|
| |
  |
На главную Управление энергией Развитие электроэнергетики в Дании по вопросам Централизованного Теплоснабжения"
Перевод выполнен энергосервисной компанией "Экологические системы"
Кнут Берге, независимый консультант
Power Sector Development in Denmark
В течение последних 20 лет Датская электроэнергетика изменялась благодаря работам RD&D* на национальном и на международном уровнях с большим количеством участников.
Первоначально работы относились к переводу производства электроэнергии на нефти на производство из угля в программе конверсии, явившейся ответом на нефтяной кризис 70-х годов. Начиная с 90-х годов, политические усилия Дании направлены на достижение непрерывного устойчивого развития, с привлечением RD&D для достижения следующего: Диверсификации источников электроэнергии за счет использования возобновляемых источников энергии; Увеличение объема и эфф. комбинированного производства тепла и электроэнергии (когенерация, СНР); Развитие методов и оборудования, способствующих более эффективному производству и потреблению электроэнергии;
К 2030 году более 50% потребления электроэнергии будет достигнуто за счет возобновляемых источников энергии, таких как ветер и биомасса. Следует отметить, что Датским парламентом так же раньше решено, что ядерная энергия не будет играть важную роль в Дании.
Электричество в Дании производится двумя отдельными электрическими компаниями. Географически, эти две сети разделены проливом Great Belt, через который нет электрического соединения.
Эти две электрические сети разделены и организационно.
Восточная часть подключена к Скандинавской сети, т.н. сети NORDEL, а западная часть подключена к континентальной Европейской сети, т.н. сети UCPTE.
Восток энергетической кооперации Great Belt координируется компанией Elkraft Power (совместная собственность SK Power Co. и города Копенгаген). SK Power Co. и Copenhagen Energy (собственность города Копенгаген) являются производящими компаниями, владеющими местными распределительными компаниями.
Elkraft участвует в совместных работах по планированию и экологии, проводит исследования и развитие, производит мониторинг когенерационных электроэнергии и тепла, импорт и экспорт электроэнергии, бухгалтерский учет объединения (пула) и расчеты за электроэнергию. Дополнительно, Elkraft является передающим системным оператором в Восточной Дании.
Запад энергетической корпорации Great Belt является независимым системным оператором и Elsam является консорциумом из 6 компаний по производству электроэнергии (Finsverket, Midtkraft, Nordjyllandsverket, SV Production, Sonderjyllands Hojspendingsverk и Vestkraft). Эти производящие компании владеют местными распределительными компаниями.
Вместе, 6 энергокомпаний и Elsam образуют Elsam-группу, основным бизнесом которой является торговля и закупка электроэнергии, производство электроэнергии, торговля топливом и R&D.
Eltra создана в 1997 году (после введения нового Датского Акта Производства Электроэнергии, действующего с 1998 года) и является независимым системным оператором в Западной Дании.
Пересмотр Датского Электрического Акта начнется 1 января 2000 г. и Elkraft должна быть преобразована до этого времени, чтобы играть роль независимого системного оператора в Восточной Дании. В Дании станут действовать 2 независимых системных оператора: Eltra и Elkraft. Основа работы независимых системных операторов – принцип безубыточности, который подразумевает, что не должно быть ни убытков, ни прибыли.
Их основным назначением является поддержание безопасного и эффективного производства электроэнергии в соответствующих областях обслуживания.
Согласно новому Акту Производства Электроэнергии, компании-производители электроэнергии отвечают за реализацию RD&D проектов, требуемых для расширения экологической безопасности работы станций производства электроэнергии. Такими станциями согласно Акту могут быть децентрализованные станции когенерации (СНР), работающие на биомассе и природном газе, как топливе, и станции производства электроэнергии, использующие возобновляемые топлива или возобновляемые источники энергии. Более того, Акт указывает, что системные операторы должны способствовать внедрению некоммерческих проектов. Затраты, связанные с проектами, могут включаться в системные тарифы.
В результате топливного (нефтяного) кризиса 1973 года в энергетике произошел массовый переход с нефти на уголь в качестве первичного топлива. В 1973 году, фактически все электричество в Дании производилось из ископаемых топлив и отношение нефть/уголь было 80%/20%. В течении нескольких последующих лет, доля угля в этом отношении (используемого в производстве электроэнергии), увеличилась с 20% до более чем 90%.
Позже, в середине 80-х годов, отрицательное влияние на экологию от сжигания угля привело к интенсивным RD&D работам в энергетике по улучшению условий, в частности, по уменьшению высоких выбросов в атмосферу оксидов азота (NхOy**) и двуоксида серы (SO .
Новые правительственные усилия в начале 90-х годов,, были направлены на переход к более экологически дружелюбным энергиям (природный газ, биомасса, ветроэнергетика) и на усилия по сбережениях на всех стадиях производства и потребления энергии.
Начиная с 1973 года, энергетика Дании все глубже вовлекалась в RD&D работы, для обеспечения более эффективного и более надежного производства энергии высокого качества, следуя директивам Парламента или Правительства.
Датские электрические компании не боятся внедрения новых технологий. Наоборот, имеет место здоровая и плодотворная конкуренция среди отдельных компаний в вопросах достижения наивысшей эфф. топлива.
Компании заинтересованы в показе демонстрационных станций, на которых применяются экологически дружелюбные технологии, включая оборудование, работающее без выбросов. Часто такие демонстрации следуют после активного участия компаний в R&D (как партнеров и спонсоров)
В числе задач, для которых были проведены успешные RD&D работы можно упомянуть следующие: Использование биомассы в качестве топлива для когенерации; Использование чистого угля (котлы, оборудование сгорания, оборудование очистки дымового газа для уменьшения, в частности, выбросов NxOy и SO ; Ветроэнергетика (оншорные (на суше) и оффшорные (в море) установки); Кабели передачи (обычные и сверхпроводящие); Энергоэффективное оборудование и системы.
Обычно, для демонстрационного проекта, создается тесная кооперация изготовителей оборудования, университетов, исследовательских центров, энергокомпаний и властных структур.
Часто, демонстрационные станции полностью интегрированы с работающими станциями и их оборудованием, это уменьшает затраты и минимизирует время достижения конечных результатов.
Датский парламент выпустил директиву, которая позволяет коммунальным хозяйствам сжигать по крайней мере 1400000 тонн соломы (от производства зерна) и древесины.
Это привело к интенсивным исследованиям в электроэнергетике по использованию биологических топлив. Начиная с середины 80-х годов, много усилий было приложено по использованию биоэнергетики на центральных и на децентрализованных станциях когенерации. Эти работы проводились более чем 60 RD&D проектов и было запущено 20 демонстрационных и генерирующих станций.
В качестве примера изучим станцию Маснедо (Masnedo). Старая станция, работающая на угле, заменена новой станцией, работающей на соломе мощностью в 8.3 МВт электричества и 21 МДж/сек тепла. Дополнительно установлены 5 ветровых турбин мощностью 750 кВт каждая.
Как и уголь, биомасса (такая, как солома), может иметь значительные различия при сравнении разных сортов зерна, и отличающийся химический состав параметров золы в зависимости от ряда условий выращивания злаков (состояния почвы и погоды, методы культивации, тип используемого удобрения и так далее). сортировка биотоплива является важной исследовательской задачей, разрешению которой поможет опыт сортировки угля.
Одной из основных проблем на станциях сжигания биомассы является коррозия перегревателей пара (топливо - солома). В результате параметры пара ограничиваются, что ведет к низкому эфф. производства электроэнергии. Эта проблема вызвала интенсивные R&D усилия по повышению эфф. производства электроэнергии.
Первые станции на биомассе имели эффективность производства электроэнергии в 20%, а станции, запущенные позже, уже в 40%.
В отличие от других топлив, таких как нефть и природный газ, уголь по своей природе является гетерогенным соединением, состав и свойства которого сильно изменяются. Даже один кусок угля может иметь неравномерный химический состав.
В угледобывающих странах, выбор оборудования основывается на опыте шахт и менее зависит от сорта угля. В странах, импортирующих уголь (таких, как Дания), самым важным для проектирования станции является гибкость выбора сорта угля с некоторыми ограничениями.
Импорт угля в Дании подвергается большим изменениям в течение последних лет, в зависимости от его дешевизны. Эти изменения характеризуют всесторонние ноу-хау (знания как) и ноу-вай (знания почему) по отношению к текущему проектированию станций и безопасной и экономичной работе. Этот опыт положен в основу продолжающихся RD&D работ по преодолению новых барьеров в непрерывном эволюционном цикле.
Важной исследовательской задачей является сортировка углей. Много лет датская энергетика играет активную и важную роль в международной кооперации в этой сфере. К сожалению, проблемы остаются и переносятся на будущее, добавляется постоянно ужесточающееся в экологической части законодательство, требующее лучшего контроля за выбросами, особенно тяжелых металлов и других радиоактивных материалов, содержащихся в углях.
Для больших станций, работающих на угле, основным требованием является уменьшение экологического влияния в комбинации с уменьшением расхода топлива. Соблюдение этого возможно при максимальном повышении эфф. производства электроэнергии и максимальной утилизации отходящего тепла (наиболее часто местной тепловой компанией) одновременно.
80% установленной мощности Датских силовых установок дает когенерация. Станции когенерации являются весьма важным элементом эффективного производства энергии, предоставляя как экологические, так и экономические преимущества. Когенерационные тепло и электроэнергия на данный момент покрывают более 80% нужд ЦТ (40% общего теплопотребления Дании). Эта цифра увеличивается и, как ожидается, достигнет 50% общего теплопотребления.
Для обычного производства при сжигании угля, ведутся интенсивные RD&D работы по повышению эфф. путем введения высокотемпературного пара и высоких давлений, насколько это позволяет технология материалов, с учетом особенностей эксплуатации, появляющихся из-за влияния сортности угля.
Дания не располагает собственным производством сильнолегированных (тугоплавких) сталей. В целях содействия развитию максимальной эфф. парового цикла Дания непрерывно испытывает новые материалы, поступающие на рынок и играет ведущую роль в международной кооперации по отношению к R&D оборудования энергостанций.
Наибольшая в мире эффективность парового блока была продемонстрирована на станции в Северном Ютланде в Дании (Nothern Jutland). Ее измеренный эффективность составила 47%.
В ближайшем будущем Дания будет участвовать в международной программе по повышению температуры пара до 700°С, что соответствует повышению эфф. парового блока до 55%. Эта программа поддерживается Европейским Сообществом и Elsam.
Наибольший котел, работающий на сжигании биомассы, мощностью в 40 МВт электроэнергии запущен на энергостанции Энстед (Ensted). Он сжигает 80% соломы и 20% древесины и полностью совместим с котлом, работающим на угле, мощностью в 600 МВт. Параметры пара таковы: p= 200 bar и Тпара = 540°С, эффективность производства электроэнергии = 40% для биомассы, что исключительно для такого типа топлива.
Для энергостанции Аведоре (Avedore) разрабатывается расширенная концепция многотопливности (cмотри схему ниже).
Основой является модуль сверхкритического пара с параметрами: p = 300 bar, Tпара = 580/600°С.
Разрабатываемый котел работает как на газе, так и на угле.
К паровому циклу добавляется газовая турбина. Отходящие газы от газовой турбины используются для нагрева оборотной воды в паровом цикле.
К тому же, добавляется котел на сжигании биомассы. В общем, такая конструкция анализируется как основная, выполняющая требования наивысшей эффективности, полной когенерации, наивысшей надежности производства топлива и минимального экологического влияния.
Дания является пионером в промышленном использовании ветроэнергетики для производства электроэнергии. на данный момент, Датские производители ветровых турбин производят и устанавливают примерно половину мощностей ветроэнергетики во всем мире.
Такие достижения являются результатом активного участия большого количества заинтересованных, включая сектор электроэнергетики. Как заинтересованный покупатель, он вносит вклад в технологическое развитие ветровых турбин. Много лет создаются и испытываются прототипы новейшего поколения ветровых турбин.
Датчане первыми в мире установили парки ветровых турбин и их глубокие RD&D работы улучшили знания о том, как создавать и работать на таких энергостанциях.
на данный момент Датская энергетика стоит лицом перед новыми возможностями, которые увеличивают рынок конкурентоспособности для электроэнергии.
Одной из таких возможностей является использование возобновляемой энергии (ветровые турбины и энергостанции на сгорании биомассы), которое, как ожидается, будет покрывать более 50% общего производства электроэнергии в 2030 году. В течении этого времени (до 2030 года) все станции, работающие на угле, будут выведены из строя. Оставшиеся же 50% заменят уголь на природный газ.
Дополнительно к наземно устнавливаемым ветровым турбинам, около 4000 МВт электроэнергии будет произведено морскими установками к 2030 году. на данный момент более 1500 МВт мощности ветровых турбин покрывают 8% общего потребления электроэнергии.
Недавно Парламент принял директиву о повышении объема возобновляемости в производстве электричества с 10% до 20% к 2003 году. В ней же предписана установка морских ветряков мощностью 750 МВт до 2008 года.
Ресурсы биомассы в Дании ограничены, а энергия волн и солнечная энергия не могут играть ведущей роли до 2030 года. На ветровые турбины возложена ведущая роль возобновляемого источника энергии.
Учитывая непредсказуемость ветровых ресурсов, усилия должныбыть сосредоточены на соблюдении следующего требования: эффективная энергия для всех и всегда.
Учитывая коммерческие соглашения с близлежащими странами о кооперации, эта принцип. возможность требует новых технологий, таких как: Быстро запускаемые и надежно работающие газовые турбины; Хранение электричества, в установках сверхпроводящего магнито-электрического хранения (SMES = Superconducting Magnetic Electrical Storage), производство водорода, основанное на перепроизводстве электричества; Новые технологии, такие как топливные элементы для комбинированного производства тепла и электричества с весьма высокой надежностью и возможностью изменения выходного отношения произведенных тепла и электроэнергии;
Дания уже вовлечена в работы по всем указанным выше направлениям и ожидается дальнейшее увеличение усилий в будущем.
Другой возможностью для будущего является обеспечение производства тепла станциями когенерации на конкурирующем рынке электроэнергии. Здесь, возможное производство водорода от ветроэнергетики может быть дополнено станциями когенерации, сжигающими водород. Успешные RD&D топливных элементов или больших электрически управляемых тепловых насосов могут быть дать новые инновационные технологии.
В этом контексте новый закон по электроэнергии, вступающий в силу с 1 января 2000 года, дает новый толчок для тех, кто активно проводит RD&D. Требуется объединение изобретательности и опыта для достижения честолюбивых политических целей.
Danish Board of District Heating
Att. Mr. Knut Berge
*RD&D = research, development & demonstration = исследования, развитие и демонстрация.
** от N2O до N2O5 , обычно оксиды азота, выделяющиеся при сгорании топлива не имеют точно выраженной химической формулы, а являются смесью.
 Станция управления насосами. Энергосбережение в Свердловской области. Новая страница 1. так же раз к вопросу о недобросовестной конкуренции. На главную Управление энергией 0.005 |