1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 10, 2023

Теплоэнергетика, 2023, № 10, стр. 45-54

Оценка влияния ветровых и солнечных электростанций, когенерации и доли угля в топливном балансе на снижение выбросов парниковых газов

С. С. Белобородов a, *, Е. Г. Гашо b, **

a НП “Энергоэффективный город”
195094 Москва, Семеновская наб., д. 2/1, стр. 1, оф. 311, Россия

b Национальный исследовательский университет “Московский энергетический институт”
111250 Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Россия

* E-mail: enefgorod@gmail.com
** E-mail: gashoyg@mpei.ru

Поступила в редакцию 26.01.2023
После доработки 27.03.2023
Принята к публикации 30.03.2023

Аннотация

Энергопереход на “зеленый” водород планируется осуществить путем широкомасштабного использования энергии ветра. Требуемая для этого площадь ветропарков может достигать 38.5% территории Европейского союза. В научной литературе отмечается, что применение ветровых турбин для удовлетворения 10% мирового спроса на энергию к 2100 г. может привести к потеплению поверхности суши более чем на 1°C. Изменение температуры наблюдается сразу после ввода ветропарков в эксплуатацию, в то время как климатическая выгода от снижения выбросов парниковых газов является вопросом будущего. В настоящее время не принимается во внимание влияние ветровых и солнечных электростанций (ВЭС и СЭС) на рост выбросов парниковых газов в результате изменения структуры и режимов загрузки генерирующих мощностей в энергосистеме. Цель настоящей работы – определить возможность снижения количества выбросов парниковых газов в энергосистеме путем изменения структуры топливного баланса, повышения эффективности производства электрической энергии, развития ВЭС и СЭС и рассмотреть способы ее реализации. Приведены оценки снижения парниковых газов электростанциями при изменении структуры генерирующих мощностей, а также при замене одного вида топлива на другой. Показано, что в настоящее время баланс спроса и предложения в энергосистеме, например, Германии обеспечивается благодаря экспорту электроэнергии. За период с 2000 по 2018 г. выработка ВЭС и СЭС возросла на 146 ТВт ⋅ ч, а выработка АЭС снизилась на 94 ТВт ⋅ ч, при этом экспорт электроэнергии в энергосистемы соседних стран увеличился на 52 ТВт ⋅ ч. Снижение производства электроэнергии угольными ТЭС на 69 ТВт ⋅ ч было компенсировано повышением выработки на 34 ТВт ⋅ ч тепловыми электростанциями, работающими на природном газе, и на 47 ТВт ⋅ ч электростанциями, использующими в качестве топлива биогаз, твердое и жидкое биотопливо, твердые коммунальные отходы. Результаты исследований показали, что развитие ветровых и солнечных электростанций в отсутствие накопителей энергии не может считаться эффективным способом снижения выбросов парниковых газов в энергосистеме, тем более что ВЭС и СЭС значительно проигрывают различным вариантам комбинированной выработки электроэнергии и тепла.

Ключевые слова: парниковые газы, углекислый газ, возобновляемые источники энергии, ветровые электростанции, солнечные электростанции, когенерация, парогазовые установки, режимы электрической нагрузки, энергосистема, углеродная нейтральность

Список литературы

  1. Указ Президента РФ от 04.11.2020 № 666 “О сокращении выбросов парниковых газов”.

  2. Распоряжение Правительства РФ от 29.10.2021 № 3052-р “Об утверждении стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года”.

  3. Федеральный закон № 34-ФЗ от 06.03.2022 “О проведении эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов в отдельных субъектах Российской Федерации”.

  4. Постановление Правительства РФ от 05.08.2022 № 1390 “Об утверждении Правил исчисления и взимания платы за превышение квоты выбросов парниковых газов в рамках проведения эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов на территории Сахалинской области”.

  5. Постановление Правительства РФ от 18.08.2022 № 1441 “О ставке платы за превышение квоты выбросов парниковых газов в рамках проведения эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов на территории Сахалинской области”.

  6. Национальный доклад о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2020 гг. Ч. 1 / А.А. Романовская, А.И. Нахутин, В.А. Гинзбург, В.А. Грбар, Е.В. Имшенник, Р.Т. Карабань, В.Н. Коротков, В.Ю. Вертянкина, Т.В. Григурина, И.Л. Говор, Г.Г. Литвинчук, В.М. Лытов, П.Д. Полумиева, Н.В. Попов, А.А. Трунов, Л.А. Прохорова. М., 2022.

  7. Белобородов С.С. Cнижение эмиссии СО2: развитие когенерации или строительство ВИЭ? // Энергосовет. 2018. № 1 (51). С. 16–25.

  8. Energy revolution: A global outlook / L. Staffell, M. Jansen, A. Chase, E. Cotton, C. Lewis. Drax: Selby, 2018.

  9. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe: Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. European Commission, Brussels, 08.07.2020.

  10. A new industrial strategy for Europe: Communication from the Commission. European Commission, Brussels, 10.03.2020.

  11. Study on energy storage – contribution to the security of the electricity supply in Europe / C. Andrey, P. Barberi, L. Lacombe, L. van Nuffel, F. Gerard, J. Gorenstein Dedecca, K. Rademaekers, Y. el Idrissi, M. Crenes. Publications office of the European Union, 2020.

  12. Mainstreaming RES: flexibility portfolios. Design of flexibility portfolios at Member State level to facilitate a cost-efficient integration of high shares of renewables / C. Andrey, P. Attard, R. Bardet, L. Fournie, P. Khallouf. Publications office of the European Union, 2017.

  13. Белобородов С.С., Гашо Е.Г., Ненашев А.В. Переход ЕС к водородной энергетике: потребность в ресурсах // Промышленная энергетика. 2021. № 6. С. 36–47.

  14. Wang C., Prinn R.G. Potential climatic impacts and reliability of very large-scale wind farms // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. No. 4. P. 2053–2061. https://doi.org/10.5194/acp-10-2053-2010

  15. The influence of large-scale wind power on global climate / D.W. Keith, J.F. DeCarolis, D.C. Denkenberger, D.H. Lenschow, S.L. Malyshev, S. Pacala, P.J. Rasch // Proc. Nat. Acad. Sci. 2004. V. 101. No. 46. P. 16115–16120. https://doi.org/10.1073/pnas.0406930101

  16. Miller L.M., Keith D.W. Climatic impacts of wind power // Joule. 2018. V. 2. No. 12. P. 2618–2632. https://doi.org/10.1016/j.joule.2018.09.009

  17. Electric power annual 2019. U.S. Energy Information Administration, Oct. 2020.

  18. EU energy in figures: Statistical pocketbook. Published: 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020.

  19. Белобородов С.С. Обеспечение баланса производства и потребления электроэнергии в энергосистеме Германии в дни с максимальной выработкой ВИЭ // Электрические станции. 2020. № 2. С. 16–22.

  20. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Влияние развития ВИЭ на сбалансированность производства и потребления электроэнергии в ЕЭС России // Новое в российской электроэнергетике. 2020. № 5. С. 6–17.

  21. Белобородов С.С. Оксидоуглеродный след ветровых и солнечных электростанций // Электрические станции. 2022. № 8. С. 10–18.

  22. Белобородов С.С., Дудолин А.А. Анализ наличия регулировочного диапазона в ЕЭС и размещение “базовой” генерации на территории Российской Федерации // Новое в российской электроэнергетике. 2017. № 7. С. 6–16.

  23. Power generation and consumption. Agora Energiewende. Smart Energy for Europe Platform (SEFEP).

  24. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике: элементы теории, направления развития. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1983.

  25. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А. Илларионов, Л.Я. Рудых, Д.Л. Файбисович, Р.М. Фришберг, Л.Д. Хабачев. И.М. Шапиро // 3‑е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.

  26. Макаров А.А., Воропай Н.И. Системные исследования в энергетике: методология и результаты. М.: ИНЭИ РАН, 2018.

  27. Мелентьев Л.А. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов и промышленных предприятий: науч. изд. М.: Наука, 1993.

  28. Руденко Ю.Н. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. № 1. С. 7–17.

  29. Белобородов С.С. О необходимости применения системного подхода при проектировании развития ЕЭС России // Электрические станции. 2021. № 9. С. 2–9.

  30. Energy in a finite world: Paths to sustainable future. V. 1 / W. Hafele, J. Anderer, A. McDonald, N. Nakicenovic // Report by the Energy Systems Program Group of the International Institute for Applied Systems Analysis. Cambridge, Massachusetts: Ballinger Publish Company, 1981.

  31. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. К вопросу оценки живучести сложных систем энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1979. № 1. С. 14–20.

  32. Антонов Г.Н., Черкесов Г.Н., Криворуцкий Л.Д. Методы и модели исследования живучести систем энергетики. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990. С. 9–17.

  33. Воропай Н.И., Ковалев Г.Ф., Кучеров Ю.Н. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике. М.: Энергия, 2013.

  34. Руденко Ю.Н., Синьчугов Ф.И., Смирнов Э.П. Основные понятия, определяющие свойство “надежность” систем энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1981. № 2. С. 3–17.

  35. Белобородов С.С. Влияние развития ВИЭ на конкурентоспособность централизованной системы электроснабжения промышленных потребителей в энергосистеме Германии, а также на изменения режимов работы газовой сети // Электрические станции. 2020. № 9. С. 2–11.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал