О создании единой энергосистемы евразийского континента

размер шрифта: Aa | Aa

altКамбаров М. Н., доктор технических наук, Генеральный директор ТОО «EcoWatt», Алматы, Лауреат Мирового и Азиатского конкурсов
инновационных бизнес-проектов
Камбаров Т. С., магистрант, Калифорнийский Университет (США, Сан-Франциско)

Географическое положение Казахстана в центре евразийского континента, почти на равных расстояниях от всех 4 океанов, а также его мощные энергоресурсы предопределяют республике играть в XXI веке одну из опорных ролей в процессе создающейся единой евразийской объединенной энергетической системы (ЕврАзОЭС) с участием крупнейших Азиатских стран. В настоящее время выход на них от ОЭС России, имеющей связи с ОЭс европейских стран, кратчайшим путем должен осуществляться по территории Казахстана, по будущим мощным линиям электропередачи (ЛЭП) республики с направлением Cевер-Юг. Как известно, реверсивные потоки э/э в виде суточных (долготных) и сезонных (широтных) обменных мощностей повышают эффективность работы ОЭС участвующих в них стран, понижают необходимые мощности электростанций (ЭС) в каждой из них. Казахстан находится на пересечении этих потоков.

Республика уже использует свое географическое положение — строится автобан и ж/д Западный Китай — Западная Европа через Казахстан. Кратчайший путь выхода и соединения ОЭС Сибири с ОЭС Западного Китая — это строительство ряда ЛЭП 500 кВв Китай через Казахстан. Здесь имеются горные проходы ( Алматинская область), и оз. Зайсан (ВКО). Это было бы первым этапом создания ЕврАзОЭС.По северу и западу республики уже имеются связи с ОЭС РФ по семи ЛЭП–500 кВ. Имеются выходы по ЛЭП 500 кВ в Узбекистан и Кыргызстан. Не составляет проблем строительствотаких же ВЛ и в Таджикистан. Эти страны также заинтересованы в ЕврАзОЭС, ищут пути экспорта э/э и на Юг и на Север. Таким образом, возможный выход ОЭС Европы и РФ через Южный Урал и Западную Сибирь на южные Азиатские страны коротким путем — это будущие ЛЭП 500 кВ, идущие из Западной Сибири по ВКО напрямую в Китайчерез Джунгарские ворота (Дж.в), параллельно — по существующей двухцепной связи 500 кВ Север-Юг в РК на страны Центральной Азии и далее в Афганистан, Пакистан, Индию. Для увеличения пропускной способ-ности ВЛ с этими странами понадобятся ЛЭП и по западной части республики.

Российские ОЭС уже десятки лет демон-стрируют   совместную   работу  ской и Азиатской ее частей. В последней функционирует протяженная цепочечная структура ОЭС от Урала до Байкала и далее на восток. Устойчивая работа этой ОЭС длиной в несколько тысяч километров объясняется наличием в такой цепи мощных подпоров — крупных ГЭС Сибири. В Казахстане имеется пример передачи э/э из Европы в Азию за 1000 км — это ЛЭП 220 кВ от Саратова до Атырау и далее в Актау. Но для технического (физического) обеспечения работы объединения энер-госистем различных стран необходимо, чтобы на территории пересечения этих энергопотоков в Республике Казахстан (РК) находились ЭС с мощностью для осу-ществления соответствующего подпора энергомостов по активной и реактивной мощности, подобно Сибирским ЭС. Во-вторых, эти ЭС могли бы экспортировать э/э в указанные страны с большим спросом на э/э. В итоге, необходимо рассмотреть возможности строительства ЭС в ОЭС Казахстана. Он является ключевым при обеспечении реверсных транзитов э/э. Эти ЭС должны быть в сотни МВт, так как натуральная мощность этих ЛЭП примерно 600 МВт.
Использование угля Северного Казахстана для строительства подпорных ТЭС является маловероятным.

Причины:

1. Эти ТЭС будут находиться на северном крае моста с мощными ЭС, а подпорные станции необходимы значительно южнее, по полосе Алаколь-Балхаш-Арал без ЭС.
2.    Республика имеет жесткие ограничения по выбросам в атмосферу парниковых газов (ПГ) и уже исчерпывает отпущенные ей лимиты. Балхашская ТЭС (БТЭС) на западном берегу озера с выбросами порядка 14 млн. тоннможет закрыть су-ществующие резервы.
3.    Инвестициив Проект не будут доступны Казахстанским организациям ввиду того, что республика не производит мощного энергооборудования, нет опыта проектирования, строительства, монтажа.
4.    Нужна ЛЭП 800 кВ постоянного тока в Китай длиной 2000 км с теми же проблемами.

Однако, Республика Казахстан, с раз-нообразными географическими, орогра-фическими и климатическими условиями располагает большими запасами возобнов-ляемых энергетических ресурсов (ВЭР). Спозиции промышленного их освоения на ЭС наиболее привлекательными являются ее мощный ветряной энергопотенциал (ВЭП), а также гидроэнергия (ГЭ) горных рек Юга и Востока республики. Строительство ВЭС и ГЭС может стать мощной альтернативой для ТЭС.

Комплексность освоения возобновляемых энергоресурсов
Следует сразу отметить удачное сочетание их работы по сезонамв течение года:
•    в теплые периоды из-за увеличения водности рек повышаются их ГЭ и мощности ГЭС,
•    в холодные сезоны, напротив, повышается ВЭП регионов и мощности ВЭС.

На рис.1.  показаны эти изменения и суммарная энергия, которая практически неизменна в году, что очень важно для режимов работы энергосистемы

alt

Объемы ВЭР республики
По данным института ТОО «Алматыгидро» экономический потенциал ГЭС республики может составить 20 тыс. МВт с выработкой порядка 60 млрд. кВт-ч/год в пяти областях Казахстана, имеющих горные реки [2, 4]. Наличие «запасов» ветряной энергии (ВЭ) неизмеримо выше — не менее 1200 тыс. МВт (400 трлн кВт-ч /год).

Как известно, мощность ВЭ оценивает-ся по среднегодовой скорости (СВ) ветра в данной местности. На рис. 2 показаны их среднемесячные значения для 10 различных ветрорегионов. Данные получены специальными измерениями по Програм-ме Правительства РК и ПР ООН «Развитие рынка ветроэнергии РК».

Отношение Vmax/Vmin (максимальных среднемесячных СВ к минимальным) составляет 1,96 для Джунгарских ворот (Дж.в), имеющих наибольшую среднего-довую СВ (Vср.год=9,2 м/с). В Шелекском ветрокоридоре (Vср.год=7,3 м/с) этот разброс — наименьший и составляет 1,37. В целом, средневзвешенная ежемесячная СВ по Казахстану колеблется с разбросом 1,34 и находится в пределах порядка V =6 м/с (жирная синяя линия). Много это или мало? В Европейских странах бурно раз-вивающих ВЭ аналогичный показатель — примерно Vср.год=4,4 м/с. Поскольку энергия ветра пропорциональна кубу СВ, то это соотношение (6 /4,4 =1.36)3 = 2,52. То есть, на одном кв. км.площади респу-блики можно снять ВЭ примерно в два с половиной раза больше чем в Европе, а в Джунгарских воротах — в 9 раз, и этот ре-гион теоретически мог бы многократно покрыть потребности в э/э всего Казахстана.

Наличие больших территорий и доста-точно разветвленная электросеть тысяч ЛЭП 35 кВ позволяют строить ВЭС прак-тически в каждом из 250 сельских районов. Если принять мощность ВЭС по 10 МВт, то суммарная мощность составит 2500 МВт — шестая часть мощности ЭС республики и требуемая для осуществления подпоров. В Дж. в. и в 5–6 менее мощных ветрорегионах можно строить ВЭС с мощностями в сотни МВт.

Поскольку ВЭ является наиболее универсальным видом ВЭР, доступна на всей территории республики, остановимся подробнее на возможных ее ограничениях.

1. ВЭ пока еще характеризуется слабой предсказуемостью СВ, даже по ближнес-рочным прогнозам. Но ВЭС подключаются к электросетям энергосистем. Поэтому, при понижении ими выработки э/э другие ЭС могут скомпенсировать эту недопоставку. Особенно в этом смысле полезны частоторегулирующие ГЭС с водохранилищами. Они могут за минуту поднять мощности на десятки процентов. Но, тем не менее, следует изыскатьи другие возможности ВЭС, снижающих вероятности нулевой выработки.

altНа рис.3 показаны ветры в Дж.в и Шелекском ветровом коридоре (Швк) за один месяц. Можно заметить, что в них ветры дуют практически в противофазе. Если он поднимается в одном регионе, то затихает в другом. Расстояние между ними 750-800 км. Но если наложить суточные ветры 10 регионов РК, а это (по степени убывания ВЭП)-Ерейментау (Акмолинскаяобл.), Форт-Шевченко(Мангистауская обл.), Карабо-тан (Атыраускаяобл.), Астана, Жузумдык (ЮКО), Каркаралы (Карагандинская обл.), Аркалык (СКО), Кордай (Жамбыльская обл.), то в целом по республике не будет ни одного часа с отсутствием ветра, он будет дуть круглосуточно. Соответственно, э/э от ВЭС будет выдаваться в единую энергосистему республики постоянно,но посуточные значения его будут отличаться. Месячное отклонение, как мы отметили, порядка 30%. Отсюда вывод — чем больше регионов будет вовлекаться в производство э/э от ВЭС (помимо упомянутых выше) и чем больше будет их мощность, тем меньше — колебание их суммарного суточного графика мощности. Таким образом, указанное выше негативное свойство ВЭ демпфируется.

2.    Считается, что суммарные мощности ВЭС в составе энергосистемы не должны быть более 10 -15 %, что для ОЭС республики составит порядка 2500 МВт. Это корректно, если она работает изолированно. Но речь идет об объединенных энергосистемах, и их мощность с учетом параллельной работы с РФ и странами ЦА, а в будущем и Китая, возрастает, как ми-нимум, на порядок. Мощности ВЭС вырастают соответственно, значит, ограничений по мощности ВЭС в РК не существует, что также очень важно.

3.    Большинство ВЭС и М ГЭС располагаются вблизи потребителей и присоединяются к местным протяженным сетям 35 и 110 кВ, что уменьшает ранее существовавшие величины подачи э/э потребителям. Это резко снижает потери э/э. Так, уменьшение подачи в 2 раза приводит к снижению потерь в 4 раза. По Казахстану имеется тысячи ЛЭП 35 кВ и сотни ЛЭП 110 кВ с суммарной длиной более 300 тыс. км. Эффект снижения потерь может быть очень значительным- порядка сотен МВт, что эквивалентно вводу генерирующих мощностей того же значения.
Таким образом, можно уверенно отметить, что технических препятствий для развития ВЭ в Казахстане не существует. Они совместно с ГЭС (существующих и будущих) повышают суммарную мощность ЭС Казахстана. Возникают и очень притягательные условия для экспорта их э/э от ЭС в Китай и Россию, страны Центральной Азии, а через них дальше на Южные страны.

Все это существенно способствует созданию единого Евразийского энергообъединения кратчайшим путем в Южном направлении. ( Рис.4) Рассмотрим возможные маршруты ЛЭП и требуемое расположение энергоисточников по Казахстану. С завершением БТЭС маршрут связи Север –Юг Казахстана по 2 ЛЭП 500 кВ, подпором на БТЭС и с перспективой строительства от нее дополнительных ЛЭП 500 на Алмату и Шу вполне удовлетворяет связь с ОЭС Азиатских стран по центру Казахстана. По восточной части Казахстана между Югом и Севером республики практически нет связи.По планам КЕГОК там намечается строительство ЛЭП 500кВ по маршруту Екибастуз–Шульб. ГЭС (ШГЭС) –Актогай-Талдыкорган –Алматы. Эта электропередача подпирается только ШГЭС и ГЭС Иртышского каскада. Здесь, южнее узловой п/с Актогай, в середине электропередачи, она может быть подперта мощным комплексом ВЭС в Дж.в, каскадом ГЭС нар. Тентек, Коксу и других ГЭС Алматинской области. От Актогая через Дж. в. необходимо вводить поочередно минимум 2 цепи ЛЭП 500 кВ по 250 км. Они — первоочередные для экспорта э/э в Китай из РК. Туда можно подвести третью ЛЭП 500 от Аягоза, четвертая — от комплекса ВЭС в Швк, ГЭС Мойнак и каскада на р. Шелек.

По западу РК привлекательным маршрутом представляется ЛЭП 500 Бейнеу — Дашховуз (Республика Туркменистан) длиной 400 км по западной части Аральского моря (А.м). Она будет подперта комплексом ВЭС на побережье Каспия и возможной АЭС там же. По восточной части А.м на пересечении ж/д Жезказган–Бейнеу и Жылысай-Арысь (севернее А.м), вдоль которых пройдут тяговые ВЛ 220 кВ,их подпорами будут ВЭС в проходах гор Мулга-жар и Каратау с мощными ВЭП.

Таким образом, выход ОЭС Европы (через ОЭС РФ) к странам и южной Азии может пройти по 4 маршрутам в РК по 8 ЛЭП 500 кВ, подпертыми энергоисточниками использующих ВЭР Казахстана, и контуры ОЭС от «Парижа до Пекина» уже просматриваются. В строительстве этих объектов — ВЭС и ГЭС — могут принять участие субъекты среднего бизнеса РК. Для удешевления ВЭС Казахстан должен производить собственные ветротурбины, учитывающие специфику ветров, климат и сейсмику.

PDFБаспаға жіберуE-mail