Экономическая часть. 
Определение параметров электростанции

Перспективы реализации гидрои ветроэнергопотенциала в Беларуси

В настоящее время мала гидроэнергетика как область энергетического строительства переживает в Беларуси уже третий виток в истории своего развития.

Начало использования энергии рек Беларуси можно отнести к XII—XIII вв. Это было связано со строительством водяных мельниц.

Массовое строительство гидроэлектростанций, в основном малых было начато с 1935 г. Ряд гидростанций был создан путем реконструкции бывших мельниц. При этом водяные турбины с низким коэффициентом полезного действия заменялись на новые. К началу 40-х годов XX века на территории Беларуси насчитывалось 1094 гидросиловых установок с суммарной мощностью около 15 тыс. кВт. В основном это были водяные мельницы, реже гидроэлектростанции малой мощности.

В первые годы после войны многие гидроэлектростанции были восстановлены. В 1954 г. Дала ток самая крупная на то время в Беларуси Осиповичская ГЭС (р. Свислочь, Днепр) мощностью 2250 кВт, на которой установлено три гидроагрегата фирмы «Фойт» (Австрия). Эта станция работает по сей день.

Всего в Беларуси к концу 1956 г. Насчитывалось 162 гидроэлектростанции общей установленной мощностью 11 854 кВт.

Однако по мере развития централизованного энергоснабжения и строительства крупных тепловых электростанций более 95% действующих малых ГЭС были выведены из эксплуатации и демонтированы. При этом основная часть малых ГЭС была ликвидирована из-за высокой себестоимости вырабатываемой электроэнергии и трудностей эксплуатации, и только немногие более совершенные и крупные ГЭС были подключены к энергосистеме.

На начало 1991 г. на территории Республики Беларусь действовало всего шесть малых ГЭС при суммарной мощности 6 тыс. кВт: Клястицкая (р. Нища, Зап. Двина), Волпянская (р. Россь, Неман), Гезгальская (р. Молчадь, Неман), Осиповичская (р. Свислочь, Днепр), Тетеринская и Чигиринская (р. Друть, Днепр).

В конце 80-х — в начале 90-х гг. как во всем мире, так и в нашей республике начался третий этап развития малой гидроэнергетики, обусловленный главным образом задачами экономии органического топлива и повышения экологической эффективности возобновляемых, в первую очередь гидроэнергетических, ресурсов. Кроме того, современные достижения техники в области автоматики и средств управления позволяют преодолеть определенные недостатки, свойственные ранее действующим малым ГЭС, обеспечить их полную автоматизацию и улучшить показатели рентабельности за счет существенного сокращения эксплуатационных затрат.

В Беларуси насчитывается более 20,8 тыс. рек и ручьев общей протяженность. 90,8 тыс. километров. Их суммарный сток составляет 58 кубических километров. К наиболее крупным рекам относятся Днепр, Неман, Припять, Западная Двина, Сож, Березина.

По центру Беларуси проходит водораздел между бассейнами Балтийского и Черного морей (примерно 45 процентов балтийского речного стока, 55 процентов черноморского). Реки у нас только рождаются, они не так многоводны, поэтому получить на ГЭС относительно большие мощности невозможно без образования крупных водохранилищ.

В настоящее время в стране работает более 40 малых ГЭС общей установленной мощностью около 16 000 кВт.

За последние годы было принято несколько программ строительства ГЭС в Беларуси. В соответствии Государственной программой строительства в 2011;2015 гг. гидроэлектростанций в Республике Беларусь ставится задача в 2011;2015 гг. 33 гидроэлектростанций общей мощность. 102,1 МВт. В их числе четыре крупных ГЭС на реках Неман и Западная Двина суммарной мощностью 99 МВт.

В рамках государственной программы подходят к окончанию строительство Гродненской ГЭС мощность. 17 МВт, построено несколько малых ГЭС мощностью до 1 МВт. Начинается строительство Полоцкой ГЭС на р. Западная Двина мощность. 22 МВт. Планируется ввод Немновской ГЭС (20 МВт) и Витебской ГЭС (40 МВт).

В случае успешного выполнения программы с учетом ежегодной выработки электроэнергии на существующих ГЭС производство электроэнергии на ГЭС Беларуси к 2015 году будет составлять порядка 510 млн кВт-ч.

До 2020 года намечено строительство ряда новых крупных ГЭС на реках Днепр и Западная Двина. Среди них Бешенковичская ГЭС (30 МВт), Оршанская ГЭС (5,7 МВт), Речицкая ГЭС (4,6 МВт), Верхнедвинсая ГЭС (20 МВт), Школвская ГЭС (4,9 МВт), Могилевская ГЭС (5,1 МВт). С вводом их в эксплуатацию годовая выработка электроэнергии ГЭС может составить 860 млн. кВт-ч.

В ближайшие 10 лет достаточно реально сооружение ряда малых ГЭС на существующих водохранилищах, на притоках основных рек (Неман, Западная Двина, Днепр), а также на промышленных водосбросах, в частности, на очистных сооружениях. В государственной программе указано более 70 возможных мест размещения таких малых ГЭС.

Проведенные исследования показали, что для большинства ГЭС число часов использования максимума установленной мощности лежит в пределах 4500−5000 ч/год.

Запроектированные и построенные ГЭС относятся к низконапорным, и поэтому удельная стоимость, то есть стоимость, приходящаяся на 1 кВт установленной мощности, объективно не может быть низкой. Последние по времени проработки указывают на увеличение удельной стоимости до 5−6,5 тыс. долларов США/кВт.

Если рассмотреть вопрос срока службы ГЭС, то при хорошем уровне обслуживания сооружений гидроузла и оборудования, а также при установке качественного оборудования срок работы ГЭС может превысить 50−60 лет (например, упомянутая выше действующая Осиповичская ГЭС на р. Свислочь).

Одним из дальнейших направлений развития гидроэнергетики Беларуси может стать строительство гидроаккумулирующей электростанции. На протяжении последних десятилетий этот вопрос прорабатывался специалистами не один раз, намечено несколько перспективных площадок. При определенных сценариях развития генерирующих мощностей объединенной энергосистемы Беларуси строительство ГАЭС может оказаться самым эффективным решением.

Наметились положительные сдвиги и в ветроэнергетическом направлении использования местных энергоисточников. Как и во всех странах Европы, в прошлые века ветряные мельницы строились в Беларуси повсеместно. К сожалению, строительство современных ВЭУ в Беларуси неоправданно замедляется. Это происходит в наибольшей степени по субьективным и организационным причинам.

Реальный длительный опыт внедрения ВЭУ — это опыт, полученный в результате сооружения двух ВЭУ в поселке Занарочь Минской области. Установки запроектированы и сооружены в 2000;2002 гг. по инициативе Белорусского отделения Международной академии экологии и благотворительных организаций Германии. Мощность установок 250 кВт и 600 кВт. Их коэффициент использования энергии ветра оказался весьма высоким, что свидетельствует о перспективности применения ВЭУ в республике при их рациональном размещении.

В Беларуси выполняются исследования, и ведется работа по созданию ВЭУ собственного производства, в первую очередь небольшой, до 1 МВт, мощности. Был изготовлен опытный образец роторной ветроэнергетической установки ВЭУ-250 на эффекте Магнуса. Установка работала периодически в течение шести лет в щадящем режиме. Кроме того, были изготовлены три ветроэнергетических установки А-77 мощностью 77 кВт. Они установлены в Корелическом районе Гродненской области. Изготовлены также несколько ветроэнергетических установок малой мощности. Они проходят испытания на полигоне Волма Международного государственного экологического университета имени А. Д. Сахарова.

В Могилеве смонтированы и производят электроэнергию несколько частных ВЭУ (ООО «Тай-кун») мощностью 10 кВт, 80 кВт и 2×400 кВт европейского производства.

В 2011 году закуплена и смонтирована недалеко от Новогрудка современная ВЭУ фирмы HEAG (KHP) мощностью 1,5 МВт. За первых год работы установка показал очень хорошие эксплуатационные качества, коэффициент использования установленной мощности был равен 31,7% при продолжительности использования установленной мощности более 2700 часов.

Этот опыт подтверждает высокую эффективность использования в Беларуси современных ВЭУ, необходимость поиска лучших мест размещения отдельных ВЭС и ветропарков.

Развитие и использование ветроэнергетического потенциала предусмотрено принятой Республиканской программой энергосбережния на 2011;2015 гг. На территории Беларуси выявлено 1840 площадок для размещения ветроустановок с теоритически возможным потенциалом более 1600 МВт.

В настоящее время завершаются работы по годовому мониторингу ветра на четырех площадках к западу и северо-западу от Минска. Это делается для того, чтобы можно было обоснованно предложить желающим инвестировать в ветроэнергетику площадки для размещения ветропарков с реальным подсчитанным ветроэнергопотенциалом.

Заключен контракт с фирмой ENERTRAG AC о создании в течении ближайшим пяти лет на возвышенности рядом с Минском ветропарка мощностью до 160 МВт. Сейчас проводятся мониторинг ветропотенциала и изыскательские работы. В стране имеется как минимум 50−70 площадок, подходящих для сооружения ветроэлектроустановок (ВЭУ) или даже ветроэлектростанций (ВЭС). Это природные возвышенности с фоновыми скоростями ветра на высоте 10 м от 5,9 до 6,2 м/с, что соответствует скоростям ветра на высоте стулицы рабочих колес ВЭУ 50−90 м соответственно 7,5−8,5 м/с. Т. е. скоростям, при которых применение ВЭУ технически возможно и оправдано. Можно говорить о ближайшем реальном потенциале в 500- 700 МВт установленной мощности при периоде использования этой мощности от 2000 до 3000 ч.

В долгосрочной перспективе, как сказано в республиканской программе, рассматривается потенциал в 1600 МВт. Используя его, с учетом технических характеристик ветроэнергетических установок, имеющихся на рынке, можно вырабатывать порядка 3 млрд кВт-ч электроэнергии ежегодно.