от внедрения систем накопления электрической энергии за счет компенсации реактивной мощности во время заряда с учетом потерь на транспорт электроэнергии в электросетях	DВреакт. = DЭ * bээкэс * (1+kпот/100) * 10 –6	т у.т.	26,166
3.	Расчет экономии топливно-энергетических ресурсов за счет компенсация холостого хода трансформаторов повышенной мощности для потенциального обеспечения отопления и горячего водоснабжения с использованием электрической энергии в летнее время при реконструкции распределительных сетей
3.1.	Расчет экономии топливно-энергетических ресурсов за счет компенсация холостого хода трансформаторов повышенной мощности для потенциального обеспечения отопления и горячего водоснабжения с использованием электрической энергии в летнее время при реконструкции распределительных сетей	∆Bхх= (Pтрн – Pтрсущ)*Кхх*nмоп*24*bээкэс *(1+kпот//100)*10-6	т у.т.	0
4.	Общая экономия топливно-энергетических ресурсов от реализации мероприятия по внедрению систем накопления электрической энергии	DВ = ∆Bгрз +∆Bгрр +∆Bпоо +DВреакт +∆Bхх	т у.т.	412,4512354
5.	Расчет сроков окупаемости внедрения систем накопления
5.1.	Определение капиталовложений в мероприятие по внедрению систем накоплнения электроэнергии
5.1.	стоимость проектных работ	(0,1÷0,15)* Ссмр    =0,15	руб.	32924,32
5.2.	стоимость СМР	(0,05÷0,1) * Соб        =0,1	руб.	219495,48
5.3.	стоимость пуско-наладочных работ	(0,03÷0,05) * Соб.       =0,05	руб.	109747,74
		ΔК = Соб + (0,1÷0,15)* Ссмр  + (0,05÷0,1) * Соб + (0,03÷0,05) * Соб.	руб.	2557122,29
6.	Определение срока окупаемости мероприятия	Срок = ΔК /(DВ * Стопл)	лет	10,000

Выводы:

1. Традиционный расчёт экономии ТЭР и окупаемости проекта по укрупнённым показателям объектов-аналогов вероятно удалённо отражает специфику СНЭЭ и высокую экономическую эффективность при сложившихся условиях Белорусской энергосистемы. 
2. Окупаемость явно за гранью ожидания.