Дата публикации: 16.05.2021
Бисерік Жарас Қанатұлы
2 курс магистранты,
Алматы энергетика және байланыс университеті,
Қазақстан, Алматы қ.
Ғылыми жетекші: Абдрахманов Е.А., профессор
Аңдатпа: Бұл мақалада біз әр түрлі электр станцияларының тиімділік көрсеткіштерін салыстыра отырып зерттеу және талдау жүргіздік. Қазақстан Республикасында жаңартылатын энергия көздерінің потенциалын белгілеу, оларды тиімді пайдалану жолдары мен дамыту перспективаларын анықтау жүргізілді. Дәстүрлі емес энергия көздерін қолданудың ерекшеліктері мен артықшылықтары айқындалды және энергия үнемдеу саясатын жүргізу бойынша басым бағыттар белгіленді.
Кілт сөздер: Электр энергиясының балама көздері, жел электр станциясы, күн электр станциясы, су электр станциясы.
Annotation: In this article, we conducted research and analysis comparing the performance indicators of various power plants. The potential of renewable energy sources, ways of their effective use and development prospects in the Republic of Kazakhstan were determined. The features and advantages of using non-traditional energy sources and priority directions for the implementation of the energy saving policy are established.
Keywords are: alternative sources of electricity, wind power plant, solar power plant, hydroelectric power plant.
Әлемдік энергетиканың тенденциясына айналған электр энергиясының балама көздерін қолдануға көшу қаншалықты тиімді болады, оларды пайдаланудағы басты ерекшеліктері қандай, дәстүрлі энергия түрлерімен салыстырғанда қандай артықшылықтары бар, осы сұрақтарға жауап алу үшін осы саладағы ғылыми зерттеулер мен есептеулерді талдаймыз.
Қазақстанның энергия жүйесі-бұл жалпы жұмыс режимімен, бірыңғай орталықтандырылған жедел-диспетчерлік және аварияға қарсы басқарумен, дамуды жоспарлаудың бірыңғай жүйесімен, техникалық саясатпен, нормативтік-технологиялық және құқықтық реттеумен біріктірілген электр станциялары мен электр желілерінің кешені. Елдің энергетикалық жүйесінің дамуы оның даму қарқынын анықтайтын бірқатар ерекшеліктерге байланысты.
Қазақстанның электр энергетикасы негізгі қорларының елеулі бөлігі тозуымен сипатталады. Электр станцияларында және қосалқы станцияларында жабдықтың 75 % – ының жасы 25 жылдан асады, 25% - ының жасы 30 жылдан асады, яғни бұл көрсеткіш Қазақстандағы энергетика саласының жабдықтары айтарлықтай тозғандығын анықтайды.
Энергия өндірісінің бүкіл экономикасын анықтайтын негізгі көрсеткіштер-бұл күрделі шығындар немесе әртүрлі электр станцияларын салыстыру үшін меншікті капитал, жылдық пайдалану шығындары немесе энергия бірлігін өндірудің өзіндік құны екендігі белгілі. Барлық басқа техникалық-экономикалық көрсеткіштер қалай болса да осы жолмен біріктіріледі [3].
Энергия өндірудің өзіндік құны тұтынылған отын құнының 60-80% - ына (ГЭС-тен басқа) байланысты, сондықтан кез келген жылу электр станциясының жұмысы үнемділігінің басты көрсеткіші, оның энергия бірлігін өндіруге және босатуға кеткен үлестік шығынының мөлшері болып табылады.Осының ішінде ең көп тарағандары - электр энергиясының шамамен 80% өндіретін жылу электр станциялары (ЖЭС). Конденсациялық станциялар тиімділігі жағынан ЖЭО-дан едәуір төмен, олардың ең үздік КЭС-ке арналған үлестік шығыстары 318-320 г ш.о./кВт-сағ, ал будың орташа қысымында (40 ат) жұмыс істеген ескі станцияларда бұл көрсеткіш 400-500 г ш.о./кВт-сағ жетуі мүмкін.
Соңғы уақытта газ турбиналы электр станциялары мен қондырғылар (ГТҚ) кеңінен таралуда, олар төмен үнемділіктегі үлкен маневрлікпен сипатталады. Олар, ГЭС сияқты, жүктеме кестесінің ең жоғарғы бөлігін жабу үшін қолданылады. Алайда, олардың техникалық-экономикалық көрсеткіштері жылу электр станцияларының ішінде ең нашар, отынның үлестік шығыстары-500-600 г ш. о./кВт-сағ және одан жоғары.
Осыларды 90-жылдары жеке меншіктеген, меншік иелері, жаңғырту жөніндегі міндеттемелерінің орындалуына алаңдамайды. Бұған электр энергиясының төмен бағасы және заңнамадағы олқылықтар ықпал етеді. Тозу нәтижесінде станциялар паспорт қуатының 1/5 бөлігін де бермейді - жалпы алшақтық 4 мың мегаваттқа жетеді. Электр энергиясының жоғары тозуына байланысты электр энергиясын беру және тарату кезінде үлкен шығындар орын алады – 25 мың км желіге 21,5%, желілердің көпшілігі жаңартуды қажет етеді. Солтүстіктегі электр станциялары басқа энергетикалық жүйелермен қосылғандықтан электр энергиясын тарату инфрақұрылымындағы проблемалар Қазақстанды электр энергиясын елдің оңтүстік өңірлеріне импорттауға мәжбүрлейді. Жабдықтардың көп бөлігі КСРО-да өндірілген және қазіргі уақытта жаңартуды немесе ауыстыруды қажет етеді, газ турбиналарының 94% - ы, бу турбиналарының 57% - ы және қазандықтардың 33% - ы 20 жылдық пайдалану мерзіміне ие. Жабдықты жаңарту коэффициенті сала бойынша 0,01 құрайды, яғни іс жүзінде тозу мерзімі әлдеқашан өткен жабдық жұмыс істейді [4].
Су электр энергиясы Қазақстанда негізінен елдің шығыс және оңтүстік бөліктерінде Ертіс, Іле және Сырдария өзендерінде шоғырланған айтарлықтай су ресурстары бар (су ресурстарының барлық қуатының 73%). Қазақстандық сарапшылардың бағалауына сәйкес, теориялық тұрғыдан алғанда, елдің барлық су ресурстарының қуаты жылына 170 мың ГВт*сағ құрайды. Жылына 62 мың ГВт*сағ технологиялық тұрғыдан жүзеге асырыла алатын қуат болып есептеледі және жылына 27 мығ ГВт*сағ бұл экономикалық потенциялға сәйкес келеді. Технологиялық тұрғыдан жүзеге асырыла алатын бөліктен тек 13-14% орындалған. Қазіргі уақытта, гидроресурстар электр энергиясын жиынтық өндірудің 2% - нан аспайды, ал олардың негізгі орантылған қуатының үлесі 13% - ды құрайды [5].
Күн энергиясын пайдалану дәстүрлі емес ресурстарды пайдалануды дамытуға өз үлесін қосуы мүмкін, өйткені күн сәулесінің жылдық ұзақтығы жылына 2200-3000 сағ құрайды, ал Күн радиациясының бағаланған қуаты жылына 1 шаршы метрге 1300-1800 кВт құрайды. Күн энергиясын пайдалану әсіресе елдің шалғай және оқшауланған бөліктері үшін өте маңызды. Бүгінгі күні жаңартылатын энергия ресурстарының үлес салмағы шамалы болып қалуда – электр энергиясын жиынтық өндірудің 0,2% - нан аспайды [6].
Күн энергиясын пайдалану дәстүрлі емес ресурстарды пайдалануды дамытуға өз үлесін қосуы мүмкін, өйткені күн сәулесінің жылдық ұзақтығы жылына 2200-3000 сағатты құрайды, ал Күн радиациясының бағаланған қуаты жылына 1 шаршы метрге 1300-1800 кВт құрайды. Күн энергиясын пайдалану әсіресе елдің шалғай және оқшауланған бөліктері үшін өте маңызды. Бүгінгі күні жаңартылатын энергия ресурстарының үлес салмағы шамалы болып қалуда – электр энергиясын жиынтық өндірудің 1% - ынан аспайды.
Соңғы жылдары әлемдік экономикада "жасыл" энергетикаға көшу үрдісі байқалады - атап айтқанда, жаңартылатын энергия көздеріне (ЖЭК) қызығушылық артып келеді. Қазақстанда сондай-ақ ЖЭК саласының ауқымды дамуы жүріп жатыр. 2020 жылыдың басында 108-ге жуық ЖЭК объектілері жұмыс істеді. 2019 жылы жалпы қуаты 504,55 МВт болатын жаңартылатын энергия көздерінің 21 объектісі пайдалануға берілді.
2020 жылдың бірінші жартыжылдығының қорытындысы бойынша ЖЭК нысандарының электр энергиясын өндіруі 1,4 млрд кВт⋅с — өткен жылдың тиісті кезеңімен салыстырғанда 55,3% артық. Бұл ретте, өндірудің өсуіне қарамастан, электр энергиясын өндірудің жалпы көлеміндегі ЖЭК үлесі 1,08%-ға дейін төмендеді (2019 жылдың бірінші жартыжылдығында — 1,77%). 2020 жылдың маусым айының соңындағы жағдай бойынша ЖЭК объектілерінің белгіленген қуаты 1500 МВт — ты құрады-өткен жылдың ұқсас кезеңімен салыстырғанда (733,54 МВт) 2 еседен астам артық.
Жалпы 2019 жылы ЖЭК нысандарының электр энергиясын өндіруі жылдық өсімі 77,8% құрайтын 2,4 млрд кВт⋅с жетті. Электр энергиясының жалпы өндірісінің үлесі 2,3% деңгейінде қалыптасты. Қазақстан Республикасының "жасыл" экономикаға көшуі жөніндегі тұжырымдамаға сәйкес баламалы энергетиканы ескере отырып, 2020 жылға қарай жаңартылатын энергия көздерінің үлесі электр энергиясын өндірудің жалпы көлемінің 3% — ын, 2030 жылға қарай — 10% - ын, 2050 жылға қарай-50% - ын құрауы тиіс.
"Өңірлердің энергетикалық тұрақтылығын қамтамасыз ету, дәстүрлі емес энергия көздерін дамыту" стратегиялық мақсаты өңірдің энергетикалық тәуелсіздігін қамтамасыз етуге және облыстың баламалы энергия көздерін пайдалануға біртіндеп көшуіне бағытталған және мынадай міндеттерді шешу арқылы қол жеткізілетін болады:
- жаңартылатын энергия өндіру және пайдалану ауқымын ұлғайту және энергия үнемдеу саясатын жүргізу жәрдемдесу;
- энергетикалық жүйелердің құрылысын ынталандыру, қайта құру және жаңғырту.
Жаңартылатын энергия көздерін өндіру мен пайдалану ауқымын ұлғайтуға жәрдемдесу және энергия үнемдеу саясатын жүргізу.
ҚР 2019 жылға дейінгі электр және жылумен қамтамасыз ету жөніндегі Аумақтық даму Стратегиясының ең басты міндеті экономика мен халықты электр және жылу энергиясымен тұрақты жабдықтауды, оның ішінде баламалы энергия көздерін пайдалануға көшуді қамтамасыз ету болып айқындалды.
Жаңартылатын энергия көздеріне көшудің артықшылықтары:
- органикалық отынның сарқылуынан айырмашылығы, жаңартылатын энергия көздерінің сарқылмайды;
- жаңартылатын энергия көздерінің экологиялық тазалығы;
- парниктік газдар шығарындыларының болмауы.
Оңтүстік Қазақстан облысы шағын өзендер мен каналдардың үлкен энергетикалық әлеуетіне ие, оларды пайдалану 420 МВт шегінде энергетикалық қуат алуға, сондай-ақ елеулі жел потенциалына ие болып келеді.
Осыған байланысты жергілікті биліктің іс-әрекеттері мыналарға бағытталатын болады:
- облыстың су энергетикалық әлеуеті жоғары қалалары мен аудандарында жаңартылатын энергия көздерін (шағын СЭС, ЖЭС) пайдалануды ынталандыру;
- облыстың қалалары мен аудандарында жел энергиясының елеулі әлеуеті бар жел электр станцияларын салу мәселесін пысықтау;
- күн энергиясын, әсіресе ауылдық және шалғай елді мекендерде пайдалану мәселесін пысықтау.
Желдің әлеуетін анықтау мақсатында БҰҰДБ мамандары Оңтүстік қазақстан облысы Бәйдібек ауданы Жүзімдік ауылының маңында метеорологиялық мачта орнатты. БҰҰДБ мамандарының деректері бойынша облыста электр энергиясының салыстырмалы түрде төмен өзіндік құнымен қуаты 250 мВт жел электр станциясын салу мүмкіндігі бар, бұл электр энергиясына қажеттілікті толығымен жабуға мүмкіндік береді.
Өндірушілер мен тұтынушылар үшін ресурсты үнемдеу жөніндегі жұмысты тартымды және экономикалық жағынан тиімді етуден тұратын ресурсты үнемдеу саясатын жүргізуді ынталандыру да өңір іс-қимылының стратегиялық бағыты болады. Жоғарыда аталған бағытта келесі іс-шараларды өткізу жоспарлануда:
- облыс экономикасын жұмыстар мен көрсетілетін қызметтер өндірісіне жұмсалатын шығындардың энергетикалық құрамдас бөлігін төмендете отырып, дамудың энергия үнемдеу жолына біртіндеп көшіруді жүзеге асыру;
- өндірілетін және жұмсалатын отын-энергетикалық ресурстарды дұрыс есепке алуды ұйымдастыру;
- энергетикалық нарықта бәсекелестікті дамыту мақсатында тәуелсіз өндірушілердің энергия ресурстары нарығына қол жеткізуін қамтамасыз ету;
- ресурс үнемдейтін нормалар мен нормативтерді әзірлеу және енгізу, оларды стандарттау мен сертификаттауды ұйымдастыру;
- энергия үнемдеуді көпшілікке тарату (энергия үнемдеу іс-шаралары, технологиялар мен жабдықтар, нормативтік-техникалық құжаттама туралы ақпаратты қамтитын қолжетімді деректер базасын құру;
- біліктілікті арттыру курстарын ұйымдастыру, тәжірибе алмасу бойынша жыл сайынғы көрмелер мен семинарлар өткізу, бұқаралық ақпарат құралдарында энергия үнемдеуді насихаттау).
Қолданыстағы энергетикалық жүйелерді салуды, реконструкциялауды және жаңғыртуды ынталандыру жөніндегі міндеттерді шешу үшін жергілікті биліктің күш-жігері кәсіпорындарды:
- электр энергиясын тасымалдау кезінде техникалық шығындарды қысқарту, бұл, сайып келгенде, Облыстың өнеркәсіп кәсіпорындары өнімдерінің тарифтері мен құнының төмендеуіне әсер етеді;
- елді мекендер мен өнеркәсіптік кәсіпорындарды энергиямен үздіксіз жабдықтауды қамтамасыз ету үшін техникалық ресурс таусылған негізгі жабдықты жаңасына ауыстыра отырып, жұмыс істеп тұрған жылу және электр станцияларын технологиялық қайта жарақтандыру және жаңғырту;
- энергия үнемдеу технологияларын енгізу арқылы жылумен жабдықтаудың сенімділігін қамтамасыз ету және жылу энергиясын өндіру, тасымалдау және тұтыну кезінде жылу шығындарын азайту;
- жылу және энергия тұтынуды бақылау мен есепке алудың автоматтандырылған жүйесін енгізу.
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1. Галицын М.В. Нетрадиционные источники энергии. Издательство: М. Наука, 2004.
2. Баранов Н.Н. Нетрадиционные возобновляемые источники и методы преобразования их энергии, Издательство: МЭИ, 2011.
3. Андрижиевский А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент [Текст]: учебное пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. – 2-е изд., испр. – Минск: Высшая школа, 2005. – 294 с.
4. Варфоломеев ю.М. Отопление и тепловые сети [Текст]: учебник для студентов средних специальных учебных заведений / ю.М. Варфоломеев, О.Я. Кокорин. – М.: Инфра-М, 2007. – 480 с.
5. Энергетические ресурсы мира и Казахстана // Статистическое обозрение Казахстана. – Алматы, 2005. – № 2.
6. Школьник В. Топливно-энергетический комплекс Казахстана // Промышленность Казахстана. – Алматы, 2005. – № 2. – С. 12–16.