Малые ГЭС для отдаленных районов Сибири и Севера

Пятаков В.Г., д.т.н. - нач.отдела
АО «Иргиредмет»

Проблема обеспечения дешевой электроэнергией как промышленных объектов, так и населенных пунктов была и остается весьма актуальной. Более 20 млн человек за Уралом живет в зонах децентрализованного энергоснабжения. Особенно значима она для отдаленных районов Сибири и Крайнего Севера, где нет развитой сети линий электропередачи, и население получает электроэнергию по 3–4 часа в сутки от ДЭС. Строительство малых ГЭС (МГЭС) может изменить условия жизни этих людей, обеспечить энергетическую безопасность регионов и способствовать развитию экономики.

Автор настоящей статьи хорошо знаком со спецификой добычи золота из россыпных месторождений. Мы не располагаем точным количеством предприятий, занимающихся этим видом деятельности, но можно уверенно заявить, что их несколько сотен. Как правило, они удалены от ЛЭП и транспортных артерий. Многие из них завозят материалы (в том числе дизельное топливо) за сотни километров по зимникам. Единственный источник получения электроэнергии в таких условиях, как сказано выше, — ДЭС. Однако известно, что для получения 1 кВт*ч электроэнергии при этом расходуется около 250 г дизельного топлива, которое постоянно дорожает. На сегодня, например, себестоимость 1 кВт*ч, произведенного на ДЭС, на одном из удаленных предприятий Магаданской области уже достигает 24 руб., а в некоторых поселках Якутии — 100 руб. При такой цене электроэнергии значительно возрастают эксплуатационные затраты, и по этой причине многие месторождения становятся нерентабельными для освоения.

Вместе с тем Сибирь и Крайний Север покрыты густой сетью небольших и средних рек, пригодных для строительства малых гидроэлектростанций. Сразу необходимо отметить, что в зимний период расходы воды в них либо отсутствуют, либо становятся настолько низкими, что их использование для выработки электроэнергии становится практически невозможным. Однако и в таких условиях даже сезонная эксплуатация МГЭС является экономически целесообразной. Особенно это может быть эффективным для предприятий с сезонным характером работы, а именно для организаций, занимающихся добычей золота из россыпных месторождений в теплый период года.

На этих предприятиях промывка песков возможна только после того, как появляется вода в ручьях и начинается естественное оттаивание мерзлых песков. Заканчивается сезон после прекращения оттаивания песков. То есть производственный период по календарному периоду совпадает с наличием в водотоках воды с необходимыми расходами.

Так как запасы полезного ископаемого желательно отработать за 10–15 лет (обычно это уже ранее разрабатывавшиеся месторождения, но имеющие большой объем горной массы с небольшим остаточным содержанием золота), то МГЭС должна рассматриваться как временная и не требующая больших капвложений.

Не исключено строительство МГЭС и для предприятий с круглогодичным производством, например, при освоении рудных месторождений. В этом случае только за теплый годовой период можно уменьшить расход дизтоплива почти вдвое.

Снизить капвложения при строительстве временных МГЭС можно за счет следующих технических решений:

- использования водоподъемных плотин минимальной, но экономически целесообразной высоты, что обеспечит снижение затрат на выполнение земляных и бетонных работ;

- исключения дорогостоящих мероприятий по снижению фильтрации через тело плотины и ограждающие дамбы, т.к. нет ни технической, ни экономической необходимости в борьбе с фильтрацией;

- выполнения аварийных водосливов из местного грунта с каменной наброской дна и их берегов. Небольшая высота плотины позволит при сравнительно небольших затратах обеспечить надежность водослива и возможность его использования в качестве рыбохода с требуемым уклоном;

- повторного использования гидроагрегатов ГЭС на других станциях при исчерпании ресурсов добычи в данном месте. Можно заметить, что, как правило, россыпные месторождения расположены в долинах рек и ручьев, и горняки-россыпняки имеют большой опыт работ по сооружению плотин, дамб, руслоотводов, аварийных водосливов, котлованов и прочих гидротехнических сооружений. Причем для всех грунтовых сооружений можно использовать местные рыхлые отложения.

Основные капвложения будут заложены в приобретение гидроагрегатов и строительство машзала в теле плотины. Для низконапорных МГЭС, как правило, используются горизонтальные агрегаты. С целью снижения затрат на земляные работы целесообразно строить плотины, обеспечивающие рабочий напор на турбину 3–6 м. Если известен средний расход воды в реке, то мощность МГЭС (N) для одного агрегата можно определить по упрощенной эмпирической формуле:

N = 7,7 QH, кВт,

где

Q — расход воды через турбину, м3/с;

Н — напор, м вод.ст.

Например, при Q = 5,0 м3/с и Н = 6 м

N = 231 кВт.

Для малых напоров наиболее приемлемы горизонтальные агрегаты с S-образными турбинами. На рис. 1 показан пример компоновки  оборудования и сооружений с такой турбиной.

В настоящее время накоплен определенный положительный опыт эксплуатации разработанных агрегатов в различных природно-климатических условиях как в России, так и за рубежом.

В 2015 г. для одного из предприятий Магаданской области была выполнена предпроектная работа по оценке технической возможности строительства МГЭС на ближайшей к предприятию реке и расчету ожидаемой себестоимости 1 кВт*ч электроэнергии. Средние параметры реки таковы:

- ширина реки — 120–150 м;

- расходы воды: среднемесячный максимальный, минимальный и средний за 180 суток (продолжительность работы станции) — 2400, 78, 180 м3/с соответственно;

- потребная мощность — 6000 кВт.

В связи с тем, что на участке возможного строительства плотины левый берег реки почти не имеет поперечного уклона, то для достижения необходимого напора при стандартном подходе может потребоваться возведение плотины протяженностью более 3 км. Очевидно, что такой вариант неприемлем ни экономически, ни технически (из-за огромных пиковых расходов воды).

Поэтому было принято решение не перегораживать всю реку, а построить вдоль правого берега продольную дамбу для забора необходимого для работы МГЭС количества воды, а требуемый напор создать путем сооружения плотины между продольной дамбой и правым (гористым) берегом. План и продольный профиль участка для строительства приведены на рис. 2.

 

Основные технико-экономические показатели МГЭС для изображенной на рис. 2 гидротехнической обстановки по выполненным предпроектным работам

Период эксплуатации, лет

10

20

Мощность МГЭС, кВт

6000

6000

Количество гидроагрегатов, шт.

12

12

Капвложения, тыс. руб.

660000

660000

Плата за кредит, тыс. руб.

200000

200000

Расходы на зарплату персонала, тыс. руб. в год

9646

9646

Амортизационные отчисления, тыс. руб. в год

86000

43000

Материальные затраты, тыс. руб. в год

5000

5000

Налог на имущество, тыс. руб. в год

7260

6930

Итого эксплуатационные затраты, тыс. руб. в год

107906

64576

Количество потребляемой электроэнергии, за год, МВт*ч

24000

24000

Себестоимость электроэнергии, руб./ кВт*ч

4,50

2,70

 

Указанные на рис. 2 размеры носят предварительный характер, несмотря на то что продольный профиль реки построен по фактически выполненному нивелирному ходу. Характерный вид правого берега реки, вдоль которого возможно строительство продольной дамбы для водоподающего канала, представлен на рис. 3.

Для небольших рек шириной до 30–40 м целесообразно полное перекрытие русла с устройством пологого аварийного водослива с рыбоходом. Водный кодекс РФ не препятствует строительству МГЭС при соблюдении экологических требований.

Для изображенной на рис. 2 гидротехнической обстановки выполнены предпроектные работы, в результате которых были получены основные технико-экономические показатели МГЭС (табл.), приведены результаты укрупненного расчета ожидаемой себестоимости электроэнергии. В капвложения включены затраты на строительство ЛЭП 35 кВ протяженностью 50 км.

Если принять срок службы МГЭС 10 лет, то при себестоимости 1 кВт*ч 4,50 руб. годовая экономия при отказе от ДЭС только в теплый период года составит 468000 тыс. руб. То есть строительство МГЭС окупается примерно за 2,5 года после ее пуска в эксплуатацию.

Кроме золотодобывающих предприятий, малые ГЭС могут быть выгодны и для небольших поселков на длительный срок эксплуатации.  


-3+3
Просмотров статьи: 3024, комментариев: 26       

Комментарии, отзывы, предложения

Гидротехник, 29.05.16 05:37:31 — Старый

Зачем ее реанимировать, с какой целью? Почитайте например статью "Мини-энергетика прошлого" (

Выдержка из резюме этой статьи:

«За неимением более эффективных источников раньше такие ГЭС были востребованы. Почему сегодня нет мини-ГЭС? Потому что их очень сложно эксплуатировать, в частности, оттого, что зимой малые реки перемерзают», – отметил Воронин. По его мнению, даже более крупная Мамаканская ГЭС не оправдала себя. «Поэтому я на самом деле не верю в перспективу мини-ГЭС, – заключил министр. – Это возможно, но оправданно только для отдельных, исключительных случаев.

Б.Кавчик, 29.05.16 07:44:58

Много маленьких гидростанций я видел в Новой Зеландии, в том числе старых, которые сейчас не работают. К примеру, на одном ручейке (перейти по колено) сделана плотинка для сбора воды, от плотинки идет вдоль ручейка вниз по течению металлическая труба сантиметров 20 в диаметре. На удобном месте на полянке стоит будка, в ней стояли турбина и генератор. Все уже заброшено. Золото там давно мыли, а мы поехали посмотреть и поискать на отвалах самородки. Ничего сложного в их минигэс я не заметил.

http://zolotodb.ru/articles/foreign/10577

Гидротехник, 29.05.16 08:40:21 — Б.Кавчик

Кардинальное отличие Новой Зеландии от удалённых районов Севера РФ это разная среднегодовая температура воздуха, режим питания рек, наличие многолетнемерзлых пород.

Новая Зеландия: Осадки в течение года выпадают довольно равномерно, с некоторым снижением их уровня в летние месяцы. Средний уровень — 600–1600 миллиметров в год. Среднегодовая температура зависит от острова: на Южном это чуть больше +10, на Северном — в районе +16.

Удалённые районы Севера РФ: отрицательная среднегодовая температура, неравномерный годовой сток рек (зависит от осадков и снеготаяния), наличие мерзлоты.

В Новой Зеландии мини-ГЭС намного проще и целесообразнее строить.

Б.Кавчик, 30.05.16 05:49:06 — Гидротехник, 29.05.16

Прелести климата Новой Зеландии я заметил. Однако, люди которые хотели сделать электростанцию, сделали ее и нашей Сибири.

1986 год. В Бодайбинском районе на реке Ныгри появилась первая гидроэлектростанция, рассказал «Сибирскому энергетику» бывший директор музея исполнительной дирекции ОАО «Иркутскэнерго» Анатолий Евсеев. Ныгринская ГЭС мощностью 300 кВт снабжала электроэнергией Ленские золотые прииски. Промышленники соорудили Ныгринскую ГЭС и сами её эксплуатировали. От станции построили две ЛЭП на 10 киловольт и электрифицированную железную дорогу – первую во всей России», – говорит он. Электрический ток использовался также для питания шахтных электроподъемников.

У нас очень много людей, которые не хотят делать, а хотят найти причину, почему нельзя сделать: "согласовать не получится", "экология как бы не пострадала", "экономика не выдержит", "климат не тот". Что еще?

Neretin A.V., 30.05.16 07:35:40 — Авторам

Просьба авторам статьи дать пояснение чем предложенная технология уникальная и инновационная. Технология строительства мини ГЭС без перегораживания основного русла и создания водохранилища была предложена в 2000 г. Институтом Ленгидропроект в проекте на строительство Карамской мини ГЭС.

Старый, 30.05.16 09:20:54 — Гидротехнику

Уточнил. На р.Бодайбо электростанция была построена на 2 года после р.Ныгри, в 1896 году. Вот так, до революции строили и работали, а сейчас климат стал мешать. Плохим танцорам всегда что-нибудь мешает.

Владимир, 30.05.16 12:43:18

В начале 60х прошлого столетия, в Кербинском прииске, была построена малая ГЭС на реке Керби. Следы от водосборного и напорного каналов и сейчас можно найти -

На Bing maps видны развалины старого здания ГЭС. Длина водосборного канала была около 20 км. Канал проходил по левому борту Керби собирая воду из притоков. Из основного русла, если мне не изменяет память, вода не забиралась. Напорный канал состоял из двух веток труб (вторую ветку пустили в 1967 году) длиной 1,5 км. ГЭС работала сезонно и обеспечивала энергией драги и гидравлики в силу своей мощности (на 1975 год - 1800 кВт).

В 80-х были планы увеличить мощность ГЭС, шла речь о покупке двух новых турбин. Но введение новой ЛЭП и копеечная цена за киловатт на то время поставило на ГЭС большой и жирный крест. Ее законсервировали, а в достопамятные 90ые полностью разграбили на волне "цветнометаллической" лихорадки. Кинулись в 1997 году. Расчистка одного канала потянула на 10 миллиардов неденоминированных рубликов. На том и успокоились... Такие дела.

Ходакан Степаныч, 30.05.16 16:00:36

46 лет назад я попал на участок Ходакан что в Бодайбинском районе. Так вот как то искал грибы по левому склону ключа Хадокана наткнулся на непонятное мне сооружение из досок типа корыта, шириной примерно 1,5 метра, высотой 0,5 м.Я пошёл, если можно так сказать, по этому корыту, но идти по ему было совсем неудобно. Время не пощадило это гидротехническое сооружение В местах разрушения этого корыта произрастал кустарник а кое где и лиственницы с кедра чём возрастом лет по 50-70.Когда я вернулся на участок рассказал начальнику участка Носков у о том ., что я видел и спросил его что это такое он ответил это сплотки ,наверное старые старатели держали здесь гидравлику и посоветовал обратиться к старому старателю который живёт на Бульбухте он мол тебе всё рас кажет поскольку он до войны тут работал. При случае я расспросил этого старика. Он подтвердил,что работал на этой гидравлике, что не знает когда эта гидравлика была построена и сообщил интересный факт, что гидравлика работала круглый год, летом мыли породу зимой "гоняли свет в столовую и общежитие" Так,что не прав был тов. министр Воронин царство ему небесное прости ему Господи все согрешения вольные и невольные я немного знал его по работе.

., 30.05.16 16:56:40 — Владимиру

На карте местности за 1975г. и ГЭС,и водосборный канал, всё присутствует..

СНС, 31.05.16 07:53:36 — Neretin A.V., 30.05.16

Вы спрашиваете "чем предложенная технология уникальная и инновационная?". Предлагаемая в статье технология не претендует на уникальность. Новизна хороша и необходима для диссертации. А для практического внедрения лучше предлагать уже испытанные и проверенные решения, особенно для дорогостоящих мероприятий.

МиниГЭС давно известны и во многих регионах хорошо себя зарекомендовали. По нашему мнению в Сибири до сих пор есть множество условий, где их применение в настоящее время может дать высокий экономический эффект. Конечно, в каждом конкретном случае необходимо рассматривать условия и делать расчеты. В "Отделе россыпных месторождений" можно получить консультации по всем вопросам.

Neretin A.V., 31.05.16 08:38:29 — СНС

Привожу первый абзац из статьи в котором делается заявление, что технология уникальная и инновационная.

"В статье представлена инновационная, уникальная технология строительства малой ГЭС в условиях Крайнего Севера, которая обеспечивает напор воды в водо-подающем канале без полного перегораживания реки."

В связи с этим возникло любопытство, чем представленная технология так уникальна. Из данных пояснений я понял, что технология давно и широко известна, уникальности и инноваций в ней нет.

СНС, 31.05.16 09:07:40 — Neretin A.V., 31.05.16

Спасибо за подсказку. В предложенной технологии есть уникальные элементы. Один из них, "обеспечение напора воды в водо-подающем канале без полного перегораживания реки". Есть еще несколько ноу-хау.

Владимир, 01.06.16 14:56:29

Да нет там ничего уникального! Разве что возможное использование новых материалов и усовершенствованных механизмов. Технология стара как мир. Использование особенностей рельефа для создания естественного напора воды для решения широкого спектра задач народного хозяйства. От промывки песков, выработки Эл.энергии и помола муки. Русло вообще по возможности не трогать если хватает объема воды в боковых притоках. Просто тема под забытая. Потому и будоражит умы. Водичка бежит - турбину крутит.

Neretin A.V., 02.06.16 06:22:08 — СНС

Пожалуйста мне это было не трудно.

Тем не менее статья и комментарии к ней по заданным вопросам противоречат друг другу.

1. В первом абзаце статьи подается, что эта технология уникальная и инновационная. В предпоследнем абзаце статьи говорится, что «МНТО ИНСЭТ» участвовало в строительстве более 120 мини ГЭС. Разве после такого количества запущенных объектов, строительство мини ГЭС может быть уникальным?

Вывод - Ноу-хау присутствует.

2. В комментарии от 31.05.16 07:53:36 говорится о том, что «технология не претендует на уникальность, а новизна хороша и необходима для диссертации. А для практического внедрения лучше предлагать уже испытанные и проверенные решения, особенно для дорогостоящих мероприятий. МиниГЭС давно известны и во многих регионах хорошо себя зарекомендовали».

Вывод - Ноу-хау отсутствует.

То что технология строительства мини ГЭС известна еще с 1900 годов подтвердили своими комментариями Гидротехник, Старый, Б.Кавчик, Владимир, Ходакан Степаныч.

3. В комментарии от 31.05.16 09:07:40 снова появляются ноу-хау в виде "обеспечение напора воды в водо-подающем канале без полного перегораживания реки" и еще несколько ноу-хау.

Вывод - Ноу-хау присутствует.

Я сомневаюсь, что обеспечение напора воды в водопадающем канале может являться ноу-хау. Создание напора воды в водопадающем канале без перекрытия реки плотины используется при строительстве деривационных ГЭС. Напор в этом случае создается при помощи разницы уровней. Створ, из которого берется вода, и нижняя часть после ГЭС находятся на разных уровнях. Такое решение давно известно и использовалось при строительстве гидроузлов в СССР.

По поводу заявленных еще нескольких ноу-хау можно только догадываться, в статье о них речи вообще не идет. Логично было бы в статье не подавать давно известную технологию строительства мини ГЭС как уникальную и инновационную, а расписать каждое отдельное ноу-хау, хотя бы в общих чертах.

Например, первое ноу-хау это создание напора воды в канале без плотины (хотя это инженерное решение давно известно), второе ноу-хау – это …, двадцать пятое ноу-хау – это….

А так материал изложенный в статье и комментарии к нему подаются очень сумбурно, то только ноу-хау, то исключительно проверенные инженерные решения, то опять с элементами ноу-хау.

Прошу дать квалифицированные ответы двух первых авторов статьи непосредственно связанных с производством и поставкой оборудования для мини ГЭС и имеющих опыт строительства таких ГЭС.

Неплохо было бы, если к дискуссии присоединились и дали свои комментарии представители институтов Ленгидропроект и ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева имеющих колоссальный опыт проектирования и строительства мини ГЭС.

СНС, 02.06.16 08:23:21 — Neretin A.V., 02.06.16

Спасибо за подсказку. Мы всегда за самую широкую дискуссию. Вход на сайт открыт для всех, в том числе для Ленгидропроекта и ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева имеющих колоссальный опыт проектирования и строительства мини ГЭС. Хорошо, если добавят что-то полезное из своего опыта в строительство мини ГЭС. Никто не против, мы - "за".

Гидротехник, 28.06.16 10:02:34 — Старому

Если есть негативная практика, так стоит поделиться, что мешает плохому танцору, по собственному опыту. Также стоит задуматься почему ЗАО Полюс для электрификации своих объектов по Бодайбинскому району, построило ЛЭП от пос. Пеледуй, а не мини-гэс, также для электрификация рудника имени Матросова, ЛЭП предусмотрена от ГЭС на реке Колыма. ЗАО Полюс предпочитает надёжный источник энергии, а не "экономные" мини-гэс. В своё время паровые экскаваторы и драги были прекрасным оборудованием, как и мини-гэс, им кроме дров другой источник энергии был не нужен. Может тогда их тоже стоит возродить как и мини-гэс?

Магадан, 29.06.16 01:09:13 — Гидротехнику

Не знаю, какой вы гидротехник, но ЗАО Полюс вы сюда совсем зря приплели. Полюс получил только на строительство ЛЭП на Наталку 10 млрд руб. бюджетных денег. Причем здесь Полюс? Вы ерунду какую-то написали.

Малые ГЭС для небольших предприятий в удаленных условиях, где ЛЭП строить невыгодно и солярку возить дорого. Такие условия у нас еще есть. Конечно, в любом случае считать надо экономику.

Гидротехник, 30.06.16 05:43:27 — Магадан

1. ЗАО Полюс получило господдержку на строительство надёжного источника электроэнергии на Наталке, а не стало тратить свои средства на строительство сомнительных мини-гэс на северных реках, а могло бы. 2. Также эта компания построила линию от пос. Пеледуй до месторождения Чёртово корыто, а не стала возрождать "прекрасные" мини-гэс в Бодайбинском районе, как здесь советует те, кто готов рискнуть чужими деньгами. 3. Мини-гэс это не подходящее решение для рек с очень меняющимся по обьему стоком в течение года, а это реки северных регионов страны. Мини-гэс хорошо себя зарекомендовали в регионах где колебание стока в течение года не значительно, где их успешно и строят. 4. Если нет знаний по поводу того кто какой гидротехник, где лучше строить мини-гэс, отсутствуют даже поверхностные представления об гидротехническом строительстве и есть большое желание ради наживы подтолкнуть заказчика на строительство заведомо мало рабочего объекта, могу рекомендовать почитать, что нибудь из специализированной литературы по данному вопросу. Ну нельзя же иметь профессиональный кругозор в объёме этого форума и писать ерунду.

СНС, 30.06.16 11:33:27 — Гидротехник, 30.06.16

Господин Гидротехник, вы не разобрались в проблеме. Сухой Лог и Наталка - это крупнейшие российские объекты с планируемой добычей золота порядка 40 тонн в год. Это колоссальные энергозатраты, для которых говорить о МиниГЭС просто нелепо. Вы бы хоть немножко разобрались в добыче золота, прежде, чем писать комментарии.

Бодайбинец, 24.07.16 16:20:12

Гидротехник пишет, что нельзя строить мини ГЭС из-за непостоянного стока рек. А зачем для россыпного предприятия нужен постоянный сток? Россыпное золото добывается летом, когда сток нормальный. А зимой и промывки нет. Так пусть мини ГЭС поработает в зимнем режиме на минимальном стоке. У нас работала на Бодайбинке ГЭС когда-то и проблем не было.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Малые ГЭС для отдаленных районов Сибири и Севера»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "пять прибавить 8":