Концепция демонстрационных зон высокой энергоэффективности систем комплексного энергообеспечения агрогородков с использованием местных и возобновляемых энергоресурсов в АПК Беларуси Академик Герасимович Леонид Степанович, доктор техн. наук Дашков Владимир Николаевич, канд. физ.-мат. наук Костюкевич Сергей Борисович Институт энергетики НАН Беларуси Минск – 2015 г.

Задание ГПНИ Республики Беларусь » Энергобезопасность, энергоэффективность и энергосбережение, атомная энергетика» на гг., гос.рег Разработка и исследование демонстрационных зон высокой энергоэффективности с использованием местных и возобновляемых энергоресурсов для комплексных систем энергообеспечения агрогородков Беларуси Научный руководитель академик докт. техн. наук Л.С. Герасимович Институт энергетики НАН Беларуси

Особенности демонстрационных зон высокой энергоэффективности в РБ «Инструкция о порядке создания и функционирования демонстрационных зон высокой энергоэффективности Республики Беларусь» утверждена СМ РБ Демонстрационные зоны (ДЗ) представляют собой … совокупность проектов, осуществляемый в масштабах … ограниченной территории, в которых создаются благоприятные условия для получения и демонстрации совокупного эффекта … по приоритетным направлениям энергосбережения, концентрации ресурсов производственного и научно-технического потенциала, накопленного зарубежного и отечественного опыта, проведения широкомасштабной информационно- пропагандистской деятельности среди специалистов и общественности по демонстрации на практике преимуществ внедрения энергосберегающих технологий, оборудования, изделий и материалов. Неопределенности в решении отдельных проблем настоящей «Инструкции …» в АПК: 1. отсутствие экономической заинтересованности юридических лиц (заказчиков) в создании ДЗ; 2. отсутствие организационно-хозяйственных и экономических требований к масштабам и системе пилотных проектов, и в частности, с использованием местных энергоресурсов, включая возобновляемые; 3. Отсутствие системы критериев оценки ДЗ и перспективности дальнейшего тиражирования проектов высокой энергоэффективности и др.

Цель исследования Разработка методологеи концептуального проектирования научно обоснованной системы демонстрационных зон высокой энергоэффективности (ДЗВЭ) в АПК Беларуси, обеспечивающих принятие рациональных решений по реализации типовых систем комплексного энергообеспечения агрогородков (СКЭОА) с использованием местных энергоресурсов, включая возобновляемые (МВЭР) 4

Концептуальное проектирование ДЗВЭ - это научная деятельность по исследованию концептуальных моделей прообраза создаваемой ДЗВЭ с использованием МВЭР на основе исходной информации, системы требований, критериев оценки и представлений о предметной области, необходимых для принятия инновационных решений.

Концептуальные основы методологеи ДЗВЭ в АПК Беларуси Обоснование представительных кластеров агрогородков и структур гибридных конверсионных энергоустановок для ДЗВЭ Обоснование системы критериев значимости и требований к ДЗВЭ Создание информационной базы МВЭР и банка знаний конверсионных установок для ДЗВЭ Программное обеспечение концептуального проектирования и моделирования ДЗВЭ в СКЭОА с МВЭР Имитационное моделирование ДЗВЭ Научный отчет и технические требования на проектирование ДЗВЭ

Агрогородок – территориально-хозяйственное образование, включающее благоустроенный населённый пункт с социальной инфраструктурой, обеспечивающий Государственные социальные стандарты проживающему в нём населению, жителям прилегающих сельских поселений и трудовые ресурсы для выполнения производственных задач сопряжённой градообразующей аграрной сферы АПК Беларуси

Карта размещения и развития агрогородков в Республике Беларусь

Разновидности производственной градообразующей сферы агрогородков Многоотраслевое аграрно-промышленное предприятие на площади с.х. угодий и более тыс. га. Специализированные: - товарно-молочные комплексы и по откорму КРС, - свиноводческие комплексы, -.птицефабрики, -тепличные комбинаты, С наличием цехов по переработке с.-х. продукции. С наличием двух и более населенных пунктов и одним агропромышленным предприятием. 9

Структура и диапазон значений показателей многоотраслевых с.х. предприятий агрогородков (пример Могилевской обл.) Количество проживающих в агрогородке до 200 чел.от 200 до 500 чел. от 500 до 1000 чел. более 1000 чел Площадь пашни в хозяйстве до 2000 гаот 2000 до 3000 га от 3000 до 4000 га более 4000 га Потребление электроэнергеи в хозяйстве до 300 тыс. к Вт*ч от 300 до 500 тыс. к Вт*ч от 500 до 1000 тыс. к Вт*ч более 1000 тыс. к Вт*ч Потребление дизельного топлива в хозяйстве до 200 тонет 200 до 300 тонн от 300 до 400 тонн более 400 тонн

Принципы отбора базовых с.-х. предприятий для проектирования ДЗВЭ Необходимо учитывать : 1. уровень централизованного энергообеспечения базовых предприятий в регионах; 2. природно-климатические условия и перспективная специализация хозяйственно-экономической деятельности базовых предприятий; 3. технически реализуемый потенциал местных энергоресурсов, включая возобновляемые, в регионе; 4. приоритетный ряд критериев значимости и требований для отбора системы базовых предприятий и кластеров гибридных систем энергоустановок с использованием ВИЭ для каждого региона 11

Объект исследований 60 агрогородков с передовыми агропромышленными предприятиями АПК, выделенных (в соответствии с Протоколом Президента Республики Беларусь, 2003 г.) в качестве демонстрационных объектов для решения вопросов повышения эффективности с.-х. пр-ва по примеру эталонных базовых хозяйств 12

Карта 60 базовых с.-х. предприятий АПК Беларуси

Хозяйственно-экономические показатели базовых с.х предприятий (пример Брестской обл.,2012 год) п/п Наименование Район Валовая продукция с/х в сопоставимых ценах, всего, млн. руб Среднегодо вая численность работников, занятых в с/х производств е, чел Всего с/х угодий Поголовье (по коду), голов (тыс. голов для кур) Получ ено навоза, т гектары балло- гектары, га Брестская область 1СПК «Остромечево»Брестский КСУП «Племзавод «Закозельский» Дрогичинский СПК "Восходящая Заря"Кобринский СПК "Жеребковичи"Ляховичский СПК "Ляховичский"Ляховичский ОАО "Агро-Колядичи"Пружанский СПК "Полесская Нива"Столинский СПК "Федорский"Столинский

Годовой расход энергоресурсов базовых с.-х. предприятий (пример Брестской обл., 2012 год) п/п Наименование базовых с.- х. предприятий Район Расход энергетических ресурсов на производственные цели дизельного топлива, т/т у.т./% бензина, т/т у.т./% электроэнергеи, МВт- ч/т у.т./% теплоэнер геи, Гкал/т у.т./ % природного газа, 10 3 ×м 3 /т у.т./% всег о, т у.т. Брестская область 1СПК «Остромечево»Брестский 1465/2134,3 /54,9 203/290,9/ 7,5 3308/406,3 /10,5 2685/383,6 /9,9 584/671,7/ 17,4 3886,8 2 КСУП «Племзавод «Закозельский» Дрогичинс кий 396/576,9/7 1,1 32/45,9/5,7 616/75,7/9, 3 98/112,7/1 3,9 811, 2 3СПК "Восходящая Заря" Кобрински й 754/1098,5/ 46,1 78/111,8/4, /429,9 /18 647/744,2/ 31,2 2384,4 4СПК "Жеребковичи" Ляховичск ий 993/1446,7/ 77,2 139/199,2/ 10,6 1864/229/1 2,2 1874,9 5СПК "Ляховичский" Ляховичск ий 593/863,9/8 3,3 63/90,3/8,7679/83,4/8 1037,6 6ОАО "Агро-Колядичи" Пружански й 1052/1532,6 /82 33/47,3/2,5 1416/173,9 /9,3 101/116,2/ 6, СПК "Полесская Нива" Столински й 171/249,1/5 1,9 60/86/17,9 992/121,9/ 25,5 164/23,4/4, 9 480, 4 8СПК "Федорский" Столински й 1520/2214,5 /83,6 91/130,4/4, /304,3 /11,5 2649,2 15

Кластеризация базовых с.-х. предприятий по микро индексу природно-климатических условий (в среднем, за 5 лет) Группа природно- климатических условий Микроиндекс природно- климатических условий Количество хозяйств в группе, ед. А - лучшие более 0, В - хорошие 0, , С - средние 0,5000-0, Б - ниже среднего 0, ,49998 Е - плохиеменее 0,

Критерии значимости для обоснования ДЗВЭ 1. Ресурсная значимость (технический потенциал местных энергоресурсов) 2. Экономическая значимость (себестоимость и средняя цена производства электрической и тепловой энергеи с использованием местных энергоресурсов) 3. Социальная значимость (создание дополнительных рабочих мест; содействие развитию местной промышленности, обеспечение социальных стандартов, привлечение и закрепление квалифицированных специалистов в аграрную сферу) 17

Критерии значимости для обоснования ДЗВЭ (продолжение слайда) 4. Внеэнергетическая значимость (технологический эффект и дополнительный доход от производства с.-х. продукции, и др.) 5. Бюджетная значимость (поступление налогов в местный и республиканский бюджет; содействие развитию местной промышленности и предпринимательской деятельности и т.д.) 18

Критерии значимости для обоснования ДЗВЭ (продолжение слайда) 6. Энергобезопасная значимость (технический потенциал местных и объемы замещения импортируемых энергоресурсов, надежность энергоснабжения, снижение потерь энергеи в сетях и др.) 7. Интегральный критерий значимости - основан на системном учете разработанных критериев значимости и определяется следующей системой требований 19

Система требований к ДЗВЭ в СКЭОА 20

Концептуально-организационные сценарии региональных кластеров ДЗВЭ Технико-реализационный Организационно-производственный Маркетинговый Инвестиционный Кадровый Институционально-организационный Можно выделить три вектора построения кластеров: 1- «сверху вниз», 2- «снизу вверх» и 3- «смешанный» вариант

Кластеры гибридных систем конверсионных установок с использованием местных энергоресурсов Концептуально выделены следующие кластеры гибридных энергосистем, состоящих из установок : ДГ, ВЭУ, ФЭС, мГЭС, ТН, БГУ, СК. : двойной гибрид (ДГ+ВЭУ или ДГ+ФЭС или ДГ+ мГЭС или др. сочетания); трио-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС) или (ДГ+ ВЭУ+мГЭС или др. сочетания); квадро-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС+мГЭС или др. сочетания); пента-кластер (ДГ +ВЭУ +ФЭС+мГЭС+ ТН+ БГУ сикстет-кластер (ДГ+ ВЭУ+ФЭС+мГЭС+ТН+БГУ); септ-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС+мГЭС+ТН+БГУ+СК). 22

Результаты анализа эксплуатационных исследований биогазовых когенерационных установок в АПК Беларуси недостаточная биотехнологическая оценка сырьевой базы (не учитываются вид и количество подстилочного материала в навозе; используется не контролируемый гидросмыв навозных стоков, что приводит к наличию в нем песка и инородных частиц размером более 10 мм); несоблюдение технологических регламентов по составу (смесь субстрата составляется без учета рекомендуемых значений) и подаче (не выдерживается по времени и периодичности) субстрата; не учитывается и не анализируется логистика доставки сырья к БГК; отсутствие стационарных и мобильных лабораторий контроля качества сырья; неэффективно используется тепловая энергия, вырабатываемой когенерационным блоком; не предусматривается поэтапное строительство и ввод в эксплуатацию БГК большой мощности; отсутствуют региональный технический сервис и подготовленные специалисты для выполнения технического обслуживания и ремонта оборудования; отсутствует опыт организации региональных образовательных центров для специалистов аграрного сектора

Результаты исследования информационной базы МВЭР в Беларуси Предоставленные данные Кадастра ВИЭ Миприроды РБ могут служить только ориентиром для: – обоснования предварительного выбора территориального размещения демонстра- ционных зон в РБ; – оценки потенциала размещенных источнков ВИЭ; – учета потенциала действующих энерго- установок, использующих ВИЭ, в качестве демонстрационных объектов

Задачи создания специализированных баз данных и банка знаний Для повышения качества и ускорения процессов концептуального проектирования и моделирования необходимо создание специализированной базы данных агрогородков и банка знаний конверсионных установок, обеспечивающих запросы проектной практики по созданию ДЗВЭ и последующего типового проектирования и реконструкции СКЭОА в АПК Бедаруси

Сервер База Данных Веб-сайт для редактирования и наполнения БД Программа обработки данных «ENPEP» Другие приложения, использующие БД Состав и структура программного комплекса Пользователи базы данных Администрирование базы данных Программа обработки данных «АРЭП» Первичные данные обследования агрогородка Нормативно - правовая база Работа экспертов

Презентация книги диплом Международной ассоциации Академий наук Энергоэффективность аграрного производства / В. Г. Гусаков [и др.]; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т экономики; Ин-т энергетики; под общ. ред. академиков В. Г. Гусакова, Л. С. Герасимовича. – Минск : Беларус. навука, –776 с. Энергоэффективность аграрного производства / В. Г. Гусаков [и др.]; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т экономики; Ин-т энергетики; под общ. ред. академиков В. Г. Гусакова, Л. С. Герасимовича. – Минск : Беларус. навука, –776 с. Энергоэффективность аграрного производства / В. Г. Гусаков [и др.]; Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т экономики; Ин-т энергетики; под общ. ред. академиков В. Г. Гусакова и Л. С. Герасимовича. – Минск : Беларус. навука, –776 с.

Обобщенные результаты концептуального моделирования СКЭОА С учетом тренда цен на различные энергоресурсы при расчетном сроке эксплуатации энергсистемы агрогородков в течение 20 лет и сроке окупаемости до 5- ти лет, целесообразно: 1. Сооружение централизованных автономных биогазовых комплексов, принадлежащих предприятию (или за счет средств специальной энергокомпании, на арендуемой производственной территории агрогородка): с когенерационной установкой и продажей электроэнергеи государственной энергосистеме, а тепловой - потребителям агрогородка; с газоразделительным оборудованием и автогазозаправочной станцией и продажей биогаза различным энергопотребителям.

Обобщенные результаты концептуального моделирования СКЭОА (продолжение) 2. Сооружение собственных автономных фотоэлектро- станций (ФЭС) на крышах: производственных помещений и зданий жилищно-коммунальной сферы (или аренда этих площадей энергокомпаниям- собственникам этих станций, в т. ч. иностранным). 3. Индивидуальные автоматизированные комплексные энергосистемы зданий и усадеб, включая котлы на различных видах ТЭР, фотоэлектрические батареи, солнечные гелиоколлекторы, тепловые насосы, например,VIESSMANN и других иностранных фирм. 4. Ускоренное развитие НИОКР в области создания отечественного полнокомплектного автоматизирован- ного энергооборудования с использованием МВЭР. 5. Организация развитого регионального технического сервиса энергооборудования в агрогородках.

Требования к концепт-проектам демонстрационных зон высокой энергоэффективности 1. Высокая энергоэффективность (отношение приращения добавочной стоимости с.-х. пр-ва к приращению энергозатрат больше 1,0). 2. Снижение стоимости оплаты конечной энергеи для населения 3. Обеспечение минимальных социальных стандартов жилищно- коммунального сектора 4. Обеспечение демонстрационной зоной энергобезопасности и надежности энергообеспечения агрогородка 5. Использование местных энергоресурсов в объеме не ниже 20-25% от общего использования энергоресурсов в агрогородке 6. Срок окупаемости проектов демонстрационной зоны не более 5-6 лет 7. Сочетание в одном регионе демонстрационных зон с различными кластерами гибридных систем конверсионных энергоустановок 8. Иные требования, обусловленные критериями значимости для создания демонстрационных зон. 30

Принципы концептуальных исследований изложены в статье Герасимович Л.С. Принципы создания демонстрационных зон высокой энергоэффективности с использованием местных и возобновляемых ресурсов в системе комплексного энергообеспечения агрогородков /Л.С. Герасимович [и др.]. Энергетическая стратегия. 6, 2014

Благодарим за внимание! ВОПРОСЫ, КОММЕНТАРИИ, СУЖДЕНИЯ конт. тел