Методические рекомендации по развитию гарантированного электроснабжения удаленных сельских поселений и объектов агропромышленного комплекса Волгоградской области на базе возобновляемых источников (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСЩЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Утверждаю

Ректор ФГБОУ ВПО ВолГАУ

Член-корр. РАСХН, профессор

_____________

«__»____________2013г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по развитию гарантированного электроснабжения удаленных сельских поселений и объектов агропромышленного комплекса Волгоградской области на базе возобновляемых источников

Исполнители:

Волгоград 2013

Методические рекомендации состоят из четырех глав, в том числе 5 таблиц и 6 рисунков и двух приложений, изложенные на 85 страницах компьютерного текста.

Ключевые слова: потенциал для возобновляемой энергетики региона, структура построения автономной ситсемы электроснабжения на базе ВИЭ.

Целью являлось: Провести оценку энергетического потенциала возобновляемых источников энергии по регионам области и предложить структуру построения систем электроснабжения потребителей на базе ВИЭ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………….4

1. Электроснабжение предприятий и сельхозтоваропроизводителей в Волгоградской области ……………………………………………………………5

2. Возможность автономного электроснабжения на базе ВИЭ сельхозтоваропроизводителей Волгоградской области ………………………….8

3. Выбор структуры построения автономной системы электроснабжения на базе ВИЭ …………………………………………………………………………………14

4. Методика расчета и выбора элементов системы на базе ВИЭ комбинированного энергетического комплекса для автономного энергоснабжения поселений и объектов АПК …………………………………...15

5. Методика расчета и выбора биогазовых установок ……………………….…..19

Приложения …………………………………………………………………..….…22

1. Оценка потенциала возобновляемой энергетики Волгоградской области ………………………………………………….……...….23

2. Ферма крупного рогатого скота крестьянского хозяйства на 100 голов мясного направления с системой автономного энергобеспечивания 62

Основная цель развития энергетической базы сельскохозяйственного производства России – устойчивое и эффективное энергообеспечение села, сопровождающееся снижением энергоёмкости производимой продукции, и, следовательно, её себестоимости, созданием комфортных социально-бытовых условий жизни на сельских территориях.

Стратегия энергетической политики в АПК предопределяет совершенствование топливно-энергетической структуры, освоение новых видов энергии, разработку и применение энергосберегающих технологий и техники, внедрение системы рационального обеспечения топливом и электроэнергией технологических процессов и быта населения.

Существенная часть территории России имеет очень низкую плотность населения, и подключать эти районы к крупным энергетическим системам в настоящее время экономически нецелесообразно. Сегодня более десяти миллионов Россиян, живущих на удаленных от централизованного электроснабжения поселках, сельских поселениях и воинских частях, получают электроэнергию от автономных дизель-электрогенераторов, что приводит к серьезному завышению тарифов и оплаты за электроэнергию.

Современный уровень развития сельскохозяйственной отрасли и состояние ее сырьевой базы требуют принципиально нового подхода к решению проблемы использования вторичных и возобновляемых ресурсов энергетики. Основными достоинствами ВИЭ считают: неисчерпаемость источников; экономическая безопасность (единовременные затраты, минимальный риск); независимость от роста тарифов; минимальные затраты на обслуживание; прямая экономия постоянных затрат на энергоносители; перспективность использования в с/х; высокое качество вырабатываемой энергии; полная автономность; модульность конструкции; удобство и комфорт; долговечность и экологичность.

Житель сельских территорий сталкивается с целым рядом проблем, в первую очередь связанными с электроснабжением, а это: скачки напряжения (или пониженное напряжение); регулярные отключения электроэнергии; аварийное состояние инфраструктуры; высокая стоимость подведения коммуникаций и плата за технологические присоединения; отсутствие взаимопонимания с местными энергосбытовыми компаниями (невозможность переноса долга за электроэнергию на момент получения расчета за выращенную продукцию). Поэтому для энергообеспечения удаленных потребителей в децентрализованной зоне энергоснабжения, а также других потребителей, где не эффективно строительство централизованных систем электроснабжения, перспективно использование возобновляемых источников и оборудования на их основе. В первую очередь, это касается ряда фермерских хозяйств, пастбищного животноводства, промысловых бригад, сельского подворья, пасек, садовых участков и др. Использование энергии возобновляемых источников позволит экономить традиционные дефицитные энергоресурсы и улучшать экологию производства.

1. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ И СЕЛЬХОЗТОВАРОПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ В ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Качество жизни и эффективность производства продукции напрямую зависит от обеспечения энергией коммунального и производственного секторов экономики страны. Особенно важно это для сельских поселений и территорий, где при производстве сельскохозяйственной продукции тратится существенная доля энергоносителей.

Необходимость роста сельскохозяйственного производства в современной России определена Доктриной продовольственной безопасности РФ. Критерием оценки уровня продовольственной безопасности является удельный вес отечественной сельскохозяйственной продукции и продовольствия в общем объеме внутреннего рынка продуктов, имеющим следующие значения в отношении: зерна – не менее 95%; сахара – не менее 80%; растительного масла – не менее 80%; мяса и мясопродуктов – не менее 85%; молока и молокопродуктов – не менее 90%; рыбной продукции – не менее 80%; картофеля – не менее 95%. На 2010 г. импорт продуктов продовольствия в России составляет 40-60%.

В качестве объективных критериев достижимого потенциала сельхозпроизводства в производства зерновых в субъектах РФ приняты посевные площади и урожайность 1990 г., а в животноводстве – поголовье скота в 1990 г. Средние же базовые показагг. значительно уступают принятым критериям в подавляющем большинстве субъектов РФ, в том числе в Волгоградской области.

Важнейшей составляющей индустриализации и конкурентоспособности сельского хозяйства является его энерговооруженность и энергоэффективность, а также тарифы на электроэнергию. При действовавших в 2007 г. ценах на энергоносители их доля в себестоимости основных видов сельхозпродукции составляла: по мясу до 9% (говядина) и 21% (свинина), по молоку – до 17%, по яйцу – до 28%, по зерновым – до 23%. К 2010 г. после примерно на 25-30%-ного повышения цен на электроэнергию и газ, доля энергозатрат в себестоимости основных видах сельхозпродукции возросла, по мясу до 12-26%, по молоку – до 20-21%, по яйцу – до 33-35%, по зерновым – до 27-29% (в 1985–1990 гг. эти показатели не превышали 7-10%).

Увеличение же выпуска продукции АПК требует дополнительных (отсутствующих в настоящее время в стране) и весьма значительных затрат электроэнергии.

За последние 15…20 лет в Волгоградской области наблюдается сокращение крупных предприятий и хозяйств производящих сельскохозяйственную продукцию. Так их количество за этот период сократилось почти в пять раз, но при этом следует отметить, что небольшие сельскохозяйственные и фермерские хозяйства продолжают достаточно эффективно функционировать и производить сырье и продукцию. Так как точного учета потребления электроэнергии мелкими крестьянскими хозяйствами не ведется, а сама потребность списывается зачастую на сельское население, то при существующем снижении потребления электрической энергии крупными сельхозтоваропроизводителями, у мелких хозяйств и сельского населения потребление увеличивается (см. рисунок 1).

Рис. 1. Потребление электрической энергии сельскохозяйственными потребителями и сельским населением Волгоградской области

Электроснабжение сельских потребителей и территорий в Волгоградской области осуществляют две сетевые организации – и филиал «Волгоградэнерго» МРСК-Юга. Протяженность сетей, в том числе и по сельской местности, доставляющих электрическую энергию до потребителей, а это сети 10-6-0,4 кВ, в Волгоградоблэлектро – составляет 7500 км, в Волгоградэнерго – 36042 км. При такой протяженности сетей и разобщенности потребителей в сельской местности, существуют реальные проблемы с потерями электроэнергии, и в первую очередь коммерческими, строительством новых линий и подстанций. Так фактические потери электроэнергии в 2012 году по составили 201,306 млн. кВт·ч, а в относительном выражении 16,291%, а в филиале «Волгоградэнерго» МРСК-Юга в 2012 году планируется – 204,45 млн. кВт·ч и 14,27% соответственно.

Большая протяженность, разветвленность, малые мощности и объемы потребляемой электроэнергии, необходимость значительных капитальных и эксплуатационных затрат являются серьезными факторами, определяющими необходимость поиска удешевления систем централизованного электроснабжения за счёт снижения металлоемкости и расхода других материалов на их сооружение и эксплуатацию или же за счет внедрения генерирующих мощностей, в том числе и на базе возобновляемой энергии и вторичных ее источников. Разработка системы, направленной на повышение надежности электроснабжения удаленных сельскохозяйственных потребителей является актуальной, представляет научный и практический интерес.

Во многих населенных пунктах есть развитая централизованная электрическая сеть, но большинство этих сетей ветхи, особенно в отдаленных районах и находятся на грани разрушения и в связи с этим происходят частые аварии в сетях и наблюдаются перерывы в электроснабжении. Для обеспечения надежного электроснабжения созданы ряд автономных гибридных установок на базе ветроэнергетических и фотоэнергетических, для решения проблем в электроснабжении. Они обеспечены всем необходимым оборудованием и комплектующими, для того чтобы организовать бесперебойное электро - и теплоснабжение. Существуют автономные энергосистемы, которые способны работать не только автономно, но и параллельно с центральными электросетями. Наиболее предпочтительными в этом плане являются взаимодействие гибридных систем, состоящими из ветрогенератора и фотоэнергетической станции, а также дизельгенератора или бензогенератора или газогенератора.

Анализ состояния с энергообеспечением в АПК области свидетельствует, что достаточно весом вклад в общий продукт сельхозтоваропроизводителей, оказывают небольшие фермы, чабанские точки, крестьянские хозяйства, которые по ряду причин оказались не обеспеченными централизованным электроснабжением. В качестве примера можно привести ведение животноводческой отрасли в Заволжских районах, и в частности в Палласовском. При этом выращиваемая здесь продукция обладает высокими потребительскими свойствами, скот нагуливается на экологически чистых территориях. Наличие электрической энергии в таких хозяйствах реально приведет к увеличению энергообеспечения и снижению энергоемкости при производстве сырья и готового к употреблению продукта.

2. Возможность автономного электроснабжения на базе ВИЭ сельхозтоваропроизводителей ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Волгоградская область обладает высоким потенциалом для увеличения объемов производства продукции растениеводства и животноводства. В АПК региона функционируют более 350 сельхозпредприятий, около 11,6 тыс. крестьянских (фермерских) хозяйств, 247,2 тыс. личных подворий, а также имеется 315,5 тыс. садоводческих участков. Следует отметить, что в области достаточно высока доля личных подсобных и фермерских хозяйств, находящихся в удалении от централизованных энергосистем. Обеспечение их электрической энергией сталкивается с рядом серьезных проблем, которые связаны с высокими капитальными затратами на технологическое присоединение к общественным электрическим сетям, строительно-монтажные и проектные работы при сооружении линий электропередач, эксплуатационными расходами и значительными потерями при транспортировке электроэнергии. Но в тоже время сельскохозяйственная продукция, производимая на этих удаленных фермах и точках, востребована на рынке, как продукция, выращенная в экологически чистых районах с улучшенными потребительскими свойствами. С появлением постоянного источника электроэнергии в хозяйствах появляются новые перспективы развития: возможно увеличение поголовья скота, применение современных технологий и оборудования при производстве и переработке мясомолочной продукции и т. д. Для электроснабжения сельхозпроизводителей, по специфике своего производства удаленно расположенных от линий электропередач и крупных поселений, в настоящее время широко применяются дизельные и бензиновые генераторы. Однако данное технологическое решение по энергообеспечению не лишено недостатков, к которым следует отнести необходимость завоза топлива, высокие эксплуатационные издержки, рост цен на дизельное топливо. В таблице приведены данные по тарифам на электроэнергию, вырабатываемую дизельной электростанцией (ДЭС).

Республика, область	Тариф на электроэнергию, вырабатываемую ДЭС (без учета НДС), руб./кВт·ч
Республика Алтай	14,61
Амурская область	14,48
Волгоградская область	13,49

Современный уровень развития сельскохозяйственной отрасли и состояние ее сырьевой базы требуют принципиально нового подхода к решению проблемы ее энергообеспечения, в том числе за счет использования традиционных и возобновляемых источников энергии.

Использование энергии возобновляемых источников позволит экономить традиционные дефицитные энергоресурсы и улучшить экологию производства. Потенциал региона в области возобновляемой энергетики достаточно высок.

Солнечная энергия

Общая продолжительность солнечного сияния на территории области изменяется от 4218,6 ч в год в северной ее части и увеличивается до 4460 ч в Волго-Ахтубинской пойме и Заволжье. Наибольшая продолжительность солнечного сияния приходится на летние месяцы с сухой и малооблачной погодой. Зимой в результате преобладания пасмурной погоды и короткого дня продолжительности солнечного сияния резко сокращается.

Таблица Данные интенсивности и продолжительности солнечной радиации на территории Волгоградской области

Название населенного пункта	Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность, кВт·ч/м2 в год	Продолжительность солнечного сияния, часов в год	Альбедо поверхности, среднемес.
Алексеевская	1200,9	4463,6	0,25
Быково	1244,7	4460,3	0,24
Волгоград	1273,9	4456,6	0,22
Даниловка	1215,5	4218,6	0,26
Елань	1200,9	4466,1	0,25
Жирновск	1215,5	4463,3	0,26
Иловля	1226,4	4462,1	0,24
Камышин	1215,5	4465,5	0,26
Киквидзе	1200,9	4463,3	0,25
Котельниково	1262,9	4462,1	0,21
Котово	1215,5	4432,0	0,26
Кумылженская	1226,4	4461,8	0,24
Ленинск	1273,9	4457,2	0,22
Михайловка	1200,9	4463,3	0,25
Нехаевский	1244,7	4460,3	0,24
Николаевск	1215,5	4463,3	0,26
Новоаннинский	1200,9	4460,3	0,25
Новониколаевский	1200,9	4467,0	0,25
Октябрьский	1266,6	4461,8	0,21
Ольховка	1244,7	4461,8	0,24
Палласовка	1299,4	4462,7	0,23
Рудня	1215,5	4468,8	0,26
Светлый яр	1273,9	4459,4	0,22
Серафимович	1226,4	4462,4	0,24
Средняя Ахтуба	1273,9	4459,4	0,22
Старая Полтавка	1303,1	4460,3	0,23
Суровикино	1252,0	4458,5	0,23
Урюпинск	1200,9	4465,8	0,25
Фролово	1226,4	4460,0	0,24
Чернышков	1252,0	4457,2	0,23

Таблица Число дней без солнца в некоторых населенных пунктах Волгоградской области