Новосибирская энергетика

Как сделать генерацию электричества экологичной

Региональный аспект

29.05.2020

За год в Новосибирске в воздух выделяется более 120 тыс. тонн выбросов. Их большая часть — отходы энергетического комплекса. Можно ли снизить их количество, разбирался «РБК Новосибирск».

По данным Росприроднадзора, в Новосибирской области три четверти городского населения находятся под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха. Новосибирск входит в 20 самых грязных городов России. Большая часть выбросов — отходы энергетического комплекса.

Особенности новосибирского энергокомплекса

Продукт энергокомплекса Новосибирской области — тепло и электроэнергия. Новосибирские ТЭЦ работают в режиме когенерации. Традиционно выработка электричества для Сибирской генерирующей компании (СГК), которой принадлежит абсолютное большинство ТЭЦ, прибыльнее выработки тепла.

По данным Филиала АО «СО ЕЭС» ОДУ Сибири, суммарное потребление электричества в Новосибирской области — 16381 млн кВт∙ч в год. На долю Новосибирска приходится 62% от регионального объема потребления.

Министр ЖКХ и энергетики Новосибирской области Денис Архипов рассказал, что наибольшую долю потребления электроэнергии — около 22% — в регионе занимает жилищно-коммунальный сектор, то есть бытовое потребление. «В регионе отмечается увеличение доли непромышленных потребителей в связи с появлением новых абонентов — крупных торговых центров», — сказал Архипов.

За последние пять лет наблюдалась смена характера баланса энергосистемы региона с избыточного по располагаемой мощности на дефицитный. Дефицит покрывается не за счет энергетических мощностей Новосибирской области, а за счет соседних энергосистем: Кемеровской области, Республики Алтай и Алтайского края, ЕЭС Казахстана.

Режим работы региональных энергосистем, степень загрузки их генерирующих мощностей определяет системный оператор исходя из ситуации всей Единой энергосистемы России. По словам директора Филиала АО «СО ЕЭС» Новосибирское РДУ Дмитрия Махибороды, баланс выработки и потребления в системе России достигается путем управления одновременно всеми электростанциями с учетом множества условий: изменением потребления в течение суток в разных частях энергосистемы, ремонтами оборудования, ценами оптового рынка электроэнергии.

Ни в час максимума, ни в течение всего года электростанции Новосибирской области не загружаются до величины располагаемой мощности, говорит Дмитрий Махиборода.

При полной загрузке ТЭЦ, ГРЭС и ГЭС выработка электроэнергии на территории НСО сможет полностью покрыть потребление региона. Но задача сбалансированности энергосистемы региона не является целью функционирования ЕЭС России.

Еще со времени объединения региональных систем в Единую энергосистему страны применение понятия «профицит» и «дефицит» выработки электричества в отношении отдельного региона потеряло практический смысл. В региональной энергосистеме может быть крупный источник генерации (например, АЭС), но не быть крупных промышленных потребителей. И наоборот — при наличии большого потребителя, например, завода, может не быть мощной генерации. При наличии свободного перетока для энергокомплекса страны такой дисбаланс по регионам перестает быть важным.

Функции Новосибирской ГЭС

ГЭС — ключевой элемент стабильности энергосистемы Сибири. Они способны покрывать пики потребления энергии, быстро контролируя подачу мощности с помощью изменения скорости водяного потока, при этом ТЭЦ для разворачивания мощности требуется более десятка часов.

Использование гидроэлектростанций позволяет снижать цены на электроэнергию на рынке. Крупные ГЭС сконцентрированы большей частью в Сибири, поэтому здесь стоимость электроэнергии и мощности ниже других районов России.

Сейчас Новосибирская ГЭС дает каждый шестой кВт•ч в регионе. Себестоимость кВт•ч, выработанного на ГЭС, ниже, чем себестоимость кВт•ч, выработанного на ТЭЦ и ГРЭС, говорит Дмитрий Махиборода. Энергия ГЭС — самый надёжный и экологически чистый источник электроэнергии на рынке.

Можно ли снизить выбросы ТЭЦ

Выбросы по ТЭЦ и ГРЭС в Новосибирской области в 2019 году составили почти 69 тыс. тонн. За пять лет этот показатель снизился на 10%, сказалась замена топлива на ТЭЦ-5 и регулярные инвестиции СГК в модернизацию оборудования на предприятиях. Однако в любом случае объем выбросов остается весомым: по данным регионального Росприроднадзора, более 70% всех выбросов от стационарных источников составляют выбросы предприятий теплоэнергетики. Если погрузить все годовые выбросы в атмосферу от ТЭЦ Новосибирска в вагоны, то получится состав длиной более тысячи вагонов.

По словам Дмитрия Махибороды, заместить выработку электричества на ТЭЦ и ГРЭС Новосибирска за счёт электроэнергии, произведенной на ГЭС, в текущих реалиях невозможно. ТЭЦ обеспечивает потребителей теплом и несет максимальную нагрузку по выработке электричества в осенне-зимний период, когда выработка на ГЭС ограничена гидрологическими условиями.

Нарастить мощности ГЭС

На Новосибирской ГЭС сообщают, что и в текущих условиях у ПАО «РусГидро» есть возможности наращивать выработку электричества. Прирост числа кВт•ч, полученных от ГЭС, частично замещает выработку электричества на ТЭЦ Новосибирска, и тем самым помогает снижать сжигание угля и выбросы в атмосферу.

Первый путь — модернизация оборудования ГЭС. Виктор Смирнов, главный инженер Новосибирской ГЭС, рассказал, что в целом рост выработки на Новосибирской ГЭС за счет модернизации оборудования обусловлен двумя факторами. Во-первых, в результате произведенной замены гидротурбин, установленная мощность ГЭС выросла с 455 до 490 мВт. Вторая причина — более высокий КПД новых турбин, что дает снижение удельного расхода воды на выработку электроэнергии до 15%.

Прирост выработки в год по Новосибирской ГЭС — около 10%, что исключает сжигание порядка 70 тыс тонн условного топлива», — дополняет Александр Горевой. Прирост выработки электричества на ГЭС после замены турбин позволяет увеличить выручку до 395 млн руб. в год.

Сэкономленные 70 тыс тонн условного топлива — это расход всех ТЭЦ Новосибирска за 2,5 дня работы зимой.

«В рамках модернизации гидросилового оборудования в перспективе мы ставим задачу поменять все гидрогенераторы, — рассказывает Виктор Смирнов. — Это добавит еще по 10 МВт к мощности каждого гидроагрегата. Стоимость проекта по замене одного генератора, включая строительно-монтажные работы по его установке составляет около 900 млн руб».

Еще одна возможность наращивания выработки «чистого» электричества — использование гидрологических условий. По словам Натальи Никитиной, руководителя группы режимов Новосибирской ГЭС, в последние годы наблюдается повышенный годовой приток к створу ГЭС. «Повышение проточности увеличивает выработку, но не свыше, чем могут выработать 7 гидроагрегатов, не более 490 МВт энергии в час», — поясняет эксперт. Многоводный год увеличивает выработку примерно на 12%».

Построить водохранилище

В последние годы эксперты возвращаются к проекту, который мог бы реально повысить долю гидроэнергетики в общей выработке электроэнергии в Сибири — это проект строительства Каменской ГЭС на реке Оби в Алтайском крае. Изначально, в 50-х годах Новосибирскую ГЭС строили с перспективой работы в каскаде ГЭС на реке Обь, максимальной эффективности она должна была достичь после возведения еще одной ГЭС выше по течению Оби. Сейчас повышенный весенний приток воды к Новосибирскому гидроузлу невозможно использовать в полном объеме без холостых сбросов, но это было бы возможно при строительстве Каменской ГЭС.

По словам Александра Горевого, точных данных о затратах на строительство Каменской ГЭС нет. При переводе стоимости строительства Каменской ГЭС, в рамках проекта 50-х годов в цены текущего времени, затраты могут составить порядка 84 млрд руб. Окупаемость будет достигаться за счет выработки электричества на Каменской ГЭС, плюс прирост выработки на Новосибирской ГЭС за счет равномерного регулирования стока воды в течении года и исключения холостых сбросов. Сроки окупаемости в проекте Каменской ГЭС составляли порядка 7 лет. В современных условиях оптового рынка электроэнергии и мощности, в зависимости от установленного специального тарифа, предусмотренного для подобных объектов, окупаемость может составить от 4,5 до 16 лет. Для сравнения, Новосибирская ГЭС в своё время окупилась за девять лет.

РБК Новосибирск направил запрос по оценке перспективности строительства Каменской ГЭС в пресс-службы правительства Новосибирской области, Алтайского края.

Заместить уголь водой

Владимир Кириллов, заведующий лабораторией водной экологии Института водных и экологических проблем СО РАН отмечает, что доля тепловой энергии в общей выработке в Сибири достигает 64%, в то время как доля ГЭС — всего 35%. При наличии в российской энергетике достаточных мощностей, покрывающих все потребности, акцент стоит делать не на количестве выработки киловатт-часов, а на качестве электричества.

«Мы не используем имеющиеся мощности ГЭС, хотя за их счет можно было бы сильно сократить количество сжигаемого угля на ТЭЦ и ГРЭС, — уверен Кириллов. — Но на это требуется политическое решение — не загружать их, значит сократить добычу угля. Это — чревато в том числе и возможными социальными трагедиями, например, для угледобывающих городов типа Киселевска и Прокопьевска».

Ученый добавляет, что тепловые станции можно и нужно замещать ГЭС, но только для производства электроэнергии. «На сегодняшний день от тепловых электростанций в Сибири отказаться не получится, но, уверен, хотя бы часть нагрузки с них нужно снять в пользу ГЭС», — подчеркивает Кириллов.