Перспективные направления развития электрификации села

В настоящее время отношение к количественным показателям электрифика­ции - потреблению электроэнергии изменилось: если раньше показатели электрификации, ее успехи отождествлялись только с ростом объемов электропотребления, то сейчас основным становится реальный производственный или социальный эффект, получаемый при потреблении каждого киловатт-часа, а также надежность электро­снабжения.

Учитывая это, в предложениях по развитию электрификации акцент, безуслов­но, должен быть смещен в сторону эффективности электрификации, надежности электроснабжения, рационального использования и экономии электроэнергии.

а) Совершенствование систем электроснабжения.

Учитывая значительные изменения в структуре сельхозпроизводства сфер производства и быта, а также низкое техническое состояние сетей и их аварийность, что наносит большой ущерб сельскохозяйственному производству, важнейшим на­правлениям становится наращивание объемов восстановления отработавших свой ресурс сетей, их реконструкция и техническое перевооружение с заменой устаревше­го подстанционного и линейного оборудования соответствующего новым техниче­ским требованиям.

Кроме того, решение проблем, назревших в распределительных сельских се­тях возможно в перспективе на основе создания сетей нового поколения, удовлетво­ряющих современным условиям передачи и распределения электрической энергии, экономически эффективных, соответствующих мировому уровню.

Сети нового поколения должны обеспечивать:

· надежность электроснабжения и качество электрической энергии. При этом следует руководствоваться следующими положениями:

- в перспективе приоритет должен отдаваться применению сетей более высокого напряжения (35...110 кВ) по сравнению с сетями 10 кВ (в вариантах близких по затратам);

- сети 10 кВ следует осуществлять по магистральному принципу с магист­ральным проводом одного сечения - не менее 70 мм (по алюминию), на опорах с подвесной изоляцией (в габаритах 35 кВ), с автоматическим секционированием и се­тевым резервированием магистрали; для сетей 35 кВ~ сечение проводов не менее 95 мм²;

- на линиях 0,4 кВ должны применяться самонесущие изолированные про­вода (СИП) с одинаковым сечением проводов в магистрали не ниже 70 мм (по алю­минию);

- на линиях 10 кВ в лесных массивах и поселках следует применять за­щищенные провода, 2- цепные линии и линии совместной подвески с самонесущими изолированными проводами;

- в сетях 0,4...10 кВ трансформаторные подстанции мощностью до 160 кВ должны применяться столбовые однотрансформаторные, упрощенной конструкции;

- нормативный срок службы воздушных линий не менее 40 лет. В течение этого срока линия не подлежит реконструкции (замене проводов) и она должна в ос­новном выполняться:

• на деревянных опорах, обработанных антисептиком (в линиях 0,4...10 кВ);

• железобетонные опоры должны иметь изгибающий момент не менее 5 кН-м (для линий 10 кВ) и не менее 3 кН-м (для линий 0,4 кВ);

Сети должны обеспечивать:

· адаптацию к растущим электрическим нагрузкам, что достигается установ­кой разгрузочных подстанций, использованием вольтодобавочных транс­форматоров и конденсаторных батарей;

• минимум затрат на эксплуатацию и обслуживание линий, что достигается высокими техническими параметрами и снижением аварийности, конструк­ция опор и подвески проводов должна позволять выполнение работ без снятия напряжения;

• электрическую и экологическую безопасность, что обеспечивается приме­нением надежной аппаратуры, устройств релейной защиты и автоматики;

• техническую и технологическую восприимчивость к автоматизации и теле­механизации;

• экономическую эффективность (рентабельность) распределения и подачи электроэнергии при минимуме ее потерь в сетях; «совершенствование систем учета электроэнергии, автоматизированного контроля и управления сбытом электроэнергии;

• ежегодную замену порядка 4-5% линии, т.е. 60000 км и трансформаторных подстанций, на что потребуются инвестиции в размере 8-9 млрд. руб. еже­годно.

Важным является также контроль режимов работы сетей, фиксирования от­ключений, внедрение многотарифного дифференцированного учета потребляемой электроэнергии.

Дифференцированный по времени суток тариф стимулирует сельских потре­бителей к переводу работы ряда электроприемников (при отсутствии технологических противопоказаний) на ночной режим работы, в течение которого действует по­ниженный тариф, что значительно снижает затраты потребителя на оплату электро­энергии и экономит затраты энергоснабжающих организаций за счет снижения мак­симума нагрузки, выравнивания ее графика и сокращения потерь электроэнергии в сетях. По оценкам расходы на оплату электроэнергии потребителями, пе­реведенными на ночной и внепиковый режим работы, могут сократиться на 20-25%.

Учитывая развитие ЛПХ и значительный рост нагрузок в сельских домах, тре­буется совершенствование питающих сетей, вводов, (включая трехфазные) техни­ческих средств и выполнение внутренних проводок в сельских домах, домах на са­довых участках, коттеджах и ЛПХ, в расчете на электрическую мощность до 12 кВт.

Развитие и совершенствование резервирования электроснабжения должно осуществляться посредством сетевого резерва, использования резервных дизель­ных электростанций (включая мобильные с их навеской на трактор), возобновляемых источников, комбинированных систем.

В связи с падением уровня электробезопасности на селе, требуется обновле­ние нормативных документов (ГОСТов, Правил устройства электроустановок ПУЭ), касающихся обеспечения электробезопасности, а также введения действенной сис­темы подготовки обслуживающего персонала с разработкой компьютерных про­грамм.

б) В области создания и освоения энергоэкономных технологий, электротехнологий требуется: реализовать в сепьхозпроизводстве уже разработанные электротехнологии и электротехнологические процессы и вновь разрабатываемые, основанные на эффек­тивных энерго- и трудоэкономных методах воздействия на растения, животных, се­мена, корма, производимую продукцию, включающие: электрообогрев и облучение растений и животных, сортировку и предпосевную обработку семян, электрофизические методы обработки зерна, почвы, уничтожения сорняков, обеззараживания помещений, продукции, воды, кормов, воздуха, хранение картофеля, овощей и фруктов, сушка сельхозпродукции, электроплазмолиз растений, методы лечения животных и т.д. Их реализация позволит значительно углубить ис­пользование электрической энергии непосредственно в технологических процессах с большим технологическим и энергетическим эффектом.

Особая роль в развитии этого направления отводится реализации электротех­нологий и электрифицированных процессов переработки и хранения сельхозпродук­ции (молока, картофеля, овощей, фруктов) с использованием вакуумных методов и естественного холода для охлаждения молока и хранения продукции.

Эффективность этого направления электрификации очень высокая, так как не­решенность этих вопросов на местах (в хозяйствах), т.е. там, где производится про­дукция, сопровождается большими ее потерями. Предложенные методы позволят в 2-3 раза сократить потери, продукции и на 50% - затраты энергии.

В растениеводстве важными направлениями развития электрификации явля­ются совершенствование электрифицированных систем выращивания продукции в закрытом фунте (облучение и освещение растений, комбинированный обогрев, ис­пользование мобильных электрифицированных средств, мостовых агрегатов с актив­ными электрифицированными рабочими органами). В полевом земледелии в пер­спективе для некоторых культур (например, риса) также эффективны будут мостовые агрегаты с централизованной системой электроснабжения и автоматическим управ­лением. Использование первых образцов электрифицированных мостовых агрегатов в поливном земледелии свидетельствует о перспективности этого направления.

Важным направлением является перевод на высокочастотный регулируемый привод ряда рабочих органов оборудования в стационарных процессах, мобильной технике, например, для замены механических и гидравлических трансмиссий рабочих органов комбайна, что повысит его надежность и ресурс более чем в 2 раза, значи­тельно на 30% и более улучшится соотношение мощность/масса в электротрактор­ной технике.

Разработаны технические требования на электротрактор Т-25Э для теплиц и животноводческих ферм. Ведутся работы по созданию однопроводной энергетиче­ской системы (ОЭС) с использованием нового метода передачи электрической энер­гии в резонансном режиме с помощью реактивного емкостного тока, что позволяет сократить расход алюминия и меди в проводах. В сельском хозяйстве имеется ряд потребителей, для которых данный способ передачи энергии будет эффективен и более удобен.,

На базе новых электротехнологий будут созданы высоковольтные источники питания и плазмотроны для электротехнологических процессов: генераторы озона, электропропольщики для уничтожения сорняков, установки для систем очистки сточ­ных вод, ветеринарные и медицинские холодноплазменные коагуляторы.

Генераторы озона и установки на их основе предназначены для борьбы с вре­дителями в теплицах, для очистки питьевой воды вместо опасного хлора, дезинфек­ции помещений, воздуха, кормов и одежды на фермах.

Электрические пропольщики мощностью 1-10 кВт, частотой 1-10 кГц будут ис­пользоваться для уничтожения семян сорняков в почве и всходов сорняков вместо или в дополнение к химическим средствам. В сельском хозяйстве имеется и ряд дру­гих технологических процессов, непосредственное участие электроэнергии в которых может дать значительный эффект.

Получит развитие в электроэнергетике направление, реализующее природные механизмы энергоэкономности, и в первую очередь разработка и создание нетради­ционных электрических генераторов и конверторов, использующих при минимуме первичных энергетических затрат энергию гравитационного поля.

в) В области электрификации тепловых процессов и использования газа:

В настоящее время на селе на тепловые цели используется около 30% от всей потребляемой в сельском хозяйстве электроэнергии.

Перспективы развития данного направления и дальнейших исследований за­ключаются в обосновании и разработке высокоэффективных энергоресурсосбере-гающих систем и технических средств комплексной электрификации тепловых про­цессов и микроклимата (систем электротеплообеспечения) для производственных объектов животноводства и растениеводства, обеспечивающих повышение произ­водительности труда в 2-3 раза, снижение энергетических затрат на 20-30%, улуч­шение условий труда и экологии, соответствующее снижение энергоемкости и се­бестоимости сельскохозяйственной продукции.

Получат дальнейшее развитие децентрализованные системы эле­ктротеплообеспечения производственных объектов на базе: нового энергоэконом­ного оборудования, систем утилизации теплоты вентвыбросов, использования теп­ловых насосов, комбинированных систем общего и местного обогрева, а также лу­чистого инфракрасного электрического и газового обогрева помещений и животных. В животноводстве создание требуемого микроклимата благотворно влияет на со­стояние животных, птицы, их продуктивность и на 25% снижает энергоемкость (прямые затраты энергии).

В регионах с широким распространением газовых сетей или имеющих пер­спективы развития их газоснабжения, переход на газификацию ряда технологиче­ских процессов, и в первую очередь энергоемких, таких как отопление и обогрев животноводческих и бытовых помещений, теплиц, создание микроклимата, сушка зерна и другой продукции - эффективен и имеет большую перспективу.

Наибольшую эффективность представляют системы газового отопления жи­вотноводческих и птицеводческих помещений, как при прямом сжигании газа в ав­тономных установках (газотеплогенераторах) так и при использовании инфракрас­ных газовых горелок.

Эти системы в 2 раза энергоэффективнее традиционного отопления с сетя­ми от котельных при снижении капвложений в 2-3 раза. Большие перспективы име­ет использование газа в сушильных установках, при производстве и приготовлении кормов, переработке продукции, ее хранении, а также в мини- и малых ТЭЦ, с ком­бинированной выработкой электрической и тепловой энергии.

г) В области развития систем освещения:

На освещение в сельском хозяйстве расходуется до 10 млрд. кВт.ч при низ­ком техническом уровне осветительных приборов и облучательных установок: их более 20 млн., но на 90% они укомплектованы лампами накаливания, имеющими низкую световую отдачу и надежность и колбами со стеклом низкого качества по прозрачности. Перспективным направлением развития систем освещения является освоение нового поколения осветительных установок с экономичными компактными люминесцентными лампами, потребляющими при той же освещенности в 3...4 раза меньше электроэнергии и имеющими в 4 раза большой срок службы (по сравнению с лампами накаливания), а также использование металлогалогенных, натриевых ламп малой мощности и световодов. Кроме того, для колб светильников должно использоваться стекло с высокой прозрачностью (пропускаемостью светового пото­ка). Это позволит в 2 раза снизить потребление электроэнергии на освещение. Важной задачей разработки является снижение стоимости установок при изготов­лении, (т.к. в настоящее время их цена достаточно велика, что увеличивает срок окупаемости), а также разработку систем управления освещением с учетом естест­венного освещения.

д) Перспективные направления развития децентрализованных систем электроснабжения, средств малой энергетики и использования местных энергоресурсов:

Наряду с централизованным электроснабжением, являющимся основным в электрификации сельского хозяйства, в перспективе для ряда потребителей (в пер­вую очередь автономных) получат развитие системы децентрализованного (авто­номного) электро- и энергоснабжения, максимально использующие местные энерго­ресурсы.

Для села это будет тем более актуально, т.к. сельские потребители, как пра­вило, небольшой мощности, в ряде случаев удалены от централизованных систем и располагают собственными энергоресурсами, которые при освоении современных технологий их преобразования могут дать качественные энергоносители - электри­ческую и тепловую энергию, жидкое топливо, газ.

Выбор системы электро- и энергоснабжения таких объектов будет опреде­ляться технико-экономическим обоснованием (расчетом) с учетом местных условий.

Разработка и создание децентрализованных систем электро- и энергоснабже­ния и средств малой энергетики включает:

- совершенствование дизельных и других автономных электростанций в плане повышения их энергоэффективности, включая комбинированную выработку электри­ческой и тепловой энергии, увеличения надежности и срока службы (в 3-4 раза);

- комбинированное производство электрической и тепловой энергии, в том числе при реконструкции и переоборудовании старых топливных котельных, выраба­тывающих тепловую энергию (горячую воду, пар) в малые ТЭЦ для выработки элек­трической и тепловой энергии с повышение КПП топлива на 15-20%;

- освоение производства и установка непосредственно у потребителя автома­тизированных высокоэффективных агрегатов мини- и малых ТЭЦ для выработки электрической и тепловой энергии мощностью от 3 кВт (для сельского дома) до 100-1000 кВт (для ферм, поселков, перерабатывающих предприятий), работающих на газе, жидком топливе, биодизельном топливе, местных видах топлива (дровах, торфе и др.);

- создание технологий и разработка оборудования для получения биодизель­ного топлива из биомассы, растительных и древесных отходов, торфа с выходом жидкого топлива до 80% от сухой массы сырья.

В основу технологии положены высокие высокоскоростные процессы "быстро­го пиролиза" биомассы, разрабатываемые ВИЭСХом совместно с институтом биохи­мической физики РАН. Биомасса является возобновляемым энергоносителем, в ко­тором аккумулирована солнечная энергия посредством фотосинтеза.

Государственная политика в области электроэнергетики должна способство­вать созданию регулируемого рынка энергоресурсов, стимулированию развития эко­логически чистых малых и средних независимых производителей энергии. Потреби­тель электроэнергии должен иметь право покупать электроэнергию у любого ее про­изводителя или производить у себя. Малые производители электроэнергии должны будут иметь равные права и условия передачи электроэнергии в сеть.

е) В области разработки, создания и использования возобновляемых источников энергии:

В России имеются большие территории, расположенные в децентра­лизованной зоне электроснабжения (Крайний Север, Восточные окраины, горная ме­стность с отгонным и пастбищным животноводством, удаленные поселки, хутора, дачи, фермерские хозяйства). Эти территории и потребители в большей степени об­ладают природными возобновляемыми энергоресурсами - энергией солнца, ветра, геотермальных вод, малых рек. Преобразование и использование этих видов энер­гии в электрическую, и тепловую позволит экономить значительные объемы дефи­цитных традиционных энергоресурсов при улучшении экологии производства.

В настоящее время разработана целая гамма установок преобразования во­зобновляемых видов энергии в электрическую и тепловую для использования их в сельском хозяйстве. Это - фотоэлектрические станции модульного типа, ветроэнер­гетические установки мощностью от 0,1 до 1000 кВт, микро- и мини - ГЭС и др. Они предназначены для электро- и энергоснабжения отдельных сельских домов, не­больших поселков, промысловых бригад, садовых участков, небольших ферм и т.д. Наиболее эффективно создание комбинированных солнечно-ветро-дизельных агре­гатов (или совместно с традиционными), гарантирующих бесперебойное электро­снабжение и экономию дизельного топлива (до 60%).

Перспективные исследования по развитию возобновляемой энергетики направлены:

- по фотоэлектрическим системам - на разработку концентраторов солнечной энергии, что позволит значительно уменьшить стоимость установок;

- по гелиоустановкам для прямого нагрева воды, воздуха - на поиск новых ма­териалов, повышение долговечности, снижение стоимости и веса установки;

- по ветроэнергетическим агрегатам - на совершенствование конструкции, снижение нижнего предела скорости ветра до 2,5 м/с, при которых работает ветряк, что значительно увеличит время его использования в году;

- по микро-ГЭС (рукавные, свободопоточные) - на повышение КПД и устойчиво­сти работы при пониженных скоростях потока воды (до 1 м/с);

- по биовазовым установкам - на интенсификацию процесса сбраживания от­ходов;

- по комбинированным установкам - на повышение времени их использования и надежности электроснабжения.

В настоящее время эти установки вырабатывают на селе менее 1% электро­энергии и степень роста объемов их использования будет зависеть от уровня сниже­ния стоимости инвестиций на 1 кВт установленной мощности и себестоимости выра­батываемой энергии. Последние работы в этой области обнадеживают: за последние 5 лет стоимость вырабатываемой энергии возобновляемыми источниками снизилась в 2 раза, и эта благоприятная тенденция позволит в перспективе значительно рас­ширить область их использования на селе

ж) В области электрификации и электромеханизации животноводства и птицеводства:

Эксплуатация действующих, разработка и освоение новых технологий в жи­вотноводстве и птицеводстве базируется на надежном, безопасном и эффективном функционировании систем энергообеспечения.

Главным направлением развития отраслей животноводства и птицеводства является разработка новых и совершенствование действующих технологий произ­водства молока, говядины, свинины, баранины, шерсти, яиц, мяса птицы на базе электрификации и комплексной электромеханизации производственных процессов, обеспечивающих эффективность производства: снижение себестоимости затрат труда и энергии (энергоемкости продукции), при устойчивом и надежном энергообес­печении производства.

Важнейшими задачами по возрождению животноводства и птицеводства и, наращиванию производства продукции являются: отработка и совершенствование технологических линий на основе блочно-модульного принципа их построения, элек­тромеханизация и автоматизация основных процессов с элементами роботизации при наименьших затратах электроэнергии, топлива, труда, повышения его произво­дительности, а также количества и качества продукции.

Основная задача энергообеспечения - повышение надежности электроснаб­жения, его экономичности. В наиболее энергоемких тепловых процессах целесооб­разно использовать децентрализованные и локальные системы, а в процессах пере­работки - энергоэкономные технологии, унифицированные электроагрегаты, элек­тротехнологические способы воздействия на продукцию.

Особенно велики затраты энергии на обеспечение нормального микроклима­та - на это тратится 30% всех энергозатрат в животноводстве, а в птицеводстве этот показатель еще выше.

При содержании крупного рогатого скота - совершенствование систем микро­климата при автоматическом управлении параметрами среды обитания животных, разработка принципиально нового отопительно-вентиляционного автоматизирован­ного оборудования высокой энергоэффективности и надежности имеет большую перспективу (теплоутилизаторы, теплохолодильные установки, электропароводонагреватели, лучистый обогрев, местный обогрев).

В пастбищном животноводстве - это электрифицированные малозатратные технологии содержания животных с использованием энергоэкономных систем обог­рева помещений, подогрева воды, унифицированных электростригальных агрегатов, доильных установок и оборудования для переработки продукции.

В птицеводстве - это создание систем микроклимата на базе децентрализо­ванного электрического или газового лучистого инфракрасного обогрева птицы, сни­жающих энергозатраты в 2-3 раза.

В кормоприготовлении исследования будут направлены на разработку и при­менение теплотехнологий, термической стерилизации, тепловой обработки зерна и кормов с целью снижения энергозатрат при последующей обработке, повышение пи­тательной ценности, снижения себестоимости и получения высококачественных кормов непосредственно в хозяйствах.

з) В области автоматизации и информатизации электрифицированного сельскохозяйственного производства:

Перспектива в этом направлении - освоение автоматизированных систем управления процессами (с элементами роботизации), предприятиями, биологиче­скими конвейерами, основанных на информационных технологиях и базах данных о животных. Такие системы обеспечат планомерное совершенствование поголовья стада за счет своевременного и качественного выращивания молодняка для замены выбракованных особей и выведения взрослого поголовья на все возрастающую про­дуктивность, определяемую генетическим потенциалом животных. Важным направ­лением является создание комплектов автоматического оборудования для индиви­дуального нормированного кормления и обслуживания животных. Комплекты обору­дования будут иметь компьютерное информационное обеспечение и микропроцес­сорное автоматическое управление машинами и механизмами.

В птицеводстве получат широкое распространение автоматические системы мелко группового нормированного кормления, программного управления освещени­ем и многофакторного регулирования микроклимата с учетом возраста, вида птицы, способа содержания и климатических зон страны.

В послеуборочной обработке и хранении продукции растениеводства будут развиваться автоматизированные информационно-управляющие системы контроля режимов и качества продукции, основанные на широком использовании оптических приборов и баз статистических данных о возделывании темпах уборки, обработке и хранении продукции. Будут созданы автоматизированные системы управления тех­нологическими побочными линиями сушки, очистки и сортирования семян зерновых культур, обработки трав и корнеклубнеплодов, обеспечивающие высококачествен­ную обработку и сохранность продукции при минимальных затратах ресурсов.

Автоматизированное управление производством в целом будет осуществ­ляться по удельным экономическим критериям, например, получаемой предприяти­ем прибыли на единицу произведенной продукции, что позволит интенсифицировать производство, сокращать запасы и расходы ресурсов, снижать энергопотребление и трудозатраты. Будут создаваться интегрированные информационные системы управления сельскохозяйственными предприятиями с открытым информационным пространством, доступном специалистам, ответственным за производство, качество и сбыт продукции.

Особая роль отводится разработке и внедрению информационных технологий в производстве и управлении.

Получат развитие работы по формированию эффективной информационной среды, информационному обеспечению и автоматизации процессов в инженерно-технической системе АПК. Для создания единого информационного пространства при управлении сельскохозяйственным производством, наряду с созданием инфор­мационно консультационных центров (ИКЦ), планируется развивать и внедрять ав­томатизированные информационные и телекоммуникационные технологии (ИТТ), позволяющие обеспечить автоматизированный доступ в том числе удаленных поль­зователей (предприятий) к централизованному информационному ресурсу.

Широкое распространение должны получить информационные наукоемкие компьютерные технологии по энергоэффективной оптимизации производства основ­ных видов сельскохозяйственной продукции с учетом агроэкологического мелиора­тивного потенциала земельных угодий, климатических условий, плодородия почвы и потенциальной продуктивности растений и животных.

и) В области электрификации и энергетического обеспечения быта и личных приусадебных хозяйств (ЛПХ):

Особая роль отводится развитию сельской инфраструктуры, электрификации быта и электромеханизации ЛПХ. Об актуальности этой проблемы говорит тот факт, что уже сейчас в ЛПХ производится 54% сельскохозяйственной продукции при ог­ромных затратах ручного труда и минимуме использования средств электромехани­зации. Исследования по этому вопросу будут направлены на:

разработку систем (в том числе комбинированных) надежного, безопасного и экономичного электро- и энергообеспечения сельских домов и ЛПХ, включая авто­номные системы на базе энергетических средств малой энергетики, использования местных энергоресурсов и возобновляемых источников;

разработку и обеспечение сельских поселков, домов и ЛПХ экономичными инженерными системами и оборудованием водоснабжения, отопления, пи-щеприготовления, производства, переработки и хранения продукции на ба­зе электрификации и газификации.

разработку конструкций (ограждений) энергоэкономных сельских домов, систем и средств эффективного их энергообеспечения.

к) В области совершенствования системы технического сервиса элек­троустановок и оборудования:

освоение эффективной системы и новых форм технического сервиса электроус­тановок, создание и современное оснащение его подразделений (в том числе в со­ставе машинно-технологических станций), адаптированных к разным формам сель­скохозяйственного производства; проведение сертификации электрооборудования и сервисных услуг; разработка и внедрение новых средств защиты электроустановок от аварийных режимов, обеспечивающих снижение аварийности в 2 раза.

Дата добавления: 2015-12-07