8 Международная конференция "Возобновляемая и малая энергетика" 7-8 июня 2011 г. Москва, Экспоцентр. Доклад « К обоснованию генеральной схемы размещения ветроэлектрических станций в России» Николаев Владимир Геннадьевич Научно-информационный Центр «АТМОГРАФ», Москва, Россия Тел./факс: ,

Слайд 1. « К обоснованию генеральной схемы размещения ветроэлектрических станций в России» Перспективные районы размещения ВЭС (предложение к Генсхеме размещения крупных ВЭС России)

Слайд 2. Цель: Предложить принципы и критерии формирования проекта Генсхемы размещения ВЭС в России В качестве принципов и критериев предлагается: 1) ВЭС строить в местах потребления энергии и ее дефицита (большинство субъектов Российской Федерации) 2) ВЭС строить в технологически допустимых количествах и темпе (20% от мощности выработки субъекта РФ и соседних с ним) 3) планировать рост мощностей ВЭС с учетом мировой практики 4) ВЭС строить там, где они экономически выгоднее прочих ЭС 5) ВЭС строить в местах развитой дорожной и сетевой инфраструктурой 5) ВЭС строить в местах, обеспеченных достаточными ВЭР (ориентация на посевные площади в степных зонах в лесополосах)

Слайд 3. В качестве принципа и критерия экономичности предлагается: ВЭС строить в районах, где они экономически выгоднее прочих ЭС Критерий экономической выгоды: себестоимость С ЭлЭн электроэнергии (ЭлЭн) ВЭС меньше себестоимости ЭлЭн газовых ЭС (ГазЭС) ГазЭС в качестве критерия экономичности, потому что они: согласно Минэнерго и Газпрома считаются самыми экономичными являются основой электроэнергетики до 2030 г. (50% выработки всей ЭлЭн России) и определяют таким образом тарифы на ЭлЭн развитие ВЭ в России возможно лишь в союзе с Газпромом Себестоимость ЭлЭн как критерий экономичности, потому что она: является базовым показателем эффективности производства наиболее достоверно определяется: N N С ЭлЭн = [ Кз + Эз (n) ] / [ К иум · P ном · 8760 · К тг (n) ] n=1 n=1

Слайд 4. Методика определения и сравнения себестоимости электроэнергии С ЭлЭн ВЭС и ЭС на природном газе (ГазЭС) с равной выработкой электроэнергии N N С ЭлЭн = [ Кз + Эз (n) ] / [ К иум · P ном · 8760 · К тг (n) ] n=1 n=1 ВЭС ГазЭс Капзатраты (Кз) 1660/кВт (Garrad Hassan) 1000 /кВт (ПП РФ от ) Эксплуатация (Эз) 15/МВт·ч (статистика ЕС) 5/МВт · ч (ПП РФ от ) К ИУМ 30 % (реально для РФ) 55% (среднее по России) К ТГ 0,99 0,85 (моделирование) 0,99 0,85 (моделирование) Уст. мощность (Р НОМ ) 183 МВт 100 МВт Выработка 550 – 470 млн. кВт·ч 550 – 470 млн кВт · ч

Слайд 5. Сравнения экономических показателей ВЭС и ГазЭС Отличия ВЭС от ГаЭС – меньший К ИУМ (30% против 55%) – большие капзатраты (в 2,5 раза) – безтопливность (стоимость газа для ГазЭС при равнодоходных ценах газа 170/т к 2013 г. = 35/МВ т·ч при расх. 200 Г/кВт·ч > капзатрат на ВЭС) – отсутствие экоштрафа ( 25% от цены газа) По расчетам: себестоимость ЭлЭн ВЭС ниже чем у ГазЭС (52/МВт·ч против 67/МВт·ч ). При закупке ЭлЭн ВЭС и ГазЭС по ценам оптового рынка России ( 35 /МВт·ч) ВЭС и ГазЭС не окупаемы. Новые ГазЭС окупятся при цене ЭлЭн 70/МВ т·ч

Слайд 6. Сравнения экономических показателей ВЭС и ГазЭС в России и странах ЕС В отсутствии в настоящее время массового строительства новых тепловых ЭС цены на ЭлЭн на оптовом рынке в России ( 30 – 35 /МВт·ч) определяют старые ЭС (давно амортизированные), составляющие основную часть энергопарка России => отсутствие строительства новых ЭС. Окупаемость тепловых станций в странах ЕС достигается за счет меньших капзатрат (600 – 700 /кВтч), больших цен оптового рынка (60 – 70 /МВтч) и скрытых субсидий тепловой генерации

Слайд 7. Сравнения себестоимости электроэнергии С ЭлЭн ВЭС и ГазЭС С ростом цен на газ с сегодняшних до равнодоходных себестоимость электроэнергии ГазЭС будет расти с 40 до 57 – 65 /МВтч, а у ВЭС она сохраняется тарифов Эффект снижения себестоимости электроэнергии в стране растет с увеличением доли ВЭС

Слайд 8. ВЭС экономически выгоднее ГазЭС при К ИУМ > 30% (с запасом 20% !) По Генеральной схеме ВЭС строим в местах, обеспеченных ВЭР (К ИУМ > 30%) V БУР К ИУМ = Р РАСП / Р НОМ, где Р РАСП = К НЕИД · К ТГ (n)· р (V) · f (V) dV, где V о Р РАСП и Р НОМ – располагаемая и номинальная мощность ВЭУ; К НЕИД и К ТГ (n) – коэффициенты неидеальности и технической готовности ВЭУ и n – номер года эксплуатации ВЭУ; р(V) и f(V) – рабочая характеристика и функция плотности вероятности распределения скорости ветра; V БУР и V о – скорости буревого отключения и страгивания ВЭУ. вы

Слайд 9. Прогноз технических и энергетических показателей ВЭС S ВК V MAX N Располагаемая мощность ВЭУ : Р ВЭУ = К НИД К РЕМ р (V) f (V) dV = К НИД К ТГ р (V i ) f (V i ) Vo i = 1 К НИД – функция V(H) и V(φ), затенения, плотности, инерционности системы ориентации, потребления электроэнергии самой ВЭС и потерь в ее сетях Разработанная в АТМОГРАФ система поправок дает значения К НИД 0,81 – 0,84 К ТГ – функция технической готовности ВЭУ (availability) (определяется техническим совершенством ВЭУ и ремонтной базой – слабое место России !) Разработанная модель техн. готовности определяет многолетний ход К ТГ : К ТГ = 0,96 – 0,98 на 6-ой год 0,85 – 0,90 на 20-ый год средний К ТГ 0,95 – 0,92 К НИД · К ТГ 0,75 – 0,84 Диапазон возможных значений вероятности технических простоев ВЭУ Технические простои ВЭУ при Av 6 = 0,95 ; 0,97 и 0,98 Диапазон наиболее вероятных К ТГ ВЭУ при значениях Av 6 = 0,95, 0,97 и 0,98

Слайд 10. S ВК V БУР N Мощность ВЭУ : Р ВЭУ = К НЕИД К ТГ (n) р (V) f (V) d V = К НЕИД К ТГ (n) р (V i ) f (V i ) Vo i = 1 р (V) – рабочая, или мощностная характеристика ВЭУ, определяется расчетным путем или экспериментально (в сертификационных испытаниях), точность определения 10 – 15% f (V i ) – повторяемость скоростей ветра по градациям или f (V ) – аппроксимирующая f (V i ) аналитическая функция – плотность вероятности распределения ветра по скоростям на высоте оси ветроколеса, погрешность определения – до 100% и более (зависит от эффективности методики) Основной источник повторяемостей скоростей ветра по градациям f(V i ) – данные многолетних метеорологические измерения на высоте 8 – 16 м. Аппроксимирующих аналитических функций f (V ) – известно свыше десятка, наиболее распространена за рубежом – двухпараметрическая функция Вейбулла (определяется по данным ближайшей метеостанции и данным ветровой разведки) Определение f (V ) основано на большем или меньшем соответствии параметров f (V) средней скорости ветра V => важнейшая задача ветровых изысканий – определение средних скоростей ветра (срочных, месячных, сезонных) и их соответствия реальным повторяемостям f (V i ). Определение f (V) на высоте оси ветроколеса H ВК производится подъемом границ градаций при сохранении повторяемости внутри самих градаций f (V i ), определенной по данным приземных метеорологических измерений (8 – 16 м) с помощью более или менее точно установленного закона нарастания скорости ветра с высотой. Наиболее распространен за рубежом – логарифмический профиль : V(H) = V* [ ln ( H ) – ln ( Z o )]

Слайд 11. Схема наиболее эффективной методики статистического моделирования параметров ВЭП и ВЭУ для выявления мест и районов их эффективного использования ВЭС

Слайд 12. Схема наиболее эффективной методики статистического моделирования параметров ВЭП и ВЭУ для выявления мест и районов их эффективного использования ВЭС

Слайд 13. Есть ли ветер в России? Взгляд из Дании и России Среднегодовая скорость ветра на высоте 50 м над землей

Слайд 14. Сравнение точности методик WASP и ФЛЮГЕР XXI : WASP – одноуровневая модель с модельной Z o ФЛЮГЕР XXI на базе трехслойной модели Сэндвич Методическими исследованиями установлено, что разработанная в НИЦАТМОГРАФ методология на основе методик статистического моделирования ВЭП и мощности и соответственно К ИУМ ВЭУ, является не только наиболее точной из известных, но и единственной аналитической методикой, по точности удовлетворяющей требования практики.

Слайд 15. Ветровые ресурсы России, стран СНГ и Балтии

Слайд 16. Распределение по территории России коэффициентов использования номинальной мощности ВЭУ V90 с диаметром ВК 90 м и высотой башни 100 м Места, отмеченные на карте оранжевым и красным, обладают достаточным ВЭП по любым международным критериям, обеспечивающим коэффициенты использования номинальной мощности ВЭУ К ИУМ 30 % ( 2700 тысяч часов работы ВЭС с номинальной мощностью).

Слайд 17. Выводы анализа ветроэнергетического потенциала России Оцененный в наших работах с учетом энергетических показателей современных ВЭУ технический ВЭП России уникален и в 13 раз превышает годовую выработку всех электростанций страны ( 1000 млрд. кВтч /год). Оцененный в наших работах с учетом энергетических показателей современных ВЭУ суммарная установленная мощность ВЭС с Киум > 30% (более эффективных, чем ГазЭС) может достигать более 1000 млрд. кВтч /год. Допустимая по мировым технико-энергетическим нормативам суммарная выработка электроэнергии установленных в РФ ВЭС (20% рубеж) может составлять при имеющихся мощностях ( 220 ГВт) 70 – 80 млрд.кВтч /год. С учетом роста мошностей к 2030 г. – 100 – 120 млрд.кВтч /год. Для размещения ВЭС, обеспечивающих указанную выработкутребуютсясуммарные площади 0,7% территории России (при установке ВЭУ в районах со среднегодовыми значениями( К ИУМ 30 %) Ветровые ресурсы имеют весьма благоприятное распределение по территории России для их промышленного освоения и широкомасштабного использования

Слайд 18. Оценка производственных возможностей и темпов развития отрасли ВЭС Технологические ограничения темпов ввода ВЭС Мировой опыт: при поддержке Государств доли ВЭС в суммарной электрогенерации стран 3 – 5% и 10 – 13% реально достигаются за 6 – 7 и 10 – 12 лет и эти сроки в силу развития мировых производственных мощностей существенно сокращаются (пример: Китай, Франция) В 2009 г. Китай установил ВЭС суммарной мощностью 13,8 ГВт Темпы и масштабы развития ВЭС в РФ выбраны в Проекте с учетом технологических, экономических и кадровых ограничений и мирового опыта и соответствуют умеренным темпам развития ВЭ в Индии и Испании

Слайд 19. Проект широкомасштабного развития ветроэнергетики в России Рост установленной мощности и выработки электроэнергии ВЭС в РФ Мощность, ГВтВыработка, млрд. кВтч Не меньше, так как теряем возможности Не больше, так как не хватит выполнения Распоряжения р политической воли Государства быстрого роста выработки дешевой энергии времени сдерживания тарифов на энергию финансирования снижения выбросов СО 2 специалистов экономии органического топлива мощностей производства ВЭУ увеличения прибыли от экспорта топлива ветровых ресурсов и земли в инновационном развитии надежности электрических сетей То есть: ЧЕМ БОЛЬШЕ, ТЕМ ВЫГОДНЕЕ P. S.: МОЖЕТ НЕ ХВАТИТЬ и на 7 ГВт

Слайд 20. Схема наиболее эффективной методики моделирования экономических показателей ВЭС в местах и районах их предполагаемого использования

Слайд 21. Накопление за 40 лет доходов, расходов и балансов при реализации проектов ВЭС 30 ГВТ (К ИУМ = 30%) и ГазЭС 18 ГВТ (К ИУМ = 50%) к 2030г. при равнодоходном сценарии Баланс ВЭС с экспортной выручкой за замещенный газ До 2025 г. отрицательный баланс ВЭС будет нарастать до минимума 12 млрд., затем будет нарастать, к 2032 г. = 0 (! длинные деньги !) и к 2050 г. составит 40 млрд. ) Баланс ВЭС с российской выручкой за замещенный газ До 2030 г. отрицательный баланс ВЭС будет нарастать до минимума 16 млрд., затем нарастая к 2036 г. = 0 (! еще более длинные деньги !) но к 2050 г. составит 17 млрд. ) В случае ВЭС – источник погашения отрицательного баланса – распределение прибыли от экспорта газа О надбавках !!!. Справедливаянадбавка за эл.энергию ВЭС = российской цене замещенного газа, действующая весь срок службы ВЭС (20 лет): позволяет окупить ВЭС за 11 – 13 лет и заставляет хозяина ВЭС максимально использовать ее технические возможности и ресурс.

Слайд 22. Энергетический, экологический, экономический, социальный эффекты проекта 30 ГВт 2020 г г. Суммарная мощность ВЭС 7 ГВт 30 ГВт К ИУМ ВЭУ 28% 30% Годовая выработка электроэнергии 17,5 ТВт·ч 79 ТВт·ч Доля в балансе электроэнергии 1,3% 4,6% Замещение газа 6 млрд.м 3 27 млрд.м 3 Стоимость замещенного газа в РФ сегодня 440 млн. 2,0 млрд. Стоимость замещенного газа в России 800 млн. 3,6 млрд. Экспортная стоимость замещенного газа 1,5 млрд. 6,8 млрд. Сокращение выбросов СО 2 9,6 млн.т 43,5 млн.т Стоимость выбросов СО 2 (по 20 /т) 192 млн. 870 млн. В силу экономической заинтересованности в долгосрочной перспективе основную организационную и финансовую роль в создании отрасли ВИЭ должны сыграть Государство и крупные компаниями ТЭК, добывающие и экспортирующие топливо, и прежде всего такие, как ГАЗПРОМ, ЛУКОЙЛ и др.

Слайд 23. Перспективные районы и возможные объемы использования ВЭС в РФ до 2020 г.

Слайд 24. Перспективные районы размещения ВЭС (предложение к Генсхеме размещения ВЭС РФ).

Слайд 25. Перспективные районы размещения ВЭС (предложение к Генсхеме размещения крупных ВЭС в России).

Автор убежден в том, что реализация предлагаемой Генсхемы размещения крупных ВЭС в России и создание на ее основе крупномасштабной отечественной ветроэнергетической отрасли технологически и организационно возможны и экономически эффективны для Государства, бизнеса, всего сегодняшнего населения страны и последующих поколений россиян. НИЦ АТМОГРАФ обладает информацией, методиками и технологиями для разработки, технико-экономического обоснования и практической реализации государственных, региональных и отраслевых программ и отдельных проектов внедрения ВИЭ и готов активно участвовать в создании крупномасштабной отечественной отрасли ветроэнергетики. Спасибо за внимание. Будем рады сотрудничеству. Тел./факс: ,