Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 22.

Большая перспектива малой энергетики Дагестана

В ОАО «Дагэнерго» разработана эффективная технология поточного индустриального строительства малых ГЭС на основе типового оборудования и типовых строительных конструкций. Введены в эксплуатацию Ахтынская ГЭС и Бавтугайская малая ГЭС в модульном исполнении. Удельные капитальные вложения на кВт установленной мощности на станциях составили:

Ахтынская ГЭС - 5335,4 руб/кВт (178 долл/кВт),

Бавтугайская ГЭС - 3630 руб/кВт (121 долл/кВт).

Из приказа по ОАО «Дагэнерго» «О реализации программы строительства малых ГЭС по технологии «Прометей».

Уверен, что энергетики и другие специалисты, имеющие какое-либо отношение к электроэнергетической отрасли и энергетическому строительству, читая эти строки, непременно будут задаваться вопросами вроде:

- Что это? Выдающиеся достижения, плоды досужих вымыслов или желание выдавать желаемое за реальные достижения?

Хочу сразу же отвергнуть все сомнения, хотя причины, по которым у читателей могут возникнуть такие сомнения и вопросы, вполне объяснимы.

Во-первых, общеизвестно, что реально достигнутые результаты по минимизации удельных капитальных затрат на кВт установленной мощности в практике отечественного и зарубежного гидроэнергетического строительства колеблются около значения 1000 долларов на кВт установленной мощности.

Отсюда сразу же возникает естественный вопрос, каковы истинные причины достигнутого дагестанскими энергетиками феноменального результата снижения удельных капитальных вложений на кВт установленной мощности почти на один порядок?

Во-вторых, даже студенту-первокурснику известна экономическая закономерность, утверждающая, что с уменьшением единичной мощности гидроагрегатов, устанавливаемых на гидростанциях, удельные капитальные вложения на кВт мощности и себестоимость выработки кВт/ч электроэнергии, при прочих равных условиях повышаются, а при увеличении единичной мощности агрегатов эти показатели уменьшаются.

И снова возникает естественный и правомерный вопрос. Что из себя представляет новая технология строительства малых ГЭС, названная «Прометеем», благодаря которой возможен результат, на первый взгляд не согласующийся, а противоречащий широко известной и бесспорной экономической закономерности?

Ответы на эти вопросы начнем с общей оценки гидроэнергетического потенциала Дагестана и краткой характеристики особенностей Дагестанской энергосистемы, в нескольких словах расскажем о программе строительства малых ГЭС в республике и более подробно остановимся на особенностях технологии строительства малых ГЭС под названием «Прометей».

Слово «Дагестан» в переводе с тюркского означает «страна гор», естественно, что там, где есть горы, есть и горные реки с их огромным гидроэнергетическим потенциалом.

На самом деле почти 40% гидроэнергетического потенциала речного стока Северного Кавказа сосредоточено в Дагестане, а в гидроэнергетическом потенциале речного стока всего Кавказа доля Дагестана составляет 16%.

Теоретический гидроэнергетический потенциал всех рек республики составляет по выработке более 55 млрд кВт/ч, а по мощности около 7,7 млн. кВт.

Экономически целесообразный к освоению гидроэнергетический потенциал рек Дагестана в основном определяют стоки Сулака, Самура и их многочисленных притоков.

Освоенный к настоящему времени энергетический потенциал рек республики составляет порядка 3.4 млрд. кВт/ч по энергии и 1720 тыс. кВт по мощности, в том числе 1320 тыс. кВт составляет установленная мощность на гидростанциях, составляющих собственность ОАО «Дагэнерго».

Дагестанская энергосистема является одной из тех немногих энергосистем РАО «ЕЭС России» избыточных по мощности. Она избыточна или самобалансируется и по электрической энергии в зависимости от водности Сулакского бассейна, составляющего основу гидроэнергетического потенциала республики.

Пожалуй, Дагестанская энергосистема, наряду с «Иркутскэнерго», является единственной энергосистемой в России, которая 98% своей потребности в электрической энергии покрывает за счет энергии, вырабатываемой на гидростанциях, составляющих собственность ОАО-энерго.

Но, несмотря на это, институтом «Ленгидропроект» по заданию ОАО «Дагэнерго» и РАО «ЕЭС России» ведутся работы по проектированию ряда гидроузлов, расположенных на реках Аварское и Андийское Койсу, Кара-Койсу, являющихся основными притоками Сулака.

Намеченный к освоению этими разработками гидроэнергетический потенциал оценивается в 3,6 млрд. кВт/ч.

Однако остался еще почти нетронутым и неосвоенным громадный гидроэнергетический потенциал малых и мельчайших рек Дагестана, оцениваемый в 13,7 млрд.кВт.ч. и составляющий почти четверть общего (теоретического) гидроэнергетического потенциала всех речных стоков республики.

К разработке целевой программы развития в Дагестане малой энергетики и ее претворению в жизнь на основе освоения гидроэнергетических ресурсов малых рек Сулакского и Самурского бассейнов дагестанские энергетики приступили со второй половины 80-х годов.

Инициатором и организатором работ по возрождению и развитию малой энергетики Дагестана выступил бывший директор Гергебильских электрических сетей ПОЭиЭ «Дагэнего» Гамзатов Гамзат Магомедович - ныне генеральный директор ОАО «Дагэнерго». Для начала инициативная группа дагестанских энергетиков и специалисты института «Ленгидропроект» в 1989 году образовали комиссию для инженерного обследования 25 (из общего количества некогда существовавших в Дагестане 71(!) малых ГЭС. Вслед за этим эта же группа приступила к выбору створов для нового строительства малых ГЭС, поскольку вывод комиссии был однозначным: «Ранее существовавшие малые ГЭС ввиду их неудовлетворительного технического состояния восстановлению не подлежат».

Выбор створов для нового строительства малых ГЭС и обоснование собственной концептуальной основы программы развития малой энергетики республики в ПОЭиЭ «Дагэнерго» осуществлялись параллельно и проводились с учетом природно-климатических, технико-экономических, дорожно-транспортных и других условий Дагестана, а также с учетом характерных особенностей Дагестанской энергосистемы и ее энергетического потенциала, достигнутого уровня электрификации республики и исторического опыта народов Дагестана по освоению гидроэнергетического потенциала горных рек (вначале возведение и эксплуатация водяных мельниц, а затем на их базе строительство и эксплуатация малых ГЭС). Учитывалось также наличие в республике кадров, индустриальной и технической базы для гидроэнергетического строительства.

В основу выбора створов и участков рек для нового строительства малых ГЭС с целью повышения экономической эффективности будущего строительства и эксплуатации этих ГЭС были положены следующие принципы:

1. Рассматривались лишь реки, которые в своей устьевой части имеют среднемноголетний расход не менее 0,5 - 1 м3/сек.

2. Рассматривались лишь участки рек, характеризующиеся сравнительно крутым падением русла - не менее 4 - 5%.

3. Выбор створов водозаборных узлов проводился с учетом хозяйственной обжитости долин рек, в местах, не затрагивающих населенных пунктов, сельхозугодий, лесов, садов и т.д.

4. Выбор створов гидроузлов проводился с учетом наличия автодорожных подъездов, наличия поблизости энергетических объектов ОАО «Дагэнерго» и условий выдачи мощности в электрическую сеть энергосистемы.

5. Из рассмотрения исключались реки, попадающие в зону государственного заповедника, а также реки, имеющие рыбохозяйственное значение.

В результате анализа, проведенного с учетом перечисленных выше факторов, было намечено 26 створов в бассейне реки Сулак, 7 створов в бассейне Самура и 2 участка оросительных каналов с перепадом отметок 120 и 85 метров соответственно.

Исходя из того обстоятельства, что для малых ГЭС характерна иная, чем для крупных ГЭС, структура затрат на строительство ОАО «Дагэнерго» магистральный путь снижения удельных капитальных затрат на кВт установленной мощности при строительстве малых ГЭС усмотрело:

1. В удешевлении и унификации основного гидросилового оборудования.

2. В удешевлении и индустриализации строительства на основе разработки и использования типовых строительно-монтажных конструкций заводского изготовления и компоновки станционного узла из типовых модульных блок-секций, собираемых непосредственно на строительной площадке из типовых сборных конструкций.

3. В широком использовании типовых проектных решений при сооружении малых ГЭС.

Легко сказать, что основное направление - это унификация основного гидросилового оборудования и индустриализация строительства малых ГЭС с использованием типовых проектных решений. Но как практически обеспечить соответствие или согласование гидроэнергетического потенциала (расхода и напора) любого и каждого из намеченных для строительства малой ГЭС створов (участков) рек и параметров, выбранного для унификации основного (одного или двух типоразмеров) гидросилового оборудования?

И как добиться, чтобы для всех малых ГЭС имелась техническая возможность принимать одинаковые оптимальные компоновочные решения (деривационные, приплотинные или устьевые)?

Дагестанские энергетики нашли свой оригинальный путь решения этой проблемы, учитывающий, с одной стороны, характерные особенности Дагестанской энергосистемы (большая избыточность по мощности, достигнутая высокая степень уровня электрификации республики, наличие громадного неиспользованного гидроэнергетического потенциала малых рек) и, с другой стороны, также полнее учитывающий характерные особенности освоения гидроэнергетического потенциала малых рек в горных условиях и отвечающий природно - климатическим, социально- экономическим, дорожно - транспортным и другим условиям горного края.

Имеется ввиду, что такие особенности горных рек, как обилие в стоках твердых наносов и большие уклоны их русел, однозначно диктуют единственно целесообразное компоновочное решение малых гидростанций, как сооружение деривационных ГЭС, работающих по водотоку, т.е. без строительства больших водохранилищ.

А наличие в большинстве случаев технической возможности прокладки деривационных трубопроводов по горным склонам вдоль русла реки на требуемые расстояния, диктуемые необходимостью создания определенного рабочего напора, предопределяет возможность предварительной наметки оптимального значения рабочего напора и расхода турбины для будущих ГЭС, а также выбора для унификации одного или двух типоразмеров гидротурбин.

Заметим, что работе по разработке унифицированного гидроагрегата (обоснование и определение типа гидротурбины и наметка её параметров, выбор типа гидрогенератора, частоты вращения ротора, обоснование и определение оптимальных соотношений между диаметром и длиной активной части гидрогенератора) предшествовала кропотливая работа по анализу гидроэнергетических потенциалов каждого створа и наметке параметров будущих малых ГЭС с целью унификации разрабатываемого гидроагрегата. Особо хочется отметить, что именно на этой стадии рассматривались различные варианты конструктивных и компоновочных решений агрегата и станционного узла.

Оптимальное соотношение размеров и окончательный выбор параметров турбины и генератора осуществлялись не только с учетом возможностей ведения строительства ГЭС индустриальным способом при оптимальной выработке электрической энергии, но и с точки зрения возможностей организации эксплуатации построенных ГЭС без постоянного оперативного обслуживающего персонала и с централизованным ремонтным обслуживанием малых ГЭС с доставкой гидроагрегатов на ремонтную базу автотранспортом.

В начале 90-х годов по договору с ОАО «Дагэнерго» первые пять гидрогенераторов горизонтального исполнения мощностью 600 кВт были изготовлены АООТ «Сила» (Санкт-Петербург») по проекту Отдела электроэнергетических проблем Российской Академии Наук (ОЭЭП РАН), гидротурбины, маховики и станины - на Сызранском турбинном заводе.

В качестве основного унифицированного гидросилового оборудования при типовом проектировании и индустриальном способе строительства зданий малых ГЭС использован именно этот тип гидроагрегатов в составе: горизонтальной радиально-осевой гидротурбины типа РО 230/791 Д-ГМ-50 и горизонтального гидрогенератора типа СГ-1-85/59-6 УХЛ4. Гидротурбина имеет диапазон рабочих напоров 40-70 метров, диапазон расходов 0,42- 1,2 м3/сек.

Номинальная мощность генератора - 600 кВт, номинальная частота вращения ротора 1000 об./мин.

Сама возможность реализации индустриальной технологии сооружения малых ГЭС на горных реках базируется на новом, отличном от традиционно сложившегося в практике гидроэнергетического строительства, способе проектирования и строительства ГЭС, когда первоначально выбирается не створ будущей ГЭС, а основное гидросиловое оборудование. А затем лишь осуществляется подбор створов (участков) рек, первичные гидроэнергетические параметры которых соответствуют параметрам предварительно выбранного унифицированного гидроагрегата. Такой инверсный подход к выбору основного гидросилового оборудования и створа ГЭС обеспечивает возможность осуществления поточного индустриального способа ведения строительства малых ГЭС по типовым проектам.

Под параметры унифицированного гидроагрегата, разработанного по проекту ОЭЭП РАН, в бассейне рек Сулак и Самур предварительно обследованы и намечены как приоритетные 29 створов (участков) малых рек для первоочередного строительства малых ГЭС индустриальным способом.

Суммарная установленная мощность этих ГЭС составляет 58,8 МВт, общее число устанавливаемых унифицированных гидроагрегатов - 98 шт. Среднемноголетняя годовая выработка - 340 млн. кВт.ч. Число часов использования установленной мощности 5780 часов в год.

Разработанная индустриальная технология сооружения малых ГЭС под названием «Прометей» позволяет вести строительство малых ГЭС в диапазоне мощностей от 0,6 до 3,6 Мвт с дискретностью - 0,6 МВт.

Что же касается упомянутых в приказе по ОАО «Дагэнерго» Ахтынской и Бавтугайской ГЭС и достигнутых величин удельных капитальных затрат на кВт мощности на этих станциях, то надо отметить, что Ахтынская ГЭС построена с использованием в качестве деривационного готового ирригационного канала, который в осенне-зимний период не использовался .

А Бавтугайская ГЭС была специально спроектирована и построена с использованием санитарных пропусков водотока в старое русло Сулака с осуществлением водозабора из существующего деривационного канала Чирюртской ГЭС-1 как демонстрационная ГЭС, с целью отработки технологических приемов индустриального строительства малых ГЭС.

Как мы убедились, в этих двух частных случаях реально существующие экономические преимущества индустриальной технологии «Прометей» приумножились благодаря наличию возможностей использовать готовый водозабор.

Как видим, нет здесь ни волшебства и ни фантазии. Более того, технология «Прометей» развивается и совершенствуется. Так, с целью дальнейшего снижения стоимости основного гидросилового оборудования малых ГЭС, строящихся по этой технологии, предусматривается замена на унифицированном гидроагрегате синхронного генератора на асинхронный преимущественно там, где будут сооружаться многоагрегатные малые ГЭС.

Такая замена синхронного генератора асинхронным на одном из агрегатов Ахтынской ГЭС, выполненная силами специалистов ОАО «Дагэнерго», лишь подтвердила её технико-экономическую целесообразность.

И она позволила ещё дополнительно снизить удельные капитальные вложения на кВт установленной мощности на 48 долларов.

В заключение отметим, что в настоящее время в Федеральном институте промышленной собственности (ФИПС) рассматриваются по существу заявки на патентование изобретений индустриального способа сооружения малых ГЭС. А на днях заявитель ООО «Энергострой ЛТД», специально учрежденный для строительства малых ГЭС в Дагестане, получил решение ФИПСа о регистрации товарного знака (знака обслуживания) «Прометей».

Начальник службы перспективного развития ОАО «Дагэнерго» Гуков И.М.

В двадцать третьем выпуске читайте материалы, посвященные международному симпозиуму «Гидравлические и гидрологические аспекты надежности и безопасности гидротехнических сорооружений», который проходил в Петербурге 28 мая-1 июня этого года.

С вопросами и предложениями обращайтесь по адресу ep@eprussia.ru

Подписаться на печатную (бумажную) версию газеты "Энергетика и промышленность России" (периодичность - раз в месяц, объем - 32 полосы) можно ЗДЕСЬ. Ознакомительный экземпляр высылается бесплатно.

С расценками на размещение рекламы в печатной (бумажной) версии газеты "Энергетика и промышленность России", а также на сайте газеты www.eprussia.ru можно ознакомиться ЗДЕСЬ.