Исследование современного состояния и перспективных направлений развития электроэнергетической системы Непала с учетом энергосбережения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Ганеш, Прасад Покхарел

• Ганеш, Прасад Покхарел
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ганеш, Прасад Покхарел

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРАНЫ. АНАЛИЗ.

СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ НЕПАЛА.

1.1. Краткие сведения о Непале.

1.1.1. Энергетические ресурсы Непала.

1.1.2. Роль гидроэнергетики для Непала.

1.2. Современное состояние электроэнергетики Непала.

1.3. Анализ графиков производства и потребления электрической энергии. 24 Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРО-.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НЕПАЛА.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Разработка метода выявления перспективного спроса электроэнергии. 34 2.2.1. Структура аналитической модели.

2.3. Обоснование вариантов усиления сети.

2.3.1. Определение вариантов.

2.3.2. Техническая экспертиза.

2.3.3 Проверка по статической и динамической устойчивости.

2.4. Анализ возможных направлений развития.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ И НАПРАВЛЕНИЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ. 57 3.1 .Потери электроэнергии в ЭЭС Непала и стратегия их снижения.

3.1.1. Уровень напряжения и его влияние на потери.

3.1.2. Мероприятия, реализуемые по снижению потерь электроэнергии в передовых странах.

3.1.3. Анализ результатов расчетов.

3.2.Совершенствование тарифов на электроэнергию.

3.2.1. Выравнивание графиков нагрузок.

3.2.2. Модель энергетического рынка в Непале.

3.3. Энергосбережение как результат повышения эффективности осветительных установок.

3.3.1. Постановка задачи.

3.3.2. Определение расчётной осветительной нагрузки.

3.3.3. Определение типа и количества источников света на осветительных установках Непала.

3.3.4. Источники света, применяемые для внутреннего освещения (обзор)

3.3.4.1.Определение верхнего предела стоимости (максимума цены) KJIJIllO

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ

ОСНОВНЫХ СЕТЕЙ НЕПАЛА.

4.1. Методология оценки экономической эффективности усиления основных сетей.

4.1.1. Введение.

4.1.2. Экономическая экспертиза.

4.1.2.1. Оценка стоимости капитальных вложений.

4.1.2.2. Оценка эксплуатационных и других затрат.

4.1.2.3. Методы экономической экспертизы.

4.1.2.4. Анализ чувствительности и рисков.

4.1.3. Финансовая экспертиза.

4.1.4. Детальное проектирование выбранного варианта.

4.2. Оценка затрат на транзит электроэнергии в Индию.

4.2.1. Исходные предпосылки.

4.2.2. Исходные данные для экономического расчета.

4.2.3. Результаты расчета экономической эффективности сооружения связи 132 кВ в Индию на этапе 2003г.

4.3. Экономическая эффективность сооружения связи 400 кВ в Индию и Бангладеш на перспективу.

4.3.1. Передача электрической энергии в Индию.

4.3.2. Передача электрической энергии в Бангладеш.

Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование современного состояния и перспективных направлений развития электроэнергетической системы Непала с учетом энергосбережения»

Непал в ряду развивающихся стран выделяется многими уникальными особенностями: своей истории (никогда не был колонией), географии (Гималаи), соседства (между Китаем и Индией), приверженности населения патриархальному образу жизни, связанной с сельским хозяйством, отсутствия выхода к морю.

Непал обладает колоссальными гидроэнергетическими ресурсами, занимая второе место в мире. Однако сегодня страна находится в начальной стадии электрификации. Непал в 1996/97 гг. имел электроэнергетическую систему с установленной мощностью 275 МВт, что составляет 0,33% общего гидропотенциала страны. В стране создано и функционирует Единая Национальная Энергетическая система (ЕЭС Непала). Развитие электроэнергетики служит первейшим условием быстрого и успешного развития промышленности и сельского хозяйства, роста благосостояния народа. Однако нехватка электроэнергии, частые перебои электроснабжения, искусственное ограничение роста электропотребления и значительное отставание от долгосрочной программы ввода новых генерирующих мощностей, сохранение потерь электроэнергии на уровне 25% от отпущенной в сеть стали характерными особенностями ЕЭС Непала.

При планировании энергетики необходимо учитывать конкретные условия каждой страны. Процесс планирования энергетики должен начинаться с определения и прогноза потребности в электрической энергии, учета имеющихся в стране энергетических ресурсов и возможности их использования. Важным элементом планирования является разработка направления развития энергетики, обоснование плановых показателей и заданий по финансовым ресурсам, изыскания путей и возможностей энергосбережения.

Поэтому сегодня ЕЭС Непала нуждается в кардинальном изменении технического, экономического и коммерческо-финансового аспектов при разработке перспективных планов по развитию электроэнергетики страны.

Все отмеченное определяет актуальность выбранной темы.

Целью диссертационной работы является исследование современного состояния и перспективных направлений развития ЮС Непала с учетом решения вопросов по энергосбережению.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

- анализ современного состояния экономики и энергетики страны;

- исследование направлений развития энергетики страны;

- разработка моделей выявления перспективного спроса электрической энергии;

- исследование направлений энергосбережения;

- оценка экономической эффективности сценариев развития основных сетей ЕЭС Непала.

Методы исследования: основываются на теории электрических систем, методов прогнозирования, численных методов расчётов установившихся и переходных режимов ЭЭС с применением современных ЭВМ, экономической эффективности технических решений по интегральным критериям.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Систематизирован и обработан в соответствии с задачами обширный статистический материал, собранный автором в Непале. На основе статистики построены и проанализированы графики нагрузок, что позволило провести глубокий анализ состояния электроэнергетики страны. Выявлено, что за последние годы потери электроэнергии составляют более 25%, что существенно превышает общемировой уровень.

2. Предложена аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии. Осуществлена её реализация - получен долгосрочный прогноз нагрузок по трём сценариям, заметно отличающийся от государственного плана.

3. Анализ графиков потребления выявил 4-5% дефицит мощности в системе при прохождении пика нагрузки и прояснил причину частых отключений потребителей из-за отсутствия возможности импорта из ЭЭС Индии.

4. Исследование установившихся и переходных режимов в существующей ЭЭС и предлагаемых вариантов развития привело к выводу: изолированная надёжная работа ЭЭС Непала без импорта электроэнергии из Индии невозможна, обмены мощностью между системами должны обрести договорную основу, системообразующая сеть Непала и межсистемные связи с Индией требуют усиления, варианты которого предложены и проверены.

5. Предложены на основании расчётов возможные эффективные направления энергосбережения: снижение потерь мощности, уменьшение пиковой мощности и расходов энергии на освещение, изменение тарифов на электроэнергию с учётом времени суток и региона страны.

6. Произведено технико-экономическое обоснование вариантов усиления системообразующей сети по интегральным критериям.

Практическая ценность. Обобщён большой статистический материал, собранный автором, анализ которого позволил предложить эффективные направления инвестиционных вложений: ускоренный ввод крупных ГЭС вместо мелких ДЭС, компенсация реактивной мощности, введение новой тарифной сетки, заключение договорных отношений по продаже и покупке электроэнергии с ЭЭС Индии, замена ламп накаливания на компактные люминесцентные. Реализация полученных результатов может дать существенный экономический эффект и стать одним из сценариев развития энергетики Непала.

Достоверность. Достоверность разработанной автором аналитической модели выявления перспективного спроса электроэнергии подтверждается совпадением рассчитанного тренда по среднему сценарию с показателями государственного плана. Достоверность сделанных в работе выводов о существующем дефиците генерирующей мощности подтверждается практикой систематических отключений потребителей в часы прохождения пика в ЭЭС Непала.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры электроэнергетических систем МЭИ.

Личное участие в получении результатов, изложенных в диссертации. Автором разработана аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии, предложена сетка тарифов с целью выравнивания графиков нагрузки и увеличения степени электрификации страны, произведено технико-экономическое обоснование вариантов усиления системообразующей сети по интегральным критериям.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 196 страницах, включая 156 страниц основного текста (введение, четыре главы, заключение), 27 рисунков, список использованной литературы из 106 наименований и 2 приложения на 31 страницах.

В первой главе «Общая характеристика страны. Анализ современного состояния электроэнергетической системы Непала» приводятся свежие краткие сведения о Непале, восполняющие пробел в информации о состоянии электроэнергетики и страны в целом. Автор по собранным статистическим данным подробно анализирует графики нагрузок, и годовой электроэнергетический баланс энергосистемы страны.

Во второй главе «Исследование направлений развития электроэнергетической системы Непала» показаны особенности электропотребления в Непале, и предложена аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии. Дано обоснование вариантов усиления 8 электрической сети Непала и анализируются возможные направления развития. Дифференциация тарифов и энергосбережение рассматриваются как средства выравнивания остро-пикового графика нагрузки, характерного для развивающихся стран. Описывается возможность снижения расхода электроэнергии как результат снижения потерь мощности и экономии на освещение.

В третьей главе «Исследование способов и направлений энергосбережения» анализируется результаты расчётов режимов для различных случаев. Даётся краткая методология по дифференциации тарифов и проводится подробное исследование об эффективности использования компактных люминесцентных ламп вместо традиционных ламп накаливания.

В четвертой главе «Оценка экономической эффективности сценариев развития основных сетей Непала» проведены техническая, экономическая и коммерческая экспертизы предлагаемых вариантов развития. В основном акцент делается на экономические расчёты. Расчёты проведены с учётом рыночных условий по интегральным критериям оценки экономической эффективности.

В заключении сформулированы выводы и предложения по результатам проведённого исследования.

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Ганеш, Прасад Покхарел

Выводы по четвертой главе

В результате проведенного экономического анализа можно сделать следующие выводы.

В период до 2003 г.

1. Ввод мощности на ГЭС энергосистемы Непала позволит снизить себестоимость электрической энергии с 5,4 до 2,9 цент/кВт.ч.

2. Тариф на электрическую энергию можно будет снизить с 8,5 до 6,2 цент/кВт.ч, что позволит стимулировать потребителей электрической энергии.

3. Затраты на сооружение второй В Л 132 кВ для передачи в Индию электрической энергии в размере 250 млн. кВт.ч, при тарифе 7,3 цент/кВт.ч, окупается в течение одного года.

В перспективе после 2003 г.

4. В перспективе, для осуществления экспорта избытков электрической энергии и мощности в соседние страны, целесообразно сооружение электропередачи переменного тока напряжением 400 кВ, по которым можно передавать мощность 500 МВт (2,5 млрд. кВт.ч) в направлении Индии и 350 МВт (1,75 млрд. кВт.ч) в направлении Бангладеш. При этом тариф на передаваемую электроэнергию от вновь сооружаемых электростанций в Индию может составить 4,7 цент/кВт.ч, а в Бангладеш - 5,1 - 6,5 цент/кВт.ч. При этом можно отметить, что передаваемая в Бангладеш мощность и электрическая энергия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Собранные автором и проанализированные сведения о состоянии ЭЭС Непала позволяют сделать следующие выводы:

1.1. Годовой рост спроса электроэнергии в 1993-97 гг. составил 14% и к 2005 г. максимальная мощность составит 610 МВт.

1.2. С 1991 г. не была введена ни одна крупная ГЭС, задерживается ввод первых агрегатов ГЭС Калигандаки-А, прекращено строительство ГЭС Арун-3.

1.3. Баланс активных мощностей предельно напряжен: нет резервных ремонтных мощностей, пиковая нагрузка превышает суммарную установленную мощность и покрывается за счёт импорта из Индии или систематических не плановых отключений нагрузки.

1.4. Вынужденный ввод ДЭС привел к росту импорта нефтепродуктов и расходу на нужды энергетической отрасли 40% доходов от туризма и экспорта.

1.5. Системообразующая сеть 132 кВ состоит из участков, максимальная нагрузка по которым превышает экономически целесообразную и ограничивает выдачу располагаемой реактивной мощности.

1.6. Небаланс реактивных мощностей и отсутствие РПН и других средств регулирования на ПС 132 кВ приводит к снижению напряжения на шинах 33 кВ и ниже удаленных ПС, превышающему 10% номинального.

2. Проведенные расчёты, исследования и анализ результатов обосновывают необходимость и техническую и экономическую целесообразность разработки перспективных направлений развития ЭЭС Непала: объединение с северными региональными ЭЭС Индии, укрепление системообразующей сети 132 кВ, установки на восточных ПС ЭЭС дополнительных батарей конденсаторов, проведение политики энергосбережения.

3. Предложена и программно реализована аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии в Непале до 2010 г. Расчетами получены тренды для трёх стратегии развития - оптимистического, пессимистического и среднего. Средний тренд совпадает с государственным энергетическим планом.

4. Проведенными расчетами установившихся режимов, статической и динамической устойчивости обоснованы предложенные перспективные направления развития. Доказано, что изолированная ЭЭС Непала сегодня не в состоянии удовлетворять потребности страны. Межсистемные связи с ЭЭС Индии должны быть подкреплены контрактами и обеспечивать экспорт и импорт электроэнергии. Одновременно с этим в рамках реальной политики энергосбережения должно быть обеспечено снижение потерь электроэнергии с помощью технических безресурсных мероприятий и установки дополнительных КУ.

5. Проведенными исследованиями выявлено, что осветительная нагрузка составляет около 75% суммарной активной пиковой мощности ЕЭС страны. Анализ суточных и годовых графиков осветительной нагрузки, построенных автором, и сделанный обзор выпускаемых фирмами осветительных приборов, позволил провести расчеты максимальной стоимости экономичных ламп для перспективной замены ими в домах Непала ламп накаливания и снижения в результате взамен пиковой мощности нагрузки и экономии электроэнергии, расходуемой на освещение.

6. В работе обосновано, что расчет тарифов в Непале не соответствует мировой практики тарификации электроэнергии. Обоснована тарифная сетка с дифференциацией по регионам страны, времени суток, сменности работы промышленных предприятий и др. Использование новых тарифов будет способствовать к энергосбережению и росту электрификации страны.

7. Проведена оценка экономической эффективности предлагаемых направлений развития ЮС Непала по современной модели. Получены результаты, подтверждающие эффективность создания межсистемных связей ЕЭС Непала с ЭЭС Индии и Бангладеш на напряжениях 132 и 400 кВ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ганеш, Прасад Покхарел, 2000 год

1. Nepal, a profile on trade, investment & tourism, 1998.

2. Nepal and Its Water Resources, Water and Energy Commission Secretariat, Kathmandu, 1988.

3. NEA FY 1994/95 A Year in Review, Nepal Electricity Authority, 1995.

4. Nepal Electricity Authority, a year in review, FY 1996/97.

5. Electricity India -1994, Council of Power Utilities, New Delhi, 1994.6. 14th Power Survey of India, Central Electricity Authority, New Delhi, 1991.

6. Formulation Report on ARUN -3, Nepal Electricity Authority, May 1989.

7. Private sector participation opportunities in the hydropower development of Nepal. EDC, HMG/N, 1992.

8. Hydropower potential of Nepal and opportunities for Nepal- USA cooperation in its development. Vijay Shanker Shrestha, June 1996.

9. Foreign Investment & One Window Policy -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

10. Foreign Investment and Technology Transfer Act -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

11. Electricity Regulations -1993, His Majesty's Government of Nepal, 1993.

12. Statistical Pocket Book. National Planning Commission Secretarial Central Bureau of Statistics, Kathmandu, Nepal -1996.

13. Electricity Act -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

14. Industrial Enterprises Act -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

15. Industrial Policy -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

16. Hydropower Development Policy -1992, His Majesty's Government of Nepal, 1992.

17. National Environmental Impact Assessment Guidelines -1993, His Majesty's Government of Nepal, 1993.

18. A Report on System Plaining Studies and Investment Program, Nepal Electricity Authority, 1996.

19. Visit Nepal '98. Ministry of Tourism & Civil Aviation, 1998.

20. Pancheshwar Multipurpose Project -Detailed Project Report, Electricity Development Center, Kathmandu, 1995.

21. NEA- Ten Year Transmission and Distribution Plan, Main Report volume 1, January 1991, ElectricitD de France International.

22. NEA- Ten Year Transmission and Distribution Plan, Main Report volume 2, January 1991, ElectricitD de France International.

23. Electricity Load Forecast 1986. Report № PD/SP/430417/1-3. Nepal Electricity Authority, February 1987.

24. Least Cost Generation Expansion Plan. Report № PD/SP/431124/3-1. Nepal Electricity Authority, March 1987.

25. System Look-ahead Report for period 1984/85 to 1993/94. Report: 4/1/060884/1/1. Ministry of Water Resources. Department of Electricity , August 1984.

26. Final Report of Feasibility Study on ARUN -3 Hydroelectric Power Development Project. Nepal Electricity Authority, June 1987.

27. ARUN -3 Reports on Lost Splitting. Nepal Electricity Authority, May 1989.

28. Шрестха Ом Прасад. Некоторые вопросы развития энергетической системы Непала и управление ею. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, 1975 г.

29. Кханал Падма Прасад. Закономерности формирования оптимальных параметров и основные алгоритмы автоматизированного проектирования городских распределительных электрических сетей. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, 1979 г.

30. Бхатта Говинд Радж. Некоторые вопросы планирования развития электрических сетей Непала. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, 1978 г.

31. Гидроэнергетика. Под редакцией В. И. Обрезкова, Москва Энергоиздат 1981г.

32. Грузинский научно-исследовательский институт энергетики и гидротехнических сооружений Груз НИИЭГС. Гидроэнергетическое строительство в горных условиях. Сборник научных трудов, Москва энергоатомиздат 1987 г.

33. Б.К.Максимов, В.В.Молодюк. Работа электростанций на оптовом и потребительском рынках электроэнергии. МЭИ, Москва 1999 г.

34. Баринов В.А. Структуры управления в электроэнергетике. «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» № 1/2000.

35. Прогнозирование развития сложных систем. Ю.Н.Астахов, В.А. Веников, В.В Ершевич, Т.Е. Пашенкова, И.С. Рокотян, Д.А. Фёдоров. Москва 1985.

36. Использование водной энергии. Под редакцией Д.С. Щавелева. «Энергия» Ленинград 1976 г.

37. В.А. Веников, В.Г. Журавлев, Т.А. Филиппова. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. 2-е издание, Москва энергоатомиздат 1990.

38. Технический отчёт о проектировании и строительстве Волжской ГЭС имени В.И. Ленина. Том 1 и 2. Государственное энергетическое издательство Москва 1963 Ленинград.

39. В.М. Горнштейн. Наивыгоднейшие режимы работы гидростанций в энергетических системах. Государственное энергетическое издательство Москва Ленинград 1959 г.

40. С.А. Совалов. Режимы единой энергосистемы. Москва Энергоатомиздат 1983 г.

41. Электрические системы. Электрические сети. Под редакцией В.А. Вени-кова, В.А. Строева. Издание второе. Москва «Высшая школа» 1998 г.43. определение расхода электроэнергии на основе математической модели. Промышленная энергетика № 4,1999.

42. Определение экономической эффективности гидроэлектростанций. /H.H. Кожевников, А.Ю. Александровский, С.А. Чинакаева, Е.В. Чернова. М.: Издательство МЭИ, 1997.

43. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. -М: Энергоиздат, 1981.

44. Богатенков С.А. Повышение эффективности мероприятий по энергосбережению с помощью автоматизированных средств учёта энергии. Промышленная энергетика № 12, 1997.

45. Балевкин И.В. Задач повышения эффективности использования электроэнергии. Промышленная энергетика № 7, 1998.

46. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. -М.: Энергоиздат, 1985.

47. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е., Окин А. А. Расчеты устойчивости и проти-воаварийной автоматики в энергосистемах. М.: Энергоиздат, 1990.

48. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е., Хачатрян Э.А. Устойчивость нагрузки электрических систем. -М.: Энергоиздат, 1981

49. А. Ольвегард, П. Лангер (Швеция). Определение пропускных способностей межсистемных связей при авариях, СИГРЭ, сессия 1968., доклад № 32-04.

50. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985.

51. Карташев И. И., Чехов В. И. Статические компенсаторы реактивной мощности в энергосистемах. МЭИ, 1990.

52. Бронштейн Р. А., Федяев И. Б. Автоматическая разгрузка и отключение части гидрогенераторов в электроэнергетической системе. электричество, 1967, № 3.

53. Бабаев С.С. Информационно-измерительное устройство учёта энергии. Проспект ВДНХ СССР. М.: Союзтехэнерго, 1988.

54. Липсиц И.В. Коммерческое ценообразование. -М.: Изд-во БЕК, 1997.

55. Ламакин Г.Н. Экономическая эффективность применения для потребителей двухставочных тарифов на электроэнергию и увеличения числа часов использования максимальной мощности. Промышленная энергетика, 1999.

56. Сибикин Ю., Сибикин М. О важнейших направлениях энергосберегающей политики Российской Федерации. Промышленная энергетика №> И, 1999.59.