автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Энергоснабжение обособленных и удаленных потребителей на основе использования петротермальных источников энергии

На правах рукописи

Григорьев Сергей Владимирович

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ОБОСОБЛЕННЫХ И УДАЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕТРОТЕРМАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.14.01 - «Энергетические системы и комплексы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 МАЙ 7014

Москва 2014 г.

005548701

005548701

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Научный исследовательский университет «МЭИ» на кафедре Промышленных теплоэнергетических систем.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Рыженков Вячеслав Алексеевич

доктор технических наук, профессор и.о. зав.каф. ПТС ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» Волков Александр Викторович Официальные оппоненты: доктор технических наук

главный конструктор проекта ОАО «ВНИИАМ» Кукушкин Александр Николаевич

кандидат технических наук, доцент генеральный директор ООО «ЭНИВ» Марченко Евгений Михайлович Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Всероссийский

дважды ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический научно-исследовательский

институт» (ОАО «ВТИ»)

Защита состоится «26» июня 2014г. в 14 ч. 00 мин. в малом актовом зале на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, дом 14.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, д. 14, Ученый Совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» [URL: http://www.mpei.ru]

Автореферат разослан «/I » ¿¿¿¿иА^ 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Д212.157.14

Кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) (энергия ветра и солнца, энергия биомассы, геотермальной энергии) становится все более актуальным в условиях постоянно растущей потребности страны в энергии, постепенного истощения запасов традиционных видов топлива, а также ухудшения экологической ситуации. Современная энергетика России, являющаяся важнейшим сектором отечественной экономики, не может гарантировать устойчивого развития страны на долговременную перспективу из-за неуклонного роста цен на органическое топливо, имеющего ограниченные запасы и оказывающего негативное влияние на окружающую среду. Это является одной из основных проблем современной энергетики России виду того, что на огромной территории РФ существует большое количество обособленных потребителей электрической и тепловой энергии, расположенных на значительном удалении от централизованных сетей тепло- и электроснабжения (лишь 30 % населенных пунктов России подсоединены к централизованным электрическим и тепловым сетям). На сегодняшний день проблема энергоснабжения обособленных потребителей решается с помощью энергогенерирующих установок, потребляющих органическое топливо, которое систематически доставляется к объектам. При такой схеме энергоснабжения потребителей стоимость отпускаемой электрической энергии может составлять до 100 руб/кВтчас.

На фоне угрожающего роста цен на энергоресурсы поиск альтернативных способов получения энергии превращается в проблему государственного значения, связанную с экономической безопасностью страны. Использование энергии ветра и солнца возможно только на определенных территориях при условии решения проблем, связанных с повышением эффективности производства и аккумулирования электрической и тепловой энергии. В России же ввиду ее природных условий - холодный и резко континентальный климат, обширные, труднодосягаемые и неравномерно населенные территории -требуется стабильный, доступный, безопасный и по возможности более эффективный в смысле освоения источник энергии.

Цель работы - разработка методологии эффективного энергоснабжения обособленных потребителей России на основе использования петротермалышх источников энергии.

Задачи исследований:

- анализ состояния проблемы энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей России и оценка эффективности существующих

способов энергоснабжения с использованием ВИЭ;

- обобщение характеристик теплового состояния недр Земли на территории России;

- обзор и классификация современных обособленных и удаленных потребителей, определение значения требуемой тепловой и электрической мощности для различных групп потребителей, выявление специальных требований по надежности и качеству тепловой и электрической энергии;

-обоснование целесообразности выбора основного способа извлечения глубинной теплоты Земли с использованием теплообменного аппарата типа «труба в трубе»;

-разработка методики расчета односкважинной системы съема и транспортировки глубинной теплоты Земли с учетом термических сопротивлений конструкций скважины и изменения теплофизических свойств теплоносителя (воды) при его движении к забою скважины;

- разработка методики проведения экспериментального исследования по моделированию съема глубинной теплоты Земли;

- изучение влияния различных конструкций односкважинной системы съема глубинной теплоты Земли на эффективность теплового съема;

- подтверждение расчетной методики полученными экспериментальными данными;

- разработка и технико-экономическое обоснование принципиальных тепловых схем генерирующего оборудования с учетом классификации обособленных потребителей по мощностным нагрузкам и требуемому соотношению тепловой и электрической энергии.

Научная новизна работы:

-впервые установлено, что эффективность односкважинной системы съема и транспортировки глубинной тепловой энергии недр на поверхность без обсадной трубы в зависимости от скорости теплоносителя до 8,5% выше, чем односкважинная система съема с обсадной трубой по всей длине скважины;

- в результате проведенных экспериментальных исследований выявлено, что наличие эксцентриситета внутренней трубы в односкважинной системе съема практически не влияет на эффективность системы в целом, что позволяет существенно упростить конструкцию односкважинной системы съема глубинной тепловой энергии недр;

-уточнена методика расчета односкважинной системы типа «труба в трубе», за счет учета" термического сопротивления конструкций системы и

изменения теплофизических свойств теплоносителя (воды) в зависимости от изменения глубины односкважинной системы съема.

Достоверность.

Достоверность полученных результатов определяется их корреляцией с результатами исследований других авторов, многократной повторяемостью экспериментальных результатов, использованием высокоточных средств измерений, определением погрешности измерений.

Практическая значимость работы:

- впервые разработаны номограммы для определения термодинамических характеристик односкважинной системы съема без необходимости проведения дополнительных расчетов;

- разработаны оригинальные схемные решения энергогенерирующего оборудования, позволяющие эффективно преобразовывать тепловую энергию недр в электрическую с к.п.д. установки до 64%.

-проведена оптимизация низкокипящих рабочих веществ в контуре турбины и разработаны схемы, позволяющие производить наиболее эффективную выработку тепловой и электрической энергии при различных температурах теплоносителя на выходе из скважины.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методика проведения экспериментальных исследований по моделированию съема глубинной теплоты Земли с использованием односкважинного способа;

- результаты экспериментальных и расчетных исследований по определению влияния отсутствия обсадной трубы в односкважинной системе съема глубинной теплоты Земли;

- уточненная методика расчета односкважинной системы съема и транспортировки глубинной теплоты Земли с учетом термических сопротивлений конструкций скважины и изменения теплофизических свойств теплоносителя (воды) при его движении к забою скважины;

- результаты оптимизации тепловых схем энергогенерирующего оборудования.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на XVI Международной научно-технической конференциии студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» НИУ МЭИ (2010 г.);

- на пятой российской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение теория и практика» НИУ МЭИ (2010 г.);

- на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Энергосбережение в сесторе исследований и разработок: существующий потенциал и перспективы развития» (2012 г.)

-на научно-техническом семинаре кафедры Промышленных теплоэнергетических систем.

Публикации.

Основное содержание работы изложено в 13 публикациях, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 152 страницах основного текста, содержит 38 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 130 наименований и 3 приложения. Общий объем работы составляет 220 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе представлены результаты анализа современного состояния проблемы энергоснабжения удаленных и обособленных потребителей, расположенных на территории России.

Анализ существующих удаленных и обособленных потребителей показал, что основной группой такого рода потребителей на территории России являются потребители тепловой и электрической энергии в сельском хозяйстве, малые населенные пункты и поселки городского типа, расположенные в удаленных районах страны, пограничные заставы, военные объекты, а так же энергодиффицитные мегаполисы. Особенностями энергообеспечения обособленных и удаленных потребителей РФ являются:

- децентрализованное энергоснабжение потребителей;

- разобщенность населенных пунктов и значительные расстояния между

ними;

- суровые климатические условия на основной части территории России;

- высокая стоимость строительства энергоисточников;

-необходимость надежного и постоянного по времени производства

электрической и тепловой энергии, особенно в районах с экстремальными условиями проживания населения (Крайний Север);

- низкая эффективность производства, транспорта и потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР);

- неприспособленность автономных систем энергоснабжения для эффективного использования местных ТЭР, в том числе нетрадиционных;

- высокая себестоимость вырабатываемой электрической энергии.

Перспективным способом энергоснабжения удаленных и обособленных

потребителей является использование возобновляемых источников энергии. Известно, что на сегодняшний день на территории России возможно использовать большинство из существующих ВИЭ: энергия ветра, солнечная энергия, энергия приливов, малая гидроэнергетика и др. Однако всем перечисленным источникам энергии присущи следующие недостатки -существенная неравномерность всего потенциала источников энергии по территории РФ, а также значительная рассеянность энергии в окружающей среде.

Анализ опыта использования вышеперечисленных возобновляемых источников энергии для энергоснабжения автономных потребителей показал, что невозможно использовать их одинаково эффективно на всей территории России для энергоснабжения такого рода потребителей.

В настоящее время для энергоснабжения автономных потребителей наиболее перспективным среди ВИЭ является использование тепловой энергии Земли. Известно, что глубинные недра Земли располагают колоссальным запасом теплоты. Непрерывная генерация внутриземной теплоты компенсирует его внешние потери, служит источником накопления глубинной тепловой энергии и определяет возобновляемую часть ее ресурсов. Тепловые ресурсы Земли возможно разделить на два основных вида:

- паро-гидротермальные ресурсы (месторождения геотермального сухого пара, источники влажного пара и геотермальной воды);

- петротермальная энергия - энергия сухих горячих скальных пород (на глубине 2 км и более).

Ввиду ограниченной распространенности паро-гидротермальных ресурсов, основная часть которых расположена в зоне сейсмической активности, и присущих им существенных недостатков данный тип источников не подходит для повсеместного применения на территории России.

Основной характеристикой петротермальной энергии, описывающей тепловое состояние недр Земли, является геотермический градиент температур Г, °С/100 м - показывает увеличение температуры пород с увеличением глубины.

Результаты анализа и обобщение характеристик теплового состояния недр (до 10 км) на территории России показывают, что тепловой потенциал глубинных пород на большей части страны различен. Средний геотермический градиент составляет 2,5 °С/100 м, что является достаточным для повсеместного использования петротермальной энергии Земли для эффективного энергоснабжения удаленных и обособленных потребителей.

Для извлечения глубинной теплоты Земли создается грунтовая циркуляционная система (ГЦС) в массиве пород на глубине, необходимой для обеспечения потребителей требуемым количеством тепловой и электрической энергии. В современной практике используют два основных способа реализации ГЦС: «открытый» и «закрытый».

При «открытом» способе извлечения глубинной теплоты недр создается искусственный резервуар в твердых породах посредством гидравлического разрыва пород недр, соединяющий две или больше скважин (нагнетательные и подъемные). Недостатком «открытого» способа является возможность загрязнения и минерализации теплоносителя системы съема и транспорта глубинной теплоты Земли ввиду его контакта с поверхностью искусственного резервуара в породах недр, объем которого может достигать 2 км3. К тому же велика вероятность выхода двуокиси углерода (СОг) из глубинного резервуара, созданного с использованием гидроразрыва.

Менее распространенный «закрытый» способ представляет собой односкважинную систему - теплообменник типа «труба в трубе», размещенный в скважине. Циркуляция теплоносителя осуществляется по замкнутому контуру в трубном и межтрубном пространстве теплообменника. Использование односкважинного способа съема глубинной теплоты Земли позволяет существенно сократить капитальные затраты на создание источника энергии, т. к. отсутствует необходимость в бурении нескольких скважин и создания глубинного коллектора посредством гидроразрыва. Однако, ввиду меньшей площади теплообменной поверхности тепловая мощность такой системы ниже, чем «открытой». Данную проблему возможно решить, отказавшись от использования обсадной трубы в твердых породах недр, что существенно снижает затраты на сооружение скважинной системы. При этом площадь контакта теплоносителя с породами увеличивается ввиду наличия неровностей на стволе скважины, образуемых в результате проведения буровых работ.

Во второй главе приводится описание методики термодинамического и гидравлического расчёта односкважинной системы съема и транспортировки глубинной теплоты Земли, описание и обоснование конструкции

экспериментального стенда для моделирования съема глубинной теплоты Земли, методика проведения экспериментальных исследований.

Методика термодинамического и гидравлического расчета односкважинной системы съема (см. рис. 1) основывается на известных уравнениях двух потоков теплоты q, поступающих в кольцевой зазор скважинного теплообменного аппарата типа «труба в трубе»: а) от горячих горных пород на глубине Ъ\

= 2 ■ тг ■ Яг ■

тг-тг

(1)

, где: Яг - теплопроводность горной породы на глубине Ъ, Вт/м-К; Тг -температура горной породы вдали от скважины на глубине Ъ, К; Тх -температура теплоносителя в кольцевом зазоре на глубине Z, К; Я - условный радиус теплового влияния скважины, м; гс - наружный радиус обсадной колонны труб, м.

б) от нагретого теплоносителя, движущегося по внутренней, коаксиально расположенной трубе:

т2-тх

(2)

Я2 = 2 ■ н ■ X,

из /? / 1пЧ

, где: Яиз - теплопроводность изоляционного материала коаксиальной колонны труб, Вт/м-К; Тг - температура теплоносителя в кольцевом зазоре на глубине Ъ, К; Т2 - температура теплоносителя в коаксиальной подъемной колонне труб на глубине Ъ, К; Яс - внешний радиус тепловой изоляции коаксиальной колонный труб, м; йн - внутренний радиус тепловой изоляции коаксиальной колонны труб, м.

\ Теплопроводный_

тампонажный материал

Рис. 1. Схема устройства односкважинной системы съема петротермальной теплоты

Земли

При заданных геометрических и технических характеристиках односкважинной системы, соответствующие вышеназванным двум потокам теплоты, коэффициенты теплопередачи из пород недр (выражение 3) и от теплоносителя, движущегося по внутренней, коаксиально расположенной трубе (выражение 4), теплоносителю в кольцевом зазоре будут иметь вид:

. _1_

™ (3)

=_1_

из_коакс ~ та , -р , -р , -п

Ка2 + Кю + ^«им. + КаЗ

, где: Яп — термическое сопротивление пород недр, м2-К/Вт ; -термическое сопротивление тампонажного камня, м2-К/Вт; Кнар.т. - термическое сопротивление стенки наружной (обсадной) трубы, м2-К/Вт; -термическое сопротивление теплоотдачи от внутренней поверхности обсадной трубы к теплоносителю в кольцевом зазоре, м2-К/Вт; -термическое сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности тепловой изоляции коаксиальной трубы к теплоносителю в кольцевом зазоре, м2-К/Вт; Кяз - термическое сопротивление тепловой изоляции коаксиальной трубы, м2-К/Вт; Кк01»с.т. - термическое сопротивление стенки коаксиальной трубы, м2-К/Вт; Яоз - термическое сопротивление теплоотдачи от теплоносителя, движущегося по коаксиальной трубе, к внутренней стенке трубы м2'К/Вт.

Ввиду значительной протяженности скважинного теплообменного аппарата (2 км и более) методика расчета учитывает изменение теплофизических свойств жидкости в зависимости от давления и температуры, а также учитывает влияние разности плотностей в верхней и нижней точках системы на гидравлическое сопротивление теплообменного аппарата «труба в трубе». Исходными данными для расчета являются геометрические характеристики и свойства материалов, из которых изготовлена система, геотермический градиент и глубина скважины.

На основании описанной методики было проведено параметрическое исследование односкважинного способа съема глубинной теплоты с учетом особенностей теплового потенциала территории России. На основании полученных данных составлены номограммы, позволяющие при известном геотермическом градиенте, эффективной теплопроводности пород и необходимой потребителю тепловой мощности определить требуемую глубину скважины, гидравлические потери на транспортировку теплоносителя по односкважинной системе съема и температуру на выходе из системы.

Для проведения экспериментальных исследований по определению влияния различной конструкции односкважинной системы съема глубинной теплоты Земли на эффективность теплового съема был разработан экспериментальный стенд (см. рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема экспериментального стенда: 1 - теплообменник типа «труба в трубе», 2 - игольчатый вентиль, 3 - клеммы электрических нагревателей, 4 -

датчики температуры, 5 - запорные вентили, 6 - гранитная крошка, 7 - фильтр сетчатый, 8 - нагреватель, 9 - тепловая изоляция, 10 - термопара, 11 - гофрированная

труба

Экспериментальный стенд предназначен для проведения исследований тепловой эффективности односкважинного теплообменного аппарата с обсадной трубой по всей глубине и теплообменного аппарата без обсадной трубы в твердых породах недр.

Конструктивно экспериментальный стенд состоит из трех теплообменных аппаратов типа «труба в трубе»:

- теплообменный аппарат I моделирует односкважинную систему съема с обсадной трубой по всей глубине скважины;

- теплообменный аппарат II моделирует односкважинную систему съема без обсадной трубы в твердых породах, т. е. с увеличенной поверхностью теплообмена в горячих породах;

- теплообменный аппарат III моделирует односкважинную систему съема без обсадной трубы в твердых породах с включением в кольцевом зазоре между поверхностью скважины и коаксиальной подъемной трубой твердых фракций, образующихся при бурении скважины.

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что эффективность односкважинной системы съема и транспортировки глубинной теплоты недр на поверхность без обсадной трубы в твердых породах с сохранением среднего диаметра скважины в зависимости от скорости теплоносителя до 8,5% выше, чем односкважинной системы съема с обсадной трубой по всей длине скваяины (рис. 3). 20 £ 1918 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

00 2 0 25 0,3 0,35 0,4 0.45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1

V/, м/с

■ — _ Теплообменник^ .......Теплообменник2»----Теплообменник3

Рис. 3. Изменение разницы температур на входе и выходе из теплообменника от скорости теплоносителя: теплообменник 1 — моделирует односкважинную систему съема тепла с обсадной трубой по всей глубине скважины, теплообменник 2 — моделирует односкважинную систему съема тепла без обсадной трубы в твердых породах, теплообменник 3 - моделирует односкважинную систему съема тепла без обсадной трубы в твердых породах при наличии твердых фракций в кольцевом зазоре между скважиной и внутренней подъемной трубой

Выявлено, что наличие эксцентриситета внутренней трубы в односкважинной системе съема не влияет на эффективность системы в целом, следовательно, при создании реальной односкважинной системы съема и транспорта глубинной теплоты недр на поверхность отсутствует необходимость в достаточно сложном устройстве крепления внутренней трубы с соблюдением ее центрирования относительно ствола скважины, что может снизить капитальные затраты на разработку системы. Измерения при проведении экспериментальных исследований проводились в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

В третьей главе проведен анализ тепловых схем энергоисточников на основе использования петротермальной энергии Земли для тепло- и электроснабжения удаленных и обособленных потребителей.

Выбор и оптимизация энергогенерирующих установок зависит от параметров источника петротермальной теплоты Земли (тепловая мощность, температура теплоносителя на выходе из односкважинной системы съема) и от параметров потребления энергии потребителем.

В работе рассмотрены три предельных случая устройства энергоустановок: вырабатывание только электрической энергии, вырабатывание только тепловой энергии, вырабатывание тепловой и электрической энергии совместно.

Для электроснабжения удаленных и обособленных потребителей наиболее эффективно использование турбин на основе низкокипящих рабочих веществ (НРТ) (см. рис. 4).

Одной из основных задач при разработке и проектировании петротермальной электрической станции с турбинами на НРТ является выбор рабочего тела, наиболее эффективного для располагаемого рабочего диапазона температур.

Оптимизация низкотемпературных рабочих веществ проводилась с учетом следующих требований:

- экологические: озонобезопасность и нетоксичность;

- термодинамические: высокая критическая температура, низкое критическое давление, обеспечивающие расположение кривой расширения пара целиком или почти целиком в области перегрева, что в свою очередь будет способствовать получению высоких значений внутреннего КПД турбины, большая объемная производительность, достаточная теплопроводность;

- малые плотность и вязкость хладагента, обеспечивающие сокращение гидравлических потерь на трение и местные сопротивления при его транспортировке;

- максимальная приближенность к заменяемым низкотемпературным рабочим телам (для альтернативных озонобезопасных НРТ) по давлениям, температурам, удельной объемной производительности;

- эксплуатационные: термохимическая стабильность в требуемом интервале температур, рабочее вещество не должно замерзать при температуре до -40 °С (по условиям запуска энергоустановки в зимнее время), химическая совместимость с используемыми конструкционными материалами, технологичность применения, негорючесть и пожаро- и взрывобезопасность, наличие запаха и цвета;

- экономические: наличие товарного производства, доступность.

теплообменник-испаритель, 3-турбина, 4-генератор, 5-конденсатор, 6-градирня, 7-насос, 8-насос контура НРТ, 9-циркуляционный насос, 10- теплопроводный тампонажный

материал

В результате проведенной оптимизации низкокипящих рабочих веществ для температурного диапазона на выходе из односкважинной системы съема глубинной теплоты Земли, характерного для территории России, выявлено, что наиболее перспективными являются фреоны R11 и R21, бутан, изобутан и водоаммиачная смесь. Причем при температурах теплоносителя ниже 92 иС наивысший к.п.д. установки достигается при использовании бутана и изобутана, а при температурах выше 92 °С при использовании водоаммиачной смеси (см. рис. 5).

На сегодняшний день серийно выпускаются турбины на НРТ мощностью от 272 кВт до 5 МВт при температуре теплоносителя перед испарителем 91149 °С. Показано, что параллельная работа нескольких турбин небольшой мощности позволит оптимизировать требуемую потребителю мощность энергоисточника, а также повысить его стабильность и надежность, т.к. вывод из эксплуатации одной турбины не приведет к останову станции в целом.

1,°С

Рис. 5. Сравнение эффективности турбин на различных низкокипящих рабочих веществах: 1-Ш1,2-1*21,3-Бутан, 4-Изобутан, 5-Водоаммиачная смесь, 6-Ка1ех 80-2(1

В случае необходимости выработки только тепловой энергии следует использовать либо прямой подогрев вторичного теплоносителя при наличии достаточного температурного потенциала, либо теплонасосные установки (ТНУ) для повышения температурного уровня теплоносителя односкважинной системы съема (см. рис. 6). Использование ТНУ на основе теплоты глубинных пород недр в качестве источника тепловой энергии для обособленных и

удаленных потребителей позволит обеспечить надежное и экологически безопасное теплоснабжение. Ввиду отсутствия необходимости в высоких температурах на выходе из односкважинной системы съема и транспорта глубинной теплоты недр снизится капитальная стоимость создания системы теплоснабжения обособленных и удаленных потребителей.

В результате проведенной оптимизации комбинированной схемы выработки тепловой и электрической энергии на основе использования прямого обогрева потребителей, теплонасосной установки и турбины на НРТ установлено, что эксергетический к.п.д. такой схемы составляет до 64%.

I - подающий и сбросной коллекторы

односкважинной системы съема глубинной теплоты Земли,

II - тепловой насос,

1 - насос системы съема

2 - опускной коллектор,

3 - подъемный коллектор,

4 - испаритель теплового насоса,

5 - внутренний контур теплового насоса,

6 - электрический привод компрессора,

7 - компрессор,

8 - обратный трубопровод системы теплоснабжения,

9 - переохладитель теплового насоса,

10 - конденсатор,

11 - распределительный пункт системы теплоснабжения,

12 - индивидуальный тепловой пункт,

13 - циркуляционный насос системы теплоснабжения,

14 - потребители ГВС,

15 - байпас,

16 - система отопления,

17 - дроссель.

Рис. 6. Принципиальная схема теплоснабжения автономных потребителей с использованием тепловой насосной установки

В четвертой главе представлено технико-экономическое обоснование использования петротермальной теплоты Земли для энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей России на основании данных, полученных в результате использования методики термодинамического и гидравлического расчета односкважинного теплообменного аппарата, приведенной в главе 2, и результатов оптимизации принципиальных тепловых схем энергоисточников, приведенных в главе 3.

Проведенный анализ показал, что наибольшую долю капитальных затрат при создании источника энергоснабжения на основе использования петротермальной теплоты Земли составляет бурение скважины (около 70% от общей стоимости энергоисточника). Однако в связи с высокой активностью в нефте-газовой отрасли накоплен значительный- опыт по бурению сверхглубоких скважин, а также имеется фонд уже пробуренных скважин. Около 24 тыс. скважин на нефть и газ находятся на нераспределенном фонде недр (малопривлекательные и труднодоступные, вследствие чего неразрабатываемые месторождения нефти и газа) Российской Федерации. Из них около 1500 скважин находятся в консервации и могут быть использованы для извлечения глубинной теплоты Земли уже сегодня. К тому же на территории России пробурено около 19 глубоких и сверхглубоких научных и параметрических скважин, которые позволяют оценить тепловой потенциал недр регионов, в которых они расположены. Использование уже подготовленных площадок, в том числе имеющейся инфраструктуры (строения, дороги, связь и др.) позволит существенно снизить стоимость разработки петротермального месторождения.

Технико-экономическое обоснование проводилось на примере строящегося населенного пункта в удаленном районе Сибири с населением 4800 человек. В соответствии с прогнозируемым сроком разработки месторождения полезных ископаемых планируется использовать данный населенный пункт не менее 20-ти лет. Для комфортного размещения населения предполагается возведение 22-х 5-ти этажных жилых домов, каждый из которых содержит 80 квартир средней площадью 50 м2. Требуемое количество электрической и тепловой мощности составляет 1,3 и 9,2 МВт соответственно.

В качестве основного способа энергоснабжения потребителей населенного пункта использовалась комбинированная схема выработки тепловой и электрической энергии с использованием серийно производимого теплоэнергетического оборудования.

Выявлено, что при создании энергоисточника для описанного населенного пункта с бурением скважин себестоимость отпускаемого кВт*ч электрической энергии составляет 12,6 руб., а себестоимость отпущенной Гкал/час тепловой энергии составляет 3137,5 руб. При создании эноргоисточника на основе уже существующих скважин себестоимость отпускаемого кВт*ч электрической энергии составит 0,97 руб., а себестоимость отпущенной Гкал/час тепловой энергии составит 259 руб. При этом срок окупаемости установки составит от 3 до 8 лет.

ВЫВОДЫ

- в результате проведения анализа состояния энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей России и оценки эффективности существующих способов энергоснабжения с использованием ВИЭ установлено, что глубинную теплоту Земли возможно использовать для повсеместного и надежного энергоснабжения автономных потребителей РФ;

- в результате обобщения характеристик теплового состояния недр Земли на территории России выявлено, что на основной ее части геотермический градиент составляет от 1,5 до б °С/100м.

- в результате обзора современных обособленных и удаленных потребителей РФ выявлено, что на территории страны расположено большое количество таких потребителей с требуемой тепловой и электрической нагрузкой от 100 кВт до 2 МВт;

-в результате проведения сравнения существующих способов съема и транспорта глубинной теплоты на поверхность выявлено, что для повсеместного использования теплоты недр наиболее перспективно использование односкважинной системы типа «труба в трубе»;

-технико-экономическая оценка создания энергоисточника на основе использования глубинной теплоты Земли и расчет показателей экономической эффективности выявили, что: при создании эноргоисточника с бурением скважин себестоимость отпускаемого кВт-ч электрической энергии составит 12,6 руб., а себестоимость отпущенной Гкал/час тепловой энергии составит 3137,5 руб; при создании эноргоисточника на основе существующей скважины себестоимость отпускаемого кВт-ч электрической энергии составит 0,97 руб., а себестоимость отпущенной Гкал/час тепловой энергии составит 259 руб. При этом срок окупаемости установки составит от 3 до 8 лет.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Рыженков В.А., Куршаков A.B., Мартынов A.B., Григорьев C.B., Кутько Н.Е. Об изменении теплового потенциала глубинных пород Земли в процсссс длительной эксплуатации петротермального энергоисточника при односкважинной системе съема тепла // Естественные и технические науки. 2012, №3. С. 321-326

2. Рыженков В.А., Куршаков A.B., Анахов И.П., Мартынов A.B., Григорьев C.B. Использование глубинного тепла Земли для энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей // Энергетик. 2012, №5. С. 29-32

3. Рыженков В.А., Мартынов A.B., Кутько Н.Е., Григорьев C.B., Никофорова Д.В. Оценка эффективности геотермальных электростанций и энергетического оборудования // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2013, №5. С. 50-55

4. Рыженков В.А., Куршаков A.B., Мартынов A.B., Григорьев C.B., Кутько Н.Е. Оценка теплового потенциала глубинных пород на территории РФ применительно к производству тепловой и электрической энергии // Новое в российской электроэнергетике. 2012, №6. С. 5-10

5. Рыженков В.А., Куршаков A.B., Кутько Н.Е., Григорьев C.B., Мокеева K.P. Петротермальная энергетика — зарубежный опыт, перспективы и проблемы развития в РФ // Новое в российской электроэнергетике. 2012, №7. С. 21-28

6. Рыженков В.А., Мартынов A.B., Григорьев C.B., Кутько Н.Е. К вопросу об эффективности петротермальных низкотемпературных ТЭС // Новости теплоснабжения. 2010, №10. С. 20-22

7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012617465. Расчет односкважинной системы съема и транспортировки глубинного тепла Земли (PetroHeat) /Григорьев C.B. Бюл. № 3. С. 500

8. Григорьев C.B., Рыженков В.А. Термодинамическая оценка эффективности тепловых схем инвариантного построения энергетических установок для энергоснабжения обособленных потребителей // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: 16-ая Международ, науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3 т. Т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. С. 467-468

9. Григорьев C.B., Рыженков В.А. О перспективе использования петротермального тепла Земли для эффективного энергосбережения

обособленных потребителей РФ // Сборник трудов пятой российской школы семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение теория и практика». М.: Издательсюш дом МЭИ, 2010. С. 326-329

10. Эппггейн K.JL, Григорьев C.B., Рыженков В.А. Определение параметров петротермальной энергетической установки при использовании в качестве рабочего тела водоаммиачной смеси // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: 17-ая Международ, науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3 т. Т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. С. 581-582

П.Недобуга Я. А., Григорьев C.B., Мартынов A.B. Оценка эффективности петротермальных ТЭС // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: 18-ая Международ, науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 3. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. С. 581-582

12. Мокеева K.P., Григорьев C.B., Рыженков В.А. О возможности энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей россии на основе существующих глубоких и сверхглубоких скважин с использованием петротермального тепла земли // Сборник трудов шестой российской школы семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение теория и практика». М.: Издательский дом МЭИ, 2012. С. 344-346

13. Рыженков В .А., Григорьев C.B. Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области энергоэффективного использования петротермального тепла Земли для энергоснабжения обособленных и удаленных потребителей // Энергосбережение в секторе исследований и разработок: существующий потенциал и перспективы развития: Тезисы докладов Всероссийской молодежной научно-технической конференции. М.: AHO «ЦЭРТ», 2012. С. 26-27

Подписано в печать 4АОф $гЗак. Тир. 100 Пл.

Полиграфический центр ФГБОУ ВПО НИУ «МЭИ» Красноказарменная ул., д. 13

На правах рукописи

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»

04201458374

Григорьев Сергей Владимирович

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ОБОСОБЛЕННЫХ И УДАЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕТРОТЕРМАЛЬНЫХ

ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.14.01 - «Энергетические системы и комплексы»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители: Доктор технических наук, профессор Рыженков В.А. Доктор технических наук, профессор Волков A.B.

Москва 2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение 4

Основные сокращения и обозначения 8

ГЛАВА I АНАЛИЗ АКТУАЛЬНОСТИ ПРОБЛЕМЫ

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБОСОБЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ПУТИ РЕШЕНИЯ 9

1.1 Классификация удаленных и обособленных потребителей 9

1.2 Анализ существующих способов энергоснабжения удаленных и обособленных потребителей 16

1.3 Анализ перспективы использования возобновляемых источников энергии для энергоснабжения удаленных и обособленных потребителей 19

1.4 Анализ и обобщение характеристик теплового состояния недр Земли на территории РФ 36 ГЛАВА II РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЭФФЕКТИВНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПЕТРОТЕРМАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ 58

2.1 Расчетно-параметрическое исследование процесса теплового съема

из недр Земли 58

2.2 Физическое моделирование вариантов теплового съема в односкважинной системе 69

2.2.1 Описание и обоснование конструкции экспериментального стенда для моделирования съема глубинной тепловой энергии Земли 69

2.2.2 Оценка погрешности измерений 79

2.2.3 Определение влияния конструкции односкважинной системы съема глубинной тепловой энергии Земли на ее эффективность 80

2.2.4 Оценка влияния эксцентриситета трубопровода теплоносителя по отношению к срезу скважины на теплосъем из твердых пород 86 ГЛАВА III АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ЭНЕРГОИСТОЧНИКОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 92

ПЕТРОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ

3.1 Использование турбин на низкокипящих рабочих веществах 93

3.2 Схема энергогенерирующей установки на основе петротермальной тепловой энергии Земли с использованием тепловых насосов 104

3.3 Комбинированная схема прямого подогрева (или подогрева с ТНУ)

и генерация электрической энергии 109

ГЛАВА IV ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕТРОТЕРМАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 114

4.1 Методика проведения технико-экономической оценки энергоисточника на основе использования глубинной тепловой энергии Земли 115

4.2 Расчёт денежного потока, генерируемого при внедрении петротермального энергоисточника 117

4.2.1 Расчет потребной мощности энергетической системы объекта 117

4.2.2 Расчет положительной составляющей денежного потока 118 4.23 Расчет отрицательной составляющей денежного потока 124 4.2.4 Расчет денежного потока при создании петротермальной энергоустановки 126 43 Определение основных показателей экономической эффективности 130 Заключение 138 Список использованной литературы 139 Приложения 153

Введение

Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет сегодня собой одну из глобальных мировых проблем, успешное решение которой, по-видимому, будет иметь определяющее значение не только для дальнейшего развития мирового сообщества, но и для сохранения среды его обитания. Истощение запасов традиционного ископаемого топлива и экологические последствия его сжигания обусловили в последние десятилетия значительное повышение интереса к этим технологиям практически во всех развитых странах мира. Для решения этой проблемы на мировом уровне был создан Киотский протокол, направленный на предотвращение катастрофических изменений климата. Он направлен на использование возобновляемых источников энергии и тем самым снижения выбросов в атмосферу.

Преимущества технологий тепло- и электроснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, по сравнению с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также с новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения.

Мировая и Российская экономика в настоящее время взяла курс на переход к рациональному сочетанию традиционных и новых источников энергии. Существует несколько наиболее распространенных видов ВИЭ - это энергия солнца, энергия ветра, гидроэнергия, геотермальная энергия (тепловая энергия Земли) и биотопливо.

Тепловая энергия Земли занимает среди вышеперечисленных ВИЭ одно из первых мест. Петротермальная энергия, заключенная в твердых породах составляет 99 % от общих ресурсов подземной тепловой энергии и является повсеместно доступной, поэтому представляет наибольший интерес для систем энергоснабжения удаленных и обособленных потребителей.

Цель работы

Разработка методологии эффективного энергоснабжения обособленных потребителей России на основе использования петротермальных источников энергии.

Научная новизна работы

- Впервые установлено, что эффективность односкважинной системы съема и транспортировки глубинной тепловой энергии недр на поверхность без обсадной трубы в зависимости от скорости теплоносителя до 8,5% выше, чем односкважинная система съема с обсадной трубой по всей длине скважины.

- Доказано, что наличие эксцентриситета внутренней трубы в односкважинной системе съема практически не влияет на эффективность системы в целом, что позволяет существенно упростить конструкцию односкважинной системы съема глубинной тепловой энергии недр.

- Уточнена методика расчета односкважинной системы типа «труба в трубе», за счет учета термического сопротивления конструкций системы и изменения теплофизических свойств теплоносителя (воды) в зависимости от изменения глубины односкважинной системы съема.

Достоверность

Достоверность полученных результатов определяется их корреляцией с результатами исследований других авторов, многократной повторяемостью экспериментальных результатов, использованием высокоточных средств измерений, определением погрешности измерений.

Практическая значимость работы

- Впервые разработаны номограммы для определения термодинамических характеристик односкважинной системы съема без необходимости проведения дополнительных расчетов.

- Разработаны оригинальные схемные решения энергогенерирующего оборудования, позволяющие эффективно преобразовывать тепловую энергию недр в электрическую с к.п.д. установки до 64%.

- Проведена оптимизация низкокипящих рабочих веществ в контуре турбины и разработаны схемы, позволяющие производить наиболее эффективную выработку тепловой и электрической энергии при различных температурах теплоносителя на выходе из скважины.

Автор защищает

- Методику проведения экспериментальных исследований по моделированию съема глубинной теплоты Земли с использованием односкважинного способа съема.

- Результаты экспериментальных и расчетных исследований по определению влияния отсутствия обсадной трубы в односкважинной системе съема глубинной теплоты Земли.

- Методику расчета односкважинной системы съема и транспортировки глубинной теплоты Земли с учетом термических сопротивлений конструкций скважины и изменения теплофизических свойств теплоносителя (воды) при его движении к забою скважины.

- Результаты оптимизации тепловых схем энергогенерирующего оборудования.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на XVI Международной научно-технической конференциии студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» НИУ МЭИ (2010 г.);

- на пятой российской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение теория и практика» НИУ МЭИ (2010 г.);

- на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Энергосбережение в секторе исследований и разработок: существующий потенциал и перспективы развития» (2012 г.)

- на научно-техническом семинаре кафедры Промышленных теплоэнергетических систем.

Публикации

Основное содержание работы изложено в 13 публикациях, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 152 страницах основного текста, содержит 38 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 130 наименований и 3 приложения. Общий объем работы составляет 220 страниц.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н., вед. науч. сотруднику КурашковуA.B. за оказанную помощь, ценные советы и обсуждение результатов работы. Автор благодарит техников Муратова В.И. и МокеевуК.Р. за помощь в создании экспериментального стенда и проведении исследований, доцента к.т.н. Мартынова A.B. и старшего преподавателя КутькоН.В. за постоянную помощь и консультации при выполнении работы.

Автор выражает глубокую память своему научному руководителю д.т.н., профессору Рыженкову В.А.

Основные сокращения и обозначения ВИЭ - возобновляемые источники энергии ТЭР - топливно-энергетические ресурсы ПГТ - поселок городского типа НПС - нефтеперекачивающие станции ВСТО - Восточная Сибирь - Тихий Океан (нефтепровод) ДЭС - дизельные энергостанции СТО - скважинный теплообменный аппарат ГЦС - грунтовая циркуляционная система

КВЭН - кабель высокотемпературный электрический нагревательный JIATP - Лабораторный автотрансформатор регулируемый ТС - термометр сопротивления

АСУ ТП - Автоматизированная система управления технологическим процессом

ПАВ - поверхностно-активные вещества

ТНУ - теплонасосная установка

РТ - рабочее тело

НРТ - низкокипящее рабочее тело

ТЭС - тепловая электрическая станция

РП - распределительный пункт

ИТП - индивидуальный тепловой пункт

ГВС - горячее водоснабжение

ХВС - холодное водоснабжение

ЧДД - чистый дисконтированный доход

ВИД - внутренняя норма доходности

ТЭО - технико-экономическое обоснование

ГЛАВА I АНАЛИЗ АКТУАЛЬНОСТИ ПРОБЛЕМЫ

ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБОСОБЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Современная энергетика России, являющаяся важнейшим сектором отечественной экономики, не может являться условием гарантированного устойчивого развития страны на долговременную перспективу из-за неуклонного роста цен на органическое топливо, имеющего ограниченные запасы и оказывающего негативное влияние на окружающую среду. Это является одной из основных проблем современной энергетики России ввиду того, что на огромной территории РФ существует большое количество обособленных потребителей электрической и тепловой энергии, расположенных на значительном удалении от централизованных сетей тепло- и электроснабжения. К таким потребителям относятся: населенные пункты, военные объекты, средства связи и навигации, частные и государственные сельскохозяйственные владения. На сегодняшний день проблема энергоснабжения обособленных потребителей решается с помощью энергогенерирующих установок, потребляющих органическое топливо, которое систематически доставляется к объектам.

1.1 Классификация удаленных и обособленных потребителей

Обособленный потребитель электрической или тепловой энергии — юридическое или физическое лицо, использующее электрическую или тепловую энергию для производственных, бытовых или иных нужд, не подключенное к централизованным электрическим или тепловым сетям.

Проведенный анализ существующих удаленных и обособленных потребителей позволил составить их классификацию, представленную на рис. 1.1.

КАТЕГОРИЙНОСТБ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1 г

I II

КАТЕГОРИЯ КАТЕГОРИЯ

ОБОСОБЛЕННЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ РФ

ПО ТИПУ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

III

КАТЕГОРИЯ

С/Х ПОТРЕБИТЕЛИ

Коммунально-

бытовые потребители

Жилье, дома

Образовательны е учреждения

Административн ые потребители

Охотничьи хозяйства

НАСЕЛЕННЫЕ ПУНКТЫ

Производственны е потребности

Животноводчес кие комплексы

фермы

Орошение

Парники

Поселения городского типа (до Щ. тыс. жителей)

РАЗЛИЧНЫЕ УДАЛЕННЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

Продолжительные экспедиции

Добыча полезных ископаемых

Деревни

ВОЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ

Убежища гражданской

Удаленные военные части

Пограничные

Малые (до 500 жителей).Эл. мощности до 800 кВт

Средние (500-1000 жит.).Эл. мощности 800-1600 кВт

Большие (>1000 жит).Эл.мощности >1600 кВт

СРЕДСТВА СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ

Радиолокационное оборудование

Навигационное оборудование

Удаленные средства обеспечения навигационной безопастности плавания

Рис. 1.1. Классификация современных обособленных и удаленных потребителей энергии на территории РФ

В общем случае потребители электрической энергии в соответствии с [1] подразделяют на 3 категории. Электроприемники I категории -электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой следующие последствия:

- опасность для жизни людей,

- значительный ущерб народному хозяйству;

- повреждение дорогостоящего основного оборудования,

- массовый брак продукции,

- расстройство сложного технологического процесса,

- нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на

время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.

К обособленным потребителям электрической и тепловой энергии возможно отнести убежища гражданской обороны, которые в соответствии с

[2] при наличии режима регенерации или воздухоохлаждающих установок оснащаются автономными источниками энергоснабжения. Для убежищ требуется обеспечить возможность длительного пребывания людей. Для этого сооружения помимо фильтро-вентиляции, снабжающей людей воздухом, должны иметь надежное электропитание, санитарно-технические устройства (водопровод, канализация, отопление), а также запасы воды.

Основной задачей гражданской обороны является защита населения от современных средств поражения путем размещения в защитных сооружениях - убежищах гражданской обороны. Данные убежища обеспечивают защиту от действия ударной волны, ядерного взрыва, светового излучения, проникающей радиации, отравляющих и бактериальных веществ. Электроприемники убежищ гражданской обороны относятся ко второй категории потребителей [2].

Основной группой обособленных и удаленных потребителей на территории России являются потребители тепловой и электрической энергии в сельском хозяйстве, малые населенные пункты и поселки городского типа, расположенные в удаленных районах страны Особенностями энергообеспечения обособленных и удаленных потребителей РФ являются

[3]:

- децентрализованное энергоснабжение потребителей;

- разобщенность населенных пунктов и значительные расстояния между ними;

- суровые климатические условия на основной части территории России;

- высокая стоимость строительства энергоисточников;

- необходимость надежного и постоянного по времени производства электрической и тепловой энергии, особенно в районах с экстремальными условиями проживания населения (Крайний Север);

- ограниченное по времени проживание в местах освоения и доб