Солнце идет с востока

Удаленность большого числа населенных пунктов от единой энергетической системы, сложность и высокая стоимость доставки энергоресурсов создают огромный потенциал для оптимизации локальной энергетики с помощью внедрения технологий ВИЭ.

За последние пять лет на территории Республики Саха (Якутия) были ведены в эксплуатацию 13 солнечных станций, включая самую северную в мире — Батагайскую СЭС, еще 3 СЭС будут построены в 2016 году. В Камчатском крае и Сахалинской области успешно работают ветроэнергетические комплексы. Тем не менее, отрасль еще ожидают масштабные изменения. По оценкам холдинга «РАО Энергетические системы Востока» строительство солнечной и ветрогенерации является целесообразным в 178 населенных пунктах Дальнего Востока. Суммарная мощность объектов ВИЭ может составить более 146 МВт.

Экономия топлива

Холдинг «РАО ЭС Востока» помимо крупных генерирующих объектов, электро- и теплосетей также эксплуатирует более 185 дизельных электростанций (ДЭС), расположенных по всему ДФО в зонах децентрализованного энергоснабжения. Замещение выработки ДЭС энергией от ветроэнергетических установок или солнечных панелей — мера вынужденная и необходимая. Дизельные генераторы, многие из которых физически и морально устарели, требуют регулярного подвоза топлива с большой земли. В сотнях населенных пунктах, окруженных на десятки километров тундрой или тайгой, необходимо ежегодно создавать запас горючего, достаточный на весь отопительный сезон. Связь с центрами снабжения при помощи наземного или водного транспорта у многих поселков появляется только в короткий период речной навигации или когда встают «зимники» — укатанные по замерзшим рекам и болотам сезонные автодороги. «Северный завоз» часто требует от энергетиков и властей регионов усилий сродни трудовому подвигу: порой в удаленные районы Якутии и Камчатки груз везут с использованием нескольких видов транспорта в течение двух, а то и трех лет.

Из-за высоких транспортных издержек и неэффективной работы оборудования в отдаленных районах Дальнего Востока себестоимость 1 кВт·ч может доходить до 100 рублей. Причем топливо в структуре этой себестоимости составляет до 50%. Так как дизель с годами дорожает, регионы вынуждены увеличивать тарифные субсидии.

Внедрение альтернативных источников энергии пока не позволяет полностью отказаться от электроэнергии ДЭС, но уже дает существенную экономию топлива. Многие объекты ВИЭ холдинг «РАО ЭС Востока» проектирует с прицелом на замещение до 40% выработки ДЭС. Освободившиеся за счет экономии топлива средства энергетики могут использовать для возврата инвестиций, потребовавшихся для приобретения, доставки и установки новейшей техники. После окончания периода окупаемости за счет экономии топлива будут созданы условия для стабилизация и даже снижения тарифов.

Развитие возобновляемой энергетики на Дальнем Востоке создает реальные возможности для улучшения жизни многих людей. В изолированных поселках ветряки и солнечные электростанции — не дань экологической моде или желание снизить выбросы углекислого газа, а стремление сэкономить дорогое привозное топливо и сделать электроэнергию доступной круглые сутки.

Пионеры ВИЭ

О том, что электроэнергия — благо цивилизации, хорошо помнят в отдаленном и отрезанном рекой от центральной инфраструктуры якутском поселке Батамай. «Мне было лет шесть или семь, когда в наше маленькое село подали электричество. Подключали электроэнергию один раз в неделю, в субботу с 18 до 23 часов. Этот день был для нас праздником, — вспоминает Андрей Березовский, машинист автономной дизельной электростанции Батамая. — Сейчас, конечно, все иначе. Свет пришел к нам на постоянное «место жительства». Более того, к нам пришли и новые технологии. Наша солнечная станция — предмет гордости. В первое время интерес и любопытство местных жителей зашкаливали. Приходили наблюдать за процессом строительства, задавали вопросы».

Четыре года назад компания ПАО «РАО ЭС Востока» и ее «внучка» ПАО «Сахаэнерго» решили построить здесь первую экспериментальную солнечную станцию. «Когда было принято решение построить в Батамае первую в Якутии солнечную электростанцию, мы обрадовались, потому что проект был совершенно новым и для нас, и для жителей поселка. Опыта работы с подобными технологиями у нас не было, но, как говорится, глаза боятся, а руки делают», — рассказывает о родном поселке Василий Протодьяконов, начальник батамайской автономной дизельной электростанции. Первоначально СЭС состояла из 52 солнечных панелей общей мощностью 10 кВт. Бликующий на солнце фотоэлектрический массив поставили вблизи действующей дизельной станции. Довольно скоро стала очевидна экономическая выгода от новых технологий. Через год специалисты «Сахаэнерго» увеличили мощность СЭС в Батамае до 30 кВт. Однако и на этом работа по модернизации энергообъекта не прекратилась. В 2014 году энергетики приняли решение увеличить мощность еще на 30 кВт, и сегодня станция выдает уже 60 кВт. Инвестиции компании позволили создать в поселке многофункциональный автономный энергетический комплекс, состоящий из автоматизированной дизельной электростанции мощностью 160 кВт, солнечной электростанции мощностью 60 кВт и системы накопления электроэнергии номинальной емкостью 86,4 кВт·ч. Выработка «солнечной» электроэнергии уменьшает износ оборудования, снижает зависимость поселка от сезонной поставки дизтоплива и позволяет сэкономить.

Для того чтобы солнечные панели прослужили весь отведенный им срок, энергетики регулярно за ними ухаживают: летом специальной щеткой стирают пыль с панелей, зимой — счищают снег.

Попутный ветер

Эксперимент оказался успешным: станция не вышла из строя во время зимних морозов и приносила ощутимый экономический эффект. К тому же энергетики смогли найти подходящие инженерные решения для строительства СЭС в условиях северного климата и поняли, какие требования необходимо предъявлять к оборудованию. Вслед за Батамаем «солнечную» эстафету приняли другие отдаленные населенные пункты Республики Саха (Якутия). В следующие четыре года солнечные станции мощностью от 10 до 1000 кВт появились в 13 поселках.

Одновременно в Камчатском крае энергохолдинг начал развивать ветроэнергетику. Первый проект появился в самом отдаленном уголке — на Командорских островах — силами дочерней компании холдинга — ПАО «Передвижная энергетика». Острова «ветров и туманов», «вечной осени» — так называют этот архипелаг. Холодное океаническое течение с севера здесь сталкивается с теплыми южными потоками. Как следствие — относительно мягкая для северных широт зима, прохладное дождливое лето, сильные ветры и бури круглый год. Вряд ли такой климат кому-то по душе, но условия оказались идеальным для того, чтобы начать использовать энергию ветра в локальной системе электроснабжения. В июне 2013 года у села Никольское, единственного населенного пункта на острове Беринга и на всем архипелаге, закончился монтаж двух новых ветроэнергетических установок французского производства, которые были объединены в систему с дизельными генераторами и небольшой котельной. Такой союз необходим в труднодоступных изолированных энергосистемах. В ветродизельном комплексе избыточная энергия ветра конвертируется в тепло (при хорошем ветре электротэны котельной участвуют в отоплении поселка), а в часы, когда ветра недостаточно, нагрузку на себя берет дизельная станция.

Избыточную нагрузку можно также «складировать» в аккумуляторные батареи, однако их стоимость еще велика. Превращать же излишек в тепло — дешевое и практичное решение для северных широт.

Остров Беринга стал для проектной команды «Передвижной энергетики» отличным испытанием, в результате которого был получен опыт логистики, установки и эксплуатации оборудования с учетом климатических и географических условий региона.

Первые мегаватты

Следующим шагом в развитии ВИЭ на Дальнем Востоке стал переход к реализации масштабных проектов. В 2015 году в поселке Батагай (районном центре Верхоянского улуса) ПАО «РАО ЭС Востока» впервые взялась за строительство мегаваттной станции. Строительство СЭС в Батагае являлось одним из пунктов Соглашения о взаимодействии в сфере развития возобновляемых источников энергии, подписанного компанией «РАО Энергетические системы Востока» и Правительством Республики Саха (Якутия). Батагай, один из первых рабочих поселков Якутии, считается оплотом промышленного освоения Севера. Его жителям требовался надежный источник энергии, который был бы способен снизить зависимость энергоснабжения поселка от дорогостоящего привозного топлива, а также заместить выбывающие и реконструируемые мощности единственного источника электроэнергии — Батагайской ДЭС.

Суровая, но безоблачная зима в Батагае длится восемь месяцев в году, а в весенние и летние месяцы уровень инсоляции здесь примерно такой же, как на юге России. Экстремальный климат Якутии предъявляет повышенные требования к оборудованию СЭС: оно способно работать при температуре +40°C летом и –45°C — зимой. Фотоэлектрический массив состоит из 3360 поликристаллических панелей Suntech мощностью 300 Вт каждая. Площадь СЭС достигает почти 4 га. Срок службы основного оборудования — 25 лет. Оборудование СЭС адаптировано к климатическим условиям Заполярья. Например, если в Крыму фотоэлектрические панели приподняты к солнцу на 15 градусов относительно горизонта, то на севере Якутии — 53 градуса, а сваи станции вморожены в вечную мерзлоту.

Первая очередь СЭС будет вырабатывать около 1,2 млн кВт·ч в год, благодаря чему энергетики смогут сократить закупки дизельного топлива для поселка на 300 тонн в год и таким образом сэкономить 16 млн рублей в ценах 2015 года.

Тариф на электроэнергию в поселке Батагай более чем на 60% определяется топливной составляющей. При постоянном росте цен на дизельное топливо производство электрической энергии увеличивается в цене.

«Для поселка, где проживают почти 4000 человек, работают детские учреждения и больницы, образовательные учреждения и промышленные предприятия, крайне важно обеспечить бесперебойное энергоснабжение. Кроме того, новая станция создаст резерв электрической мощности, который позволит повысить надежность энергоснабжения Батагайского энергоузла в период осеннее-зимних максимальных нагрузок», — объясняет Алексей Каплун, заместитель генерального директора ПАО «РАО ЭС Востока».

Топ-менеджер также подчеркивает, что ощутимый положительный эффект дал впервые примененный во время реализации проекта «кустовой» метод строительства. Попутно возводились сразу несколько объектов, географически близких друг к другу. «Реализация крупного проекта в Батагае позволила нам снизить затраты на строительство небольших по мощности станций в поселках Бетенкес и Столбы, являющихся соседями нашего заполярного флагмана», — говорит Каплун.

Синхронность действий позволила централизованно провести закупку и доставку оборудования, сократила общее время строительства и объем затрачиваемых средств за счет эффективного использования техники и трудовых ресурсов. А дальнейшее функционирование СЭС в рамках одного «куста» позволяет снизить затраты на обслуживание и запасы основного оборудования.

Сейчас «РАО ЭС Востока» рассматривает возможность реализации «кустового» метода строительства СЭС в Олекминском, Усть-Янском, Верхнеколымском и Оймяконском районах.

В центре Батагая в честь окончания строительства крупнейшей СЭС, расположенной севернее полярного круга, стоит памятная табличка — летом солнечная станция была официально признана самым северным в мире объектом фотовольтаики. Соответствующая запись размещена на сайте Guinnes World Records. Станция еще долгое время будет удерживать лидерство среди арктических СЭС, а полученный опыт будет в ближайшее время распространен на другие населенные пункты севера Якутии. Солнечные станции мощностью свыше 1 МВт планируются в поселках Депутатский, Усть-Куйга, Зырянка, Жиганск, Оленек.

Ветряки с японским характером

Осенью 2015 года на севере Камчатского края завершилось строительство еще одного масштабного проекта ВИЭ на Дальнем Востоке России: в поселке Усть-Камчатск был построен ветроэнергетический комплекс общей мощностью более 1 МВт.

До недавних пор жители Усть-Камчатска считали, что сильные ветры, дующие в поселке круглый год, несут им только невзгоды. Шестой по численности населенный пункт Камчатского края не раз оказывался отрезанным от большой земли, когда из-за штормов закрывались аэропорт и переправа через реку Камчатка, а порой даже останавливалось движение по единственной автодороге, идущей через центральную долину полуострова в региональную столицу.

Первая экспериментальная ветроэнергетическая установка мощностью 275 кВт появилась в Усть-Камчатске в 2013 году. Старт уникальному международному проекту сотрудничества был дан в марте 2014 года, когда дальневосточные энергетики и правительство Камчатского края подписали декларацию о намерениях в области разработки ВИЭ с японской правительственной организацией по разработке новых энергетических и промышленных технологий (NEDO), а также меморандум о взаимопонимании с японскими компаниями Mitsui & Co. и Komaihaltec Inc. Меморандум предполагал интеграцию трех ВЭС по 300 кВт в изолированную систему энергоснабжения Усть-Камчатска.

Японские компании рассматривали данный проект как демонстрационный, а также как возможность для НИОКР. Оборудование было предоставлено на безвозмездной основе, с тем, чтобы испытать технологии работы в холодном климате. «Мы ставили перед собой две основные цели, реализуя этот проект: решение энергетических проблем Усть-Камчатска и распространение передовых японских технологий», — объясняет председатель NEDO Кадзуо Фурукава.

Сердцем нового ветроэнергетического комплекса стали ветряки Komaihaltec. Ветроагрегаты были специально усовершенствованы с учетом климатических особенностей Камчатского края: японские инженеры усилили теплоизоляцию, обработали лопасти специальным покрытием, которое должно предотвратить обледенение и налипание снега зимой. Перед отправкой в Россию гондолу ветряка проверили на морозоустойчивость в гигантском холодильнике: температуру в камере понизили до 40 градусов мороза, чтобы удостовериться, что все гидравлические системы и редуктор перенесут холода.

Первый ветряк японского производства появился в поселке в конце 2014 года. В сентябре 2015-го завершился монтаж второй и третей ВЭУ. Промышленная эксплуатация объекта началась в IV квартале 2015 года. Годовая выработка ветроэнергетического комплекса составляет около 2 млн кВт·ч. Частично заместив работу дизельной электростанции поселка, ветряки в Усть-Камчатске позволят экономить более 550 тонн топлива. Для северного поселка с 4 тысячами жителей это значительная цифра.

Сбор и изучение эксплуатационных данных оборудования будет производиться в течение года с момента запуска ВЭС. Согласно декларации о намерениях, если пилотный проект подтвердит ожидаемую экономическую эффективность, то холдинг «РАО Энергетические системы Востока» рассмотрит возможность дальнейшего внедрения ветрогенераторов японского производства в других изолированных районах Дальнего Востока.

«Мы заинтересованы внедрять передовые технологии, которые позволят улучшить надежность и безопасность энергообеспечения. Мы надеемся, что реализация проекта в Усть-Камчатске станет основой дальнейшего сотрудничества и впереди нас ждет много не менее интересных проектов», — говорит Алексей Каплун. Следующая очередь ветропарка может быть построена на Дембиевской косе, где сосредоточены предприятия по вылову и переработке рыбы. Именно они являются крупнейшими потребителями электроэнергии в поселке, и летом, когда идет путина, энергопотребление вырастает почти вчетверо.

Российско-японское сотрудничество в сфере ВИЭ стало показательным, и во время встречи премьер-министра Японии Синдзо Абэ с президентом РФ Владимиром Путиным в начале мая текущего года упоминалось как пример успешного партнерства двух стран. Сотрудничество будет иметь продолжение и в других регионах Дальнего Востока. В рамках Восточного экономического форума в сентябре 2015 года «РАО ЭС Востока» и Komai Haltec Inc подписали меморандум, согласно которому компании собираются проанализировать возможность строительства ветропарка мощностью 1 МВт в поселке Тикси Булунского улуса Республики Саха (Якутия). Также дальневосточный энергохолдинг и японский поставщик оборудования подписали Меморандум о намерениях, предусматривающий организацию работы по изучению возможности производства ветроэнергетических установок или их отдельных элементов на территории Дальнего Востока России. Представители японских компаний уже предварительно посетили ряд предприятий Приморья и представили требования к заводам-изготовителям. Отбор участников проекта будет вестись в том числе и с учетом создания Территорий опережающего развития, а также нового таможенного режима Владивостока.

«Уверен, что наша программа по развитию ВИЭ сформирует значительный портфель заказов для такого производства, — подчеркнул Алексей Каплун. — За последние годы мы достигли неплохих результатов во внедрении объектов альтернативной энергетики на Дальнем Востоке, и теперь наша задача — перенести изготовление необходимого оборудования в ДФО».

Расширение границ

У «РАО ЭС Востока» за время реализации программы развития возобновляемой энергетики на Дальнем Востоке появились собственные ноу-хау. Так объекты генерации ветродизельного комплекса в сахалинском селе Новиково слаженно работают благодаря автоматической системе управления, разработанной компаниями холдинга в рамках НИОКР.

Для специалистов не секрет, что эффективно «скрестить» объект ВИЭ с дизельной станцией непросто: скачки мощности, которые производит ветряная энергоустановка при порывистом ветре, «расшатывают» систему, вынуждая операторов сознательно ограничивать долю «зеленой» энергии в общем энергобалансе системы. АСУ ВДК позволяет сглаживать колебания сети и эффективно управлять источниками генерации, распределяя нагрузку между ВЭС и ДЭС в зависимости от того, как меняются потребление энергии в селе и погодные условия.

Существуют импортные решения по АСУ ВДК, но дочерние общества холдинга — ПАО «Якутскэнерго» и ПАО «Передвижная энергетика» — смогли разработать собственный аппаратно-программный комплекс. Ноу-хау здесь — и программное обеспечение, и набор технологических решений по поддержанию частоты в системе и компенсации реактивной мощности. Перед тем, как установить систему на построенную станцию, «Передвижная энергетика» около года совершенствовала АСУ ВДУ на специально созданной макете, на котором моделировались возможные стрессовые сценарии. Собственная АСУ ВДК ПАО «Передвижная энергетика» позволяет ветродизельной станции реагировать на малейшие изменения выработки и потребления электроэнергии.

«Наличие собственной АСУ ВДК позволяет нам существенно оптимизировать стоимость всех новых объектов ВИЭ. Кроме того, мы не исключаем, что данная система может иметь коммерческий успех на зарубежных рынках при инсталляциях ВИЭ в изолированных системах, — подчеркивает Юрий Мирчевский, генеральный директор ПАО «Передвижная энергетика». — Во всем мире не больше шести компаний, разрабатывающих подобные высокоинтеллектуальные системы сопряжения. При этом стоят они миллионы долларов. Когда мы стали разрабатывать АСУ ВДК на базе проекта НИОКР совместно с ПАО «Якутскэнерго», то не раз сталкивались со скептическими мнениями. В Новикове система уже проходит всесторонние испытания в реальных условиях».

Специалисты компаний холдинга «РАО ЭС Востока» также оценивали результаты эксплуатации солнечных панелей различных типов — монокристаллических, поликристаллических и тонкопленочных, чтобы определить, какая именно технология наиболее перспективна на территории Дальнего Востока.

Площадка для профессиональных дискуссий

Программа развития возобновляемой энергетики на Дальнем Востоке, реализуемая РАО ЭС Востока, ведется в активном взаимодействии с партнерами, в том числе иностранными. Благодаря этому сотрудничеству на Дальний Восток приходят новые технологии, инженерные решения и даже финансовые ресурсы.

Так конкурс по строительству станции в Батагае выиграла французская компания Helios Strategia; целая плеяда компаний из Германии, Швейцарии, Австрии, Кореи и Китая конкурируют за то, чтобы поставлять оборудование на будущие электростанции на Дальнем Востоке России. В то же время компании «Сахаэнерго» и «Передвижная энергетика» активно перенимают опыт и уже ведут самостоятельное проектирование и строительство объектов ВИЭ-генерации — как солнечных станций, так и ветродизельных комплексов.

Авторитетной площадкой для встречи профессионалов отрасли ВИЭ стала международная конференция «Развитие возобновляемой энергетики на Дальнем Востоке России», которая в июне 2016 года в четвертый раз прошла в Якутске. Мероприятие, организованное совместно правительством Республики Саха (Якутия) и холдингом «РАО Энергетические системы Востока», собрало более 380 участников из 14 стран.

Поделиться опытом и обсудить проблемы и перспективы развития альтернативной энергетики в регионе собрались представители заказчиков, поставщиков оборудования и услуг, регулирующих органов и экспертного сообщества в сфере ВИЭ. Мероприятие началось с пленарного заседания «Возобновляемая энергетика на Дальнем Востоке России: приоритеты и перспективы развития», на котором с приветственными словами выступили глава Республики Саха (Якутия) Егор Борисов, генеральный директор «РАО ЭС Востока» Сергей Толстогузов и посол Швейцарии в РФ Пьер Хельг.

«ВИЭ на Дальнем Востоке России — это в перспективе огромный рынок, занять позиции на котором уже сейчас должны стремиться не только иностранные компании, но и отечественные производители, — подчеркнул Сергей Толстогузов, открывая конференцию. — С каждым годом появляется все больше желающих представить образцы новаторской продукции на нашей выставке и рассказать о них на сессиях конференции. Задачей нашего мероприятия в этом плане является знакомство потенциальных заказчиков с наилучшими доступными практиками, а поставщиков — с современными требованиями рынка».

Делегаты обсуждали вопросы нормативного регулирования отрасли, финансирования проектов, а также особенности строительства и эксплуатации объектов ВИЭ в изолированных энергосистемах и условиях экстремального климата.

Выставку, посвященную конференции, смогли посетить все желающие. Жители Якутска и гости республики вживую увидели современное оборудование и познакомились с высокими технологиями. Прямо на центральной площади города развернулись солнечные панели, демонстрирующие работу гелиостанции. Также были представлены всевозможные технические новинки и интерактивная экспозиция.

Внимание как обычных жителей, так и инвесторов к солнечным панелям и ветрякам, появляющимся на просторах Дальнего Востока свидетельствует, что энергетики своими усилиями по развитию возобновляемой энергетики начали менять облик и экономику отрасли.

Вынос – «Природный потенциал Дальнего Востока»

Природа наделила Дальний Восток России уникальным потенциалом в области возобновляемых источников энергии: мощные ветра вдоль всей береговой линии Северного Ледовитого и Тихого океанов, солнечная погода в континентальной части, потенциал рек, морских приливов, геотермальной энергии. Все это — сотни гигаватт мощности, которые при грамотном подходе пойдут на нужды местных жителей и окажут положительное влияние на экономику и экологию региона.

Наиболее динамично, по мнению «РАО ЭС Востока», могут развиваться солнечная и ветровая генерация.

Среднегодовая скорость ветра в прибрежных поселках Камчатского края составляет 6–7 м/с. Это означает огромный потенциал для развития ветроэнергетики для блага жителей региона. Для сравнения: средний показатель для Дании — мирового лидера в области использования ветроэнергетики — составляет чуть больше 5 м/с. По оценкам специалистов, ветропотенциал побережья Камчатки может составлять более 30 млрд кВт·ч в год, что значительно превышает нынешние энергетические потребности региона.

Самым солнечным регионом России является Приморский край, где показатель DNI (уровень солнечной иррадиации), по данным NASA, составляет около 1,7 тысяч кВт·ч на квадратный метр в год, или 4,5 кВт·ч на квадратный метр в день. Для сравнения, в Краснодарском крае этот показатель составляет менее 1,5 тысяч кВт·ч на квадратный метр в год.

В большинстве изолированных населенных пунктов Якутии уровень солнечной активности колеблется от 700 до 1,2 тысяч кВт·ч на квадратный метр в год, что может показаться весьма скромным показателем. Однако в Германии, которая является мировым лидером по установленной мощности солнечных электростанций (СЭС), DNI в течение года составляет 0,9–1,1 тысяч кВт·ч на квадратный метр в год.

Вынос – Реализованные проекты ВИЭ

В 2012–2016 годах «РАО ЭС Востока» ввело в эксплуатацию 16 солнечных станций и 3 объекта ветрогенерации. Реализация всей программы ВИЭ позволит экономить ежегодно 46,47 тысяч тонн дизельного топлива, или 2,06 млрд рублей. Эти средства пойдут на возврат инвестиций в объекты ВИЭ, а затем станут эффективным инструментом сдерживания тарифов. Внедрение ВИЭ снижает не только топливные издержки компании, но и после достижения окупаемости проекта позволит сокращать субсидии из региональных бюджетов на локальную энергетику. Новые объекты ВИЭ заместят до 40% выработки действующих дизельных электростанций.

Действующие и проектируемые объекты ВИЭ