ВВЕДЕНИЕ 7
1. Проблемы альтернативной энергетики. Современное состояние и
перспективы развития 10
1.2 Использование энергии ветра для генерации электроэнергии 17
1.3 История развития ветроэнергетики 22
1.4 Факторы, способствующие развитию ветроэнергетики 26
1.5 Уровень развития ВЭУ в России. Механизмы государственной поддержки ВЭУ в России 29
Выводы по разделу 31
2. Характеристика энергетической отрасли, структура отрасли, интеграция
ВИЭ в отрасли 32
2.1 Обзор генерирующих компаний и состояния энергетической отрасли
Челябинской области 32
2.2 Факторы размещения производительных сил в отрасли 36
2.3 Тенденции развития энергетики в России 39
2.4 Тенденции развития энергетики в мировой экономике 42
2.5 Техническое обоснование применения ВЭУ в регионе 50
2.2 Техническое обоснование применения ВЭУ в структуре производства энергоносителя 55
2.2.1. Описание концепции идеи производства водорода с применением
ВЭУ 55
2.2.2 Обоснование выбора типа ВЭУ 57
2.2.3 Состояние и проблемы развития водородной энергетики 59
2.2.4 Электролиз морской воды 61
2.2.5 Хранение и транспортировка водорода 63
Выводы по разделу 65
3. Организация управления процессом внедрения систем альтернативной энергетики 66
3.1 Обзор потенциальных инвесторов ВИЭ в регионе 66
3.1.1. Характеристика ОАО «Фортум» 66
3.1.2. Приоритетные направления деятельности предприятия 68
3.1.3. Объемы потребляемых энергоресурсов за 2014 год 69
3.1.4. Дивидендная политика Общества 69
3.1.5. Описание основных факторов риска 69
3.1.6. Расчет показателей организационных, экономических и
финансовых параметров деятельности предприятия 75
3.1.7. Сведения об учетной политике 78
3.1.8. Анализ тенденций показателей организационных, экономических
и финансовых параметров деятельности предприятия 78
3.2. Оценка экономической эффективности ВЭУ 79
3.3 Технико-экономическое обоснование производства водорода с
применением ВЭУ 90
Выводы по разделу 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
ПРИЛОЖЕНИЯ 98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Современное общество выражает все более строгие требования к экологичности производств и выступает за снижение зависимости от ископаемого топлива. Таким образом, повсеместное внедрение систем нетрадиционной энергетики становится неотъемлемой частью программ развития топливно-энергетического комплекса развитых стран.
Задачей исследования ставится обоснование внедрения систем нетрадиционной энергетики на территории России, и оценка экономической эффективности этого процесса.
Актуальность работы. Потенциал возобновляемых источников энергии России составляет миллиарды тонн условного топлива в год и значительно превышает объём всех потребляемых в настоящее время топливно-энергетических ресурсов. Его рациональное использование, в соответствии с энергетической стратегией развития России до 2030 года, позволит решить целый ряд проблем, связанных с экологически небезопасными процессами переработки углеродного топлива и его сбережением, снижением затрат на транспортировку топлива в территориально удалённые районы и повышением уровня энергетической надёжности этих районов. Учитывая, что около 70% территории страны, в числе которых и промышленно развитые районы, расположены вне централизованных электрических сетей, применение альтернативных источников для производства электроэнергии - дополнительный стимул к развитию промышленности, обеспечению занятости и повышению уровня жизни населения, а в конечном итоге, укрепление экономики России.
Таким образом, задача обоснования целесообразности создания на заданной территории электрогенерирующих комплексов, преобразующих энергию ветра безусловно актуальна, а научная и практическая значимость вопросов, связанных с разработкой методик расчёта их параметров, не вызывает сомнений.
Целью исследования является управление процессом разработки и внедрения систем альтернативной энергетики, построенных на базе ветроэнергетических установок (ВЭУ), заданной географической точке местности и предназначенных для электроснабжения предприятий и населения либо для преобразования в другие виды энергоресурсов.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
- разработана методика определения энергетических ресурсов заданной географической точки местности, обладающих возможностью преобразования в электрическую энергию посредством ветроэнергетических установок;
- проведение анализа исторического пути ВИЭ, выявление закономерностей, тенденций и перспектив ВИЭ;
- исследование мирового опыта по использованию ВИЭ;
- классификация и обоснование проблем использования альтернативной энергетики и факторов, препятствующих развитию отрасли;
- сформулировано предложение по применению ВИЭ в энергетике будущего;
- проведение анализа нормативно-правовых актов, препятствующих или
помогающих развитию ВЭУ в мире и России;
- проведение детальной проработки предприятия, потенциально способного включить развитие ВЭУ в свою инвестиционную программу.
Методология и методы исследования. Объект исследования - процесс внедрения систем альтернативной энергетики в структуру генерирующего предприятия. Предмет исследования - способы внедрения технологий альтернативной энергетики. При выполнении работы использовались результаты анализа и обобщения данных, приведённых в научно- технической литературе, методы экспериментальных исследований энергетического потенциала заданной точки местности. Теоретические исследования проводились на основе методов расчёта систем энергоснабжения, расчёта технико-экономических показателей энергетических установок, математического анализа и теории оптимизации. Для организации и визуализации расчетов использовались программные продукты MS Exel и Matlab разработчика The MathWorks.
Практическая значимость работы. В результате проведённых исследований получены следующие результаты:
- предложена технология производства водорода с применением ВИЭ адаптированная для территории Российской Федерации;
- произведен расчет окупаемости предложенного проекта;
- произведен обзор потенциальных инвесторов проекта.
Апробация работы. Основные положения диссертации, её отдельные решения и результаты докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах в числе которых: VIII Международный симпозиум по фундаментальным и прикладным проблемам науки, доклад, «Перспективы применения топливных элементов в большой энергетике на базе ветропарков», Челябинск, 2014; Пятая научная конференция аспирантов и докторанотов ЮУрГУ, доклад, «Обеспечение аккумулирования электрической энергии в альтернативной энергетике», Челябинск, 2013; Ежегодная научно-практическая конференция кафедры Электротехники и возобновляемых источников энергии Энергетического факультета ЮУрГУ, доклад «Сравнение инвестиционной привлекательности строительства ветроэнергетического комплекса и газопоршневого в условиях современной конъюнктуры рынка», Челябинск, 2015; II Международная научно-практическая конференция «О некоторых вопросах и проблемах экономики и менеджмента», доклад, «Анализ эффективности использования ветроэнергетических установок в средней полосе России» г.Красноярск, 2015.
Публикации. По теме диссертации опубликована одна печатная работа.
Ветроэнергетика в мире бурно развивается (за последние 7-8 лет ежегодный прирост 25%) благодаря государственной законодательной и финансовой поддержке отрасли в ряде стран Европы, США, Китае и др. В России только на побережье Северного Ледовитого океана Уральского федерального округа ветроэнергетический потенциал во много раз превышает мощность всех действующих электрических станций России. Для повышения инвестиционной привлекательности использования в России энергии ветра необходим комплексный подход - интегрирование ветроэнергетической установки в производство целевого продукта, который обеспечивает рентабельность всей цепочки. Например, получение водорода путем электролиза воды с последующим их использованием в различных отраслях.
Водород широко используют предприятия нефтехимической, полупроводниковой, стекольной, пищевой, химической промышленности, металлургия и энергетика. Производство водорода в мире превышает 40 млн. тон в год и постоянно растет. Водород является идеальным экологически чистым топливом. Начавшийся переход к водородной энергетике потребует производить в 2050 году более 350 млн тонн водорода.
Водород может широко быть использован для получения перспективного моторного топлива и сырья для химической промышленности - диметилового эфира из углеродсодержащих газообразных, жидких и твердых энергоносителей. Перспективным направлением применения водорода для экологизации промышленности является получение диметилового эфира из углекислого газа, выбрасываемого предприятиями в атмосферу.
Проект создания ветроводородной энергетики с учетом масштабов ветроэнергетического потенциала России следует рассматривать как геостратегический, обеспечивающий стране инновационный переход к новому технологическому укладу - водородной экономике. Для его реализации даже в масштабах частичного использования ветропотенциала Ямала необходимо создать целый ряд инновационных производств, решить большое количество научно-технических задач, обеспечивающих создание ветроэнергоустановок большой мощности, экономичных мощных электролизеров воды для получения водорода, крупных энергоустановок на топливных элементах для прямого преобразования химической энергии водорода в электрическую.
В диссертации представлена общая концепция ветроэнергетического комплекса, на основе современных технологий, состоящего из ветроэнергетического парка, электролизеров и средств доставки получаемого топлива. Обозначены основные проблемы отрасли альтернативной энергетики и пути их решения. Упомянуты механизмы государственной поддержки отрасли и рассмотрен вопрос эффективности государственной поддержки.
Технико-экономические расчеты показали приемлемые результаты для инвестирования средств в проект, для крупных игроков энергетического рынка таких как ОАО «Фортум». Предположительный срок окупаемости проекта составит менее 5 лет, при условии безальтернативности нефти, как главного мирового энергоресурса и возвращении её цены к комфортным 100 долларам за баррель.
В работе ОАО «Фортум» рассматривается как наиболее вероятный потенциальный инвестор проекта на основании характеристики предприятия включающей впечатляющие финансовые результаты за последние 5 лет, а так же потому, что альтернативная энергетика входит в сферу интересов этого предприятия.
В настоящее время Фортум приступает к реализации проекта строительства ветропарка мощностью 35 МВт в Ульяновске. Общая сумма инвестиций составит около 65 миллионов евро. Планируется, что ветропарк начнет выработку электроэнергии в 2017 году и будет снабжать город Ульяновск с населением 620 000 человек. Соответствующее соглашение о сотрудничестве было подписано 23декабря 2015 губернатором Ульяновской области Сергеем Морозовым, генеральным директором корпорации развития региона Сергеем Васиным и исполнительным вице-президентом корпорации Фортум, главой российского подразделения компании Александром Чуваевым.
Проект ветропарка включен в проводимый Администратором торговой системы конкурсный отбор инвестиционных проектов по строительству генерирующих объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Цель государственной программы заключается в увеличении объема возобновляемой генерации в России с использованием механизма договоров о предоставлении мощности (ДПМ). Мощность объектов генерации, поставляемая на условиях ДПМ, будет гарантированно оплачиваться в течение 15 лет, обеспечивая тем самым необходимый уровень доходности инвестиций.
Таким образом описанный в диссертации проект имеет право на существование и возможное внедрение в недалеком будущем.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
