Весьма важен вопрос энергообеспечения одного из населённых пунктов ЯНАО — села Новый Порт, энергоснабжение которого в настоящее время потенциально может быть обеспечено как природным газом, который является попутным продуктом добычи нефти на Новопортовском месторождении, расположенном всего в 17 км от села, так и ветровыми ресурсами, потенциал которых весьма велик в связи расположением села на берегу Обской губы, в совокупности с имеющейся дизельной станцией.

В данной работе была поставлена задача обосновать варианты возможных путей энергоснабжения посёлка.

Общая характеристика села Новый Порт

Муниципальное образование село Новый Порт входит в состав Ямальского района Ямало-Ненецкого автономного округа, расположено за Северным полярным кругом и входит в Арктическую зону Российской Федерации. Территория поселения граничит с межселенными территориями Ямальского района и Обской губой. В селе имеются образовательное, медицинское учреждения, промышленные предприятия. Транспортная связь с селом Новый Порт осуществляется воздушным способом (вертолётная площадка), в летний период — речным (внутренний речной маршрут Ямальского района), в зимний — автомобильным транспортом по автозимникам. Имеется дизельная электростанция (ДЭС) мощностью 2 МВт.

Оценка развития территории села

Согласно данным Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Ямало-Ненецкому автономному округу, общая численность постоянного населения сельского поселения Новый Порт на 2019 год составляла 1820 человек (около 10,5% от общей численности населения Ямальского района). Плотность населения равна 73 человек на 1 к м². В состав сельского поселения входит только один населённый пункт, а именно село Новый Порт.

Динамика численности населения села Новый Порт представлена ниже (рис. 1). С 2014 года отмечается увеличение численности населения села.

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 1

Прогнозная численность населения сельского поселения Новый Порт на расчётный срок (конец 2034 года) принята в соответствии со Схемой территориального планирования Ямальского района — 2230 человек.

Основной потенциал экономического развития Ямальского района связан с добычей топливно-энергетических полезных ископаемых. Рядом с сельским поселением Новый Порт находится разрабатываемое Новопортовское месторождение нефти, газа и конденсата. Основу промышленного производства сельского поселения Новый Порт составляет производство электроэнергии.

Были учтены факторы:

? предполагаемая численность населения села Новый Порт на расчётный срок (конец 2034 года) — 2230 человек;

? ожидается снижение производственных мощностей промышленности в связи с износом оборудования и нерентабельностью производства;

? основной потенциал экономического развития села будет связан с добычей топливно-энергетических полезных ископаемых Новопортовского месторождения нефти, газа и конденсата.

В расчёте был использован смоделированный график потребления мощности на электроэнергетические нужды (рис. 2).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 2

Варианты обеспечения энергопотребления

Были рассмотрены следующие варианты энергоснабжения села:

1. Поскольку газификация посёлка в настоящий момент не осуществлена, однако схема территориального планирования Ямальского района подразумевает снабжение посёлка газом в ближайшее время. Предполагается, что природный газ для нужд энергоснабжения можно будет использовать в 2034 году, а до этого срока село Новый Порт будет снабжаться электроэнергией от ДЭС 1,5 МВт.

2. Альтернативный вариант предполагает сооружение трубопровода, и начало снабжения села природным газом запланировано уже в первый год осуществления проекта, в этом случае электроэнергия будет поставляться от ГПУ 1,2 МВт.

3. Третьим рассматривался вариант энергоснабжения от ветродизельного энергетического комплекса (ДЭС мощностью 1,5 МВт и ВЭС мощностью 1,5 МВт).

В связи с разработкой Новопортовского месторождения проект «Новый Порт» «Газпром нефти» сформировал вокруг себя энергоёмкую инфраструктуру (рис. 3).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 3

Сформировавшаяся система газоснабжения (наличие систем подготовки, а также хранения природного газа, получаемого как продукт добычи нефти) может положительно повлиять в том числе и на развитие газовой инфраструктуры села, сделав его менее зависимым от поставок жидкого топлива.

Например, в «Генеральном плане муниципального образования села Новый Порт» рассматриваются следующие особенности газоснабжения рассматриваемого села. Схемой территориального планирования Ямальского района предусматривается газификация муниципального образования село Новый Порт. Источником подачи газа определено Новопортовское месторождение, с которого возможна подача природного или попутного нефтяного газа в село.

Система газораспределения села Новый Порт планируется одноступенчатой (газопроводы высокого давления).

С другой стороны, выгодная расположенность села Новый Порт вблизи северного Карского моря, непосредственно на линии морского побережья вдоль Обской губы, обуславливает высокий ветровой потенциал территории (рис. 4).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 4

Был произведён посуточный анализ скоростей ветра. Данные по значениям ветра для расчёта ветропотенциала в селе Новый Порт были взяты согласно статистике за 2010–2019 годы, представленной на российском интернет-портале «Расписание погоды» (рис. 5).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 5

По критериям полноты ряда данных, среднемноголетней скорости ветра, среднеквадратичного отклонения годовых вариаций скорости ветра от среднемноголетней вариации был выбран расчётный год, значения которого использовались для восстановления повторяемости скорости ветра и расчёта удельной мощности ветрового потока.

Технико-экономический анализ рассмотренных вариантов

В соответствии с графиком потребления мощности в населённом пункте было подобрано основное оборудование для проведения технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов энергоснабжения. Сравнение проведено для трёх вариантов (предполагается, что осуществление проектов начинается в 2022 году, срок осуществления — 25 лет):

1. Вариант 1: снабжение села от газопоршневой электростанции 1,2 МВт, топливом для которой будет служить природный газ, подводимый с ближайшего месторождения, происходит только на 13-й год (2034 год) технико-экономического анализа, а до тех пор электроснабжение села Новый Порт осуществляется от ДЭС мощностью 1,5 МВт.

2. Вариант 2: в проект закладывается не только замена дизельных агрегатов на газопоршневые, но и сооружение трубопровода для снабжения села природным газом. Предполагается, что на 2022 год трубопровод введён в эксплуатацию.

3. Вариант 3: энергоснабжение села осуществляется за счёт попеременной работы дизельной электростанции и пяти ветроэнергетических установок по 500 кВт, причём количество ветроэлектрических установок было подобрано при моделировании работы ветродизельного комплекса (ВДК), исходя из оптимальных значений себестоимости одного киловаттчаса электроэнергии и степени замещения, а также накопителя энергии 500 кВт, в данном случае экономический эффект достигается за счёт экономии сжигаемого дизельного топлива.

Вариант 1

На основании графика нагрузки потребителя для каждого дня были определены объём выработки электроэнергии, годовой объём энергии, произведённой дизельной электростанцией, при полном покрытии нагрузки потребителя и необходимое количество дизель-генераторов (табл. 1).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 6

Был рассчитан ежесуточный расход дизельного топлива и годовой объём потребления топлива, а также стоимость затрат на дизель в год с учётом потребления топлива и его удельной стоимости.

Аналогично расчёт был произведён для газопоршневой установки: было определено количество генераторов (каждую газопоршневую установку необходимо резервировать дополнительным генератором, табл. 2), рассчитан ежесуточный расход природного газа и годовой объём потребления топлива, а также стоимость затрат на газ в год с учётом потребления топлива и его удельной стоимости.

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 7

Вариант 2

Исходя из значения максимального часового расхода природного газа был подобран диаметр полиэтиленовой трубы (160 мм), вложения в его сооружение рассчитывались исходя из стоимости 15 млн руб. на 1 км трубопровода. Предполагалось, что будет проложено 17 км трубопровода от Новопортовского месторождения до села Новый Порт.

Вариант 3

Определение ежедневной выработки ДЭС, необходимой для покрытия графика нагрузки, определялось исходя из объёма энергии, выработанной ВЭС при выбранном количестве ВЭУ (табл. 3).

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 8

Аналогично были определены значения годового объёма потребления дизельного топлива, а также стоимость затрат на потребляемое топливо для значений вырабатываемой мощности на дизельной электростанции.

Далее для каждого из вариантов были рассчитаны капитальные вложения, ежегодная выручка (от продажи электроэнергии при тарифе 40 руб/ кВт·ч), расходы на топливо согласно приведённой удельной стоимости (дизельного топлива или газа), амортизация (по ставке 15%), денежные потоки.

Денежные потоки проектов за расчётный период, который составляет 25 лет, представлены на рис. 6.

Обоснование вариантов комбинированного энергоснабжения села Новый Порт на основе газогенерации и с использованием возобновляемых источников энергии. 6/2020. Фото 9

Выводы

В результате проделанной работы был произведён технико-экономический анализ трёх вариантов энергоснабжения села Новый Порт.

Хотя наименее затратным является проект с энергоснабжением села от дизельной электростанции до 2034 года (накопленный денежный поток положителен на протяжении всего расчётного периода), можно считать, что наиболее экономически обоснованным является вариант с установкой газопоршневой установки и сооружением трубопровода для поставок газа с Новопортовского месторождения (срок окупаемости составляет четыре года).

Однако срок окупаемости проекта ветродизельного комплекса (десять лет) — также весьма неплохой показатель для проекта возобновляемой энергетики.