Развитие изолированных энергосистем на основе возобновляемых источников энергии и водородного аккумулирования

Для развития энергетической инфраструктуры удаленных изолированных потребителей целесообразным решением является создание модульных энергокомплексов (ЭК) на основе эффективного совместного использования возобновляемых и традиционных источников энергии, что позволит сэкономить десятки миллиардов рублей в год за счет экономии дорогостоящего дизельного топлива. С учётом высокого ветроэнергетического ресурса на данных территориях обосновано использование в составе ЭК ветроэнергетические установки (ВЭУ). В статье рассмотрена методология обоснования параметров и режимов работы автономного ветро-дизельного энергокомплекса на основе территориально-мощностной классификации систем энергоснабжения и 4–уровневой методики оптимизации параметров ЭК, приведен пример модернизации существующей дизельной электростанции (ДЭС) в Архангельской области. Существующая ДЭС мощностью 1300 кВт заменена на модульный ветродизельный энергокомплекс с высокой долей замещения дизельного топлива (58%) с четырьмя ВЭУ мощностью 200 кВт и системой аккумулирования мощностью 65 кВт∙ч. Это позволило достичь доли замещения дизельного топлива в размере 232 тыс. л. в год, что в денежном эквивалентно в ценах 2021 года составляет 25 млн. рублей в год. В качестве перспективного направления рассмотрен вариант территориального развития энергетики Лешуконского района Архангельской области на основе ветровой энергии с возможностью производства до 100 тонн «зеленого» водорода ежегодно. Рассмотрены различные варианты снижения вредных выбросов в регионе, максимальное использование локальных ресурсов позволяет экономить до 22 000 т. CO2экв/год.

1. Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика – СПб: Наука, 2016, 408 с.

2. Объекты генерации в изолированных и труднодоступных территориях в России. Аналитический отчет Аналитического Центра при Правительстве Российской Федерации от марта 2020 г. [Электронный ресурс]. URL: https://inlnk.ru/ZZmEY (дата обращения: 18.03.2022).

3. Елистратов В.В., Богун И.В., Денисов Р.С., Кудряшева И.Г., Романов М.В. Ресурсы и технологии использования возобновляемых источников энергии – СПб: Изд-во Политехнического университета, 2022, 528 с. DOI: 10.18720/SPBPU/2/id22-32.

4. План мероприятий по модернизации неэффективной дизельной (мазутной, угольной) генерации в изолированных и труднодоступных территориях, утвержденный Заместителем Председателя Правительства Российской Федерации Д.Н. Козаком № 7456п-П9 от 15.08.2019 [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/view-pdf/16540/108073 (дата обращения: 12.05.2022).

5. Указ Президента Российской Федерации «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» [Электронный ресурс]. URL: https://docs.cntd.ru/document/566091182 (дата обращения: 19.04.2022).

6. Распоряжение Правительства РФ от 1 июня 2021 г. № 1446-р «О внесении изменений в распоряжение Правительства РФ от 8 января 2009 г. № 1-р» [Электронный ресурс]. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_386163/ (дата обращения: 24.08.2022).

7. Тягунов М.Г. Использование гибридных энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии в распределенной энергетике / М.Г. Тягунов [и др.] // Энергетик. – 2014. – № 2. – С. 25- 27.

8. Гусев А.Л. Энергопереход для обеспечения национальной безопасности России (2021-2031) // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» No 028-030 (385-387) 2021 https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.10.003.

9. ГОСТ Р 51237-98 Ветроэнергетика. Термины и определения. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999.

10. Elistratov V., Konischev M., Denisov R., Bogun I., Grönman A., Turunen-Saaresti T., Lugo A. Study of the Arctic-Adopted Wind-Diesel Hybrid System’s Intelligent Control and Modes // Energies 2021, 14, 4188 https://doi.org/10.3390/en14144188.

11. Elistratov, V.V., Denisov, R.S. The Optimization of Hybrid Systems’ Operating Modes Based on Renewable Energy // XVI-th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems ELMA 2019, 6-8 June 2019, Varna, Bulgaria https://doi.org/10.1109/ELMA.2019.8771684.

12. Elistratov, V.V., Panfilov, A.A., Konyschev, M.A., Denisov, R.S. The Application of Adapted Materials and Technologies to Create Energy Systems Based on Renewable Energy Sources under Harsh Climatic Conditions (2018) Applied Solar Energy (English translation of Geliotekhnika), 54 (6), pp. 472-476. https://doi.org/10.3103/S0003701X18060087.

13. Схема и программа перспективного развития электроэнергетики Архангельской области на 2021- 2025 года – М.: АО «Научно-технический центр единой энергетической системы», 2021 г. – 194 с.

14. Елистратов В.В., Конищев М.А., Денисов Р.С., Богун И.В. Арктическая ветро-дизельная электростанция с интеллектуальной системой автоматического управления // Электричество. 2022. № 2. С. 29-37.

15. Elistratov V.V., Vinogradova (Chernova) A.V. Autonomous WPP/HPP power system operating modes study // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Т. 42. № 17. С. 12355-12363.

16. Елистратов В.В., Виноградова (Чернова) А.В. Моделирование режимов работы энергетического комплекса ВЭС-ГЭС в децентрализованной системе энергоснабжения // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2016. № 9-10 (197-198). С. 12-24.

17. Elistratov V., Bogun I., Kasina V. Prospects for the development of Central Asia energy-deficient regions applying renewable energy and digital technology // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 7. Сер. "VII International Scientific Conference "Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education", IPICSE 2020" 2021. С. 012176.

18. Елистратов В.В., Конищев М.А., Касина В.И., Богун И.В. Использование ГИС-технологий при проектировании ВДЭС в северных условиях // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. 2021. № 10 (238). С. 66-71.

19. Elistratov V.V., Denisov R.S. Energetic and ecological justification of RE-hybrid systems for vulnerable e cosystems / / I OP C onf. S eries: E arth a nd E nvironmental Science. 689 012017 – 2021. – doi:10.1088/1755-1315/689/1/012017.

20. V. Elistratov, R. Denisov, M. Konishchev. Reducing the Arctic carbon footprint through low-carbon technologies and wind power plants // AIP Conference Proceedings 2636, 050004 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0104405