Transcript Концепция демонстрационных зон высокой

Концепция демонстрационных зон
высокой энергоэффективности систем
комплексного энергообеспечения
агрогородков с использованием местных и
возобновляемых энергоресурсов в АПК
Беларуси
Академик Герасимович Леонид Степанович,
доктор техн. наук Дашков Владимир Николаевич,
канд. физ.-мат. наук Костюкевич Сергей Борисович
Институт энергетики НАН Беларуси
Минск –2015 г.
Задание 1.1.19 ГПНИ Республики Беларусь
»Энергобезопасность, энергоэффективность и
энергосбережение, атомная энергетика» на 2013-2015гг.,
№гос.рег.20141023
Разработка и исследование демонстрационных зон
высокой энергоэффективности с использованием
местных и возобновляемых энергоресурсов для
комплексных систем энергообеспечения агрогородков
Беларуси
Научный руководитель
академик докт. техн. наук Л.С. Герасимович
Институт энергетики НАН Беларуси
Особенности демонстрационных зон высокой
энергоэффективности в РБ
«Инструкция о порядке создания и функционирования демонстрационных зон
высокой энергоэффективности Республики Беларусь» утверждена СМ РБ
27.01.2004.
Демонстрационные зоны (ДЗ) представляют собой … совокупность проектов,
осуществляемый в масштабах … ограниченной территории, в которых создаются
благоприятные условия для получения и демонстрации совокупного эффекта … по
приоритетным
направлениям
энергосбережения,
концентрации
ресурсов
производственного и научно-технического потенциала, накопленного зарубежного и
отечественного
опыта,
проведения
широкомасштабной
информационнопропагандистской деятельности среди специалистов и общественности по
демонстрации на практике преимуществ внедрения энергосберегающих технологий,
оборудования, изделий и материалов.
Неопределенности в решении отдельных проблем настоящей «Инструкции …» в
АПК:
1. отсутствие экономической заинтересованности юридических лиц (заказчиков) в
создании ДЗ;
2. отсутствие организационно-хозяйственных и экономических требований к
масштабам
и системе пилотных проектов, и в частности, с использованием
местных энергоресурсов, включая возобновляемые;
3. Отсутствие системы критериев
оценки ДЗ и перспективности дальнейшего
тиражирования проектов высокой энергоэффективности и др.
Цель исследования
Разработка методологии концептуального
пректирования научно обоснованной системы
демонстрационных зон высокой
энергоэффективности (ДЗВЭ) в АПК Беларуси,
обеспечивающих принятие рациональных
решений по реализации типовых систем
комплексного энергообеспечения
агрогородков (СКЭОА) с использованием
местных энергоресурсов, включая
возобновляемые (МВЭР)
4
Концептуальное проектирование ДЗВЭ
- это научная деятельность по
исследованию концептуальных моделей
прообраза создаваемой ДЗВЭ с
использованием МВЭР на основе исходной
информации, системы требований,
критериев оценки и представлений о
предметной области, необходимых для
принятия инновационных решений.
Концептуальные основы методологии
ДЗВЭ в АПК Беларуси
• Обоснование представительных кластеров агрогородков и
структур гибридных конверсионных энергоустановок для
ДЗВЭ
• Обоснование системы критериев значимости и требований к
ДЗВЭ
• Создание информационной базы МВЭР и банка знаний
конверсионных установок для ДЗВЭ
• Программное обеспечение концептуального проектирования и
моделирования ДЗВЭ в СКЭОА с МВЭР
• Имитационное моделирование ДЗВЭ
• Научный отчет и технические требования на проектирование
ДЗВЭ
Агрогородок
–
территориально-хозяйственное
образование,
включающее благоустроенный населённый пункт с
социальной
инфраструктурой,
обеспечивающий
Государственные социальные стандарты проживающему
в нём населению, жителям прилегающих сельских
поселений и трудовые ресурсы для выполнения
производственных задач сопряжённой градообразующей
аграрной сферы АПК Беларуси
Карта размещения и
развития агрогородков
в Республике Беларусь
Разновидности производственной
градообразующей сферы агрогородков
•
Многоотраслевое аграрно-промышленное предприятие
на площади с.х. угодий 3 - 7 и более тыс. га.
• Специализированные:
- товарно-молочные комплексы и по откорму КРС,
- свиноводческие комплексы,
-.птицефабрики,
-тепличные комбинаты,
• С наличием цехов по переработке с.-х. продукции.
• С наличием двух и более населенных пунктов и одним
агропромышленным предприятием.
9
Структура и диапазон значений показателей
многоотраслевых с.х. предприятий агрогородков
(пример Могилевской обл.)
Количество
проживающих
агрогородке
до 200 чел.
от 200 до 500
чел.
от 500 до 1000
чел.
более 1000
чел.
1
64
48
7
в
Площадь пашни в
хозяйстве
до 2000 га
26
Потребление
электроэнергии
хозяйстве
до 300 тыс.
в
кВт*ч
39
Потребление
до 200 тонн
дизельного топлива
в хозяйстве
29
от 2000 до 3000 от 3000 до 4000 более 4000 га
га
га
43
28
23
от 300 до 500
тыс. кВт*ч
от 500 до 1000
тыс. кВт*ч
более 1000
тыс. кВт*ч
42
29
10
от 200 до 300
тонн
от 300 до 400
тонн
более 400
тонн
49
25
17
10
Принципы отбора базовых с.-х. предприятий
для проектирования ДЗВЭ
Необходимо учитывать :
1. уровень централизованного энергообеспечения
базовых предприятий в регионах;
2. природно-климатические условия и перспективная
специализация хозяйственно-экономической
деятельности базовых предприятий;
3. технически реализуемый потенциал местных
энергоресурсов, включая возобновляемые, в регионе;
4. приоритетный ряд критериев значимости и требований
для отбора системы базовых предприятий и кластеров
гибридных систем энергоустановок с использованием
ВИЭ для каждого региона
11
Объект исследований
60 агрогородков с передовыми
агропромышленными предприятиями АПК,
выделенных (в соответствии с Протоколом
Президента Республики Беларусь, 2003 г.) в
качестве демонстрационных объектов для
решения вопросов повышения
эффективности с.-х. пр-ва по примеру
эталонных базовых хозяйств
12
Карта 60 базовых с.-х. предприятий
АПК Беларуси
11
10
14
12
13
16
15
38
17
18
43
36
46
39
42
59
34
48
44
5
6
56
50
55
32
51
52
58
33
28
31
30 29
35
60
57
37
5354
49
40
45
24
41
47
7
19
3
1
4
25
2
8
9
40 км
26
27
20
23 22
21
Хозяйственно-экономические показатели базовых с.х
предприятий (пример Брестской обл.,2012 год)
Всего с/х угодий
№
п/п
Наименование
Район
Валовая Среднегодо
продукци
вая
я с/х в численность
сопостав работников,
имых
занятых в
ценах,
с/х
гектары
всего, производств
млн. руб
е, чел
баллогектары,
га
Поголовье (по коду), голов (тыс.
голов для кур)
10
20 31 32 40 51
Получ
ено
навоза
52 90 , т
Брестская область
1
СПК «Остромечево»
2
Брестский
192258
704
10521
412423
КСУП
«Племзавод
Дрогичинский
«Закозельский»
29530
164
4469
121137
3
СПК "Восходящая Заря" Кобринский
135583
369
4622
123407
4
СПК "Жеребковичи"
Ляховичский
103217
513
7998
347590
5
СПК "Ляховичский"
Ляховичский
556329
279
3863
123560
6
ОАО "Агро-Колядичи"
Пружанский
100256
308
7991
233337
7
СПК "Полесская Нива"
Столинский
65086
390
5419
209173
8
СПК "Федорский"
Столинский
147453
404
10177
327699
232 120
13151
74 26 125
6 17
0
104 20
800
150
22
38554
0 0
118 173
161 173
64184
0
8
0 06
204 465
34
76000
5
9
243
889
65
34854
2
275 422
11527
8
7
4
156 393
72273
1
2
14 16481
212 149
6 67
4
Годовой расход энергоресурсов базовых с.-х. предприятий
(пример Брестской обл., 2012 год)
Расход энергетических ресурсов на
производственные цели
№
п/п
Наименование базовых с.х. предприятий
Район
дизельного
бензина,
топлива,
т/т у.т./%
т/т у.т./%
электроэн теплоэнер природно
всег
ергии,
гии,
го газа,
о,
МВт- Гкал/т у.т./ 103×м3/т у
т у.т.
ч/т у.т./%
%
.т./%
Брестская область
1
СПК «Остромечево»
Брестский
2
КСУП «Племзавод
«Закозельский»
3
СПК "Восходящая Заря"
4
СПК "Жеребковичи"
5
СПК "Ляховичский"
6
ОАО "Агро-Колядичи"
7
СПК "Полесская Нива"
8
СПК "Федорский"
Дрогичинс
кий
Кобрински
й
Ляховичск
ий
Ляховичск
ий
Пружански
й
Столински
й
Столински
й
1465/2134,3 203/290,9/ 3308/406,3 2685/383,6 584/671,7/ 3886
/54,9
7,5
/10,5
/9,9
17,4
,8
396/576,9/7
616/75,7/9,
98/112,7/1 811,
32/45,9/5,7
—
1,1
3
3,9
2
754/1098,5/ 78/111,8/4, 3500/429,9
647/744,2/ 2384
—
46,1
7
/18
31,2
,4
993/1446,7/ 139/199,2/ 1864/229/1
1874
—
—
77,2
10,6
2,2
,9
593/863,9/8
1037
63/90,3/8,7 679/83,4/8
—
—
3,3
,6
1052/1532,6
1416/173,9
101/116,2/
33/47,3/2,5
—
1870
/82
/9,3
6,2
171/249,1/5
992/121,9/ 164/23,4/4,
480,
60/86/17,9
—
1,9
25,5
9
4
1520/2214,5 91/130,4/4, 2477/304,3
2649
—
—
/83,6
9
/11,5
,2
15
Кластеризация базовых с.-х. предприятий по
микроиндексу природно-климатических условий
(в среднем, за 5 лет)
Группа природноМикроиндекс природно- Количество хозяйств
климатических условий климатических условий
в группе, ед.
А - лучшие
более 0,7500
12
В - хорошие
0,6000 - 0,7500
16
С - средние
0,5000-0,5999
10
Б - ниже среднего
0,4000 - 0,4999
8
Е - плохие
менее 0,4000
14
16
Критерии значимости для обоснования
ДЗВЭ
1. Ресурсная значимость (технический потенциал
местных энергоресурсов)
2. Экономическая значимость (себестоимость и
средняя цена производства электрической и тепловой
энергии с использованием местных энергоресурсов)
3. Социальная значимость (создание
дополнительных рабочих мест; содействие развитию
местной промышленности, обеспечение социальных
стандартов, привлечение и закрепление
квалифицированных специалистов в аграрную сферу)
17
Критерии значимости для обоснования
ДЗВЭ (продолжение слайда)
4. Внеэнергетическая значимость
(технологический эффект и дополнительный
доход от производства с.-х. продукции, и др.)
5. Бюджетная значимость (поступление
налогов в местный и республиканский бюджет;
содействие развитию местной промышленности
и предпринимательской деятельности и т.д.)
18
Критерии значимости для обоснования
ДЗВЭ (продолжение слайда)
6.Энергобезопасная значимость
(технический потенциал местных и объемы
замещения импортируемых энергоресурсов,
надежность энергоснабжения, снижение
потерь энергии в сетях и др.)
7.Интегральный критерий значимости основан на системном учете разработанных
критериев значимости и определяется
следующей системой требований
19
Система требований к ДЗВЭ в СКЭОА
20
Концептуально-организационные сценарии
региональных кластеров ДЗВЭ
•
•
•
•
•
•
Технико-реализационный
Организационно-производственный
Маркетинговый
Инвестиционный
Кадровый
Институционально-организационный
Можно выделить три вектора построения кластеров:
1- «сверху вниз» , 2- «снизу вверх» и
3- «смешанный» вариант
Кластеры гибридных систем конверсионных
установок с использованием местных
энергоресурсов
•
•
•
•
•
•
Концептуально выделены следующие кластеры
гибридных энергосистем, состоящих из установок :
ДГ, ВЭУ, ФЭС, мГЭС, ТН, БГУ, СК.
:
двойной гибрид (ДГ+ВЭУ или ДГ+ФЭС или ДГ+ мГЭС
или др. сочетания);
трио-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС) или (ДГ+ ВЭУ+мГЭС
или др. сочетания);
квадро-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС+мГЭС или др.
сочетания);
пента-кластер (ДГ +ВЭУ +ФЭС+мГЭС+ ТН+ БГУ
сикстет-кластер (ДГ+ ВЭУ+ФЭС+мГЭС+ТН+БГУ);
септ-кластер (ДГ+ВЭУ+ФЭС+мГЭС+ТН+БГУ+СК).
22
Результаты анализа эксплуатационных исследований
биогазовых когенерационных установок в АПК
Беларуси
• недостаточная биотехнологическая оценка сырьевой базы (не учитываются
вид и количество подстилочного материала в навозе;
• используется не контролируемый гидросмыв навозных стоков, что приводит к
наличию в нем песка и инородных частиц размером более 10 мм);
• несоблюдение технологических регламентов по составу (смесь субстрата
составляется без учета рекомендуемых значений) и подаче (не выдерживается
по времени и периодичности) субстрата;
• не учитывается и не анализируется логистика доставки сырья к БГК;
отсутствие стационарных и мобильных лабораторий контроля качества сырья;
• неэффективно используется тепловая энергия, вырабатываемой
когенерационным блоком;
• не предусматривается поэтапное строительство и ввод в эксплуатацию БГК
большой мощности;
• отсутствуют региональный технический сервис и подготовленные
специалисты для выполнения технического обслуживания и ремонта
оборудования;
• отсутствует опыт организации региональных образовательных центров для
специалистов аграрного сектора
Результаты исследования информационной
базы МВЭР в Беларуси
Предоставленные данные Кадастра ВИЭ
Миприроды РБ могут служить только
ориентиром для:
– обоснования предварительного выбора
территориального размещения демонстрационных зон в РБ;
– оценки потенциала размещенных источнков
ВИЭ;
– учета потенциала действующих энергоустановок, использующих ВИЭ, в качестве
демонстрационных объектов
Задачи создания специализированных баз
данных и банка знаний
Для повышения качества и ускорения
процессов концептуального проектирования и
моделирования
необходимо
создание
специализированной
базы
данных
агрогородков и банка знаний конверсионных
установок,
обеспечивающих
запросы
проектной практики по созданию ДЗВЭ и
последующего типового проектирования и
реконструкции СКЭОА в АПК Бедаруси
Состав и структура программного комплекса
Первичные
данные
обследования
агрогородка
Нормативно правовая база
Программа
обработки
данных «ENPEP»
Веб-сайт для
редактирования
и наполнения БД
Пользователи базы
данных
База Данных
Сервер
Программа
обработки
данных «АРЭП»
Работа
экспертов
Другие
приложения,
использующие
БД
Администрирование
базы данных
Презентация книги
диплом - 2012 Международной ассоциации Академий наук
Энергоэффективность
Энергоэффективность
Энергоэффективность
аграрного
производства
аграрного
аграрногопроизводства
производства// /
В.В.Г.
Г.Г.Гусаков
Гусаков
[и[идр.];
др.];
Нац.
В.
Гусаков[и
др.];Нац.
Нац.
акад.
наук
Беларуси,
акад.
акад.наук
наукБеларуси,
Беларуси,
Ин-т
экономики;
Ин-т
Ин-тэкономики;
экономики;
Ин-т
энергетики;
Ин-т
Ин-тэнергетики;
энергетики;
под
общ.
ред.
академиков
под
подобщ.
общ.ред.
ред.академиков
академиков
В.В.Г.
Г.Г.Гусакова
Гусакова,
В.
и
Гусакова,
Л.Л.С.
С.С.Герасимовича.
Герасимовича.
Л.
Герасимовича.–––
Минск
Беларус.
навука,
Минск
Минск:: :Беларус.
Беларус.навука,
навука,
2011.
–776
с.с.
2011.
2011.–776
–776с.
Обобщенные результаты концептуального
моделирования СКЭОА
С учетом тренда цен на различные энергоресурсы при
расчетном
сроке
эксплуатации
энергсистемы
агрогородков в течение 20 лет и сроке окупаемости до 5ти лет, целесообразно:
1.Сооружение централизованных автономных биогазовых
комплексов, принадлежащих предприятию (или за счет
средств специальной энергокомпании, на арендуемой
производственной территории агрогородка):
• с
когенерационной
установкой
и
продажей
электроэнергии
государственной энергосистеме, а
тепловой - потребителям агрогородка;
• с
газоразделительным
оборудованием
и
автогазозаправочной станцией и продажей биогаза
различным энергопотребителям.
Обобщенные результаты концептуального
моделирования СКЭОА (продолжение)
2.Сооружение собственных автономных фотоэлектростанций (ФЭС)
на крышах: производственных
помещений и зданий жилищно-коммунальной сферы
(или аренда этих площадей энергокомпаниямсобственникам этих станций, в т. ч. иностранным).
3.Индивидуальные
автоматизированные
комплексные
энергосистемы зданий и усадеб, включая котлы на
различных видах ТЭР, фотоэлектрические батареи,
солнечные гелиоколлекторы,
тепловые насосы,
например,VIESSMANN и других иностранных фирм.
4.Ускоренное развитие НИОКР в области создания
отечественного полнокомплектного автоматизированного энергооборудования с использованием МВЭР.
5.Организация развитого регионального технического
сервиса энергооборудования в агрогородках.
Требования к концепт-проектам
демонстрационных зон высокой
энергоэффективности
1. Высокая энергоэффективность (отношение приращения
добавочной стоимости с.-х. пр-ва к приращению энергозатрат
больше 1,0).
2.Снижение стоимости оплаты конечной энергии для населения
3.Обеспечение минимальных социальных стандартов жилищнокоммунального сектора
4.Обеспечение демонстрационной зоной энергобезопасности и
надежности энергообеспечения агрогородка
5. Использование местных энергоресурсов в объеме не ниже 20-25%
от общего использования энергоресурсов в агрогородке
6. Срок окупаемости проектов демонстрационной зоны не более
5-6 лет
7. Сочетание в одном регионе демонстрационных зон с различными
кластерами гибридных систем конверсионных энергоустановок
8. Иные требования, обусловленные критериями значимости для
30
создания демонстрационных зон.
Принципы концептуальных
исследований изложены в статье
Герасимович Л.С. Принципы создания
демонстрационных зон высокой
энергоэффективности с использованием
местных и возобновляемых ресурсов в системе
комплексного энергообеспечения агрогородков
/Л.С. Герасимович [и др.]. Энергетическая
стратегия. №6, 2014
Благодарим за
внимание!
ВОПРОСЫ, КОММЕНТАРИИ,
СУЖДЕНИЯ
конт. тел. 8-029 667 55 27
32