Презентація Заступника директора департаменту стратегічного розвитку та планування реалізації проектів Сергія Кучера

1. Велика гідроенергетика ХХІ сторіччя —
виклики та обмеження
12017

2. Динаміка показників відновлювальної
енергетики в світі
Електроенергетика (ГВт) 2014 2015 2016
Потужність відновлюваної енергії (загальна,
включаючи гідроенергетику)
1701 1856 2017
Встановлена ​​потужність гідроелектростанцій 1036 1071 1096
Встановлена ​​потужність біоенергетики 101 106 112
Встановлена ​​потужність геотермальної
енергії
12,9 13 13,5
Встановлена ​​потужність сонячної
фотоелектричної енергії
177 228 303
Встановлена ​​потужність вітроенергетики 370 433 487
2

3. Дані щодо внеску різних видів генерації
електроенергії до викидів парникових газів
Внесок видів генерації, :
грам СО2
(екв) на 1
кВт*год
TWh в
2014*
ТЕС на вугіллі (разом з мазутом) 879 10730
ТЕС на природному газі 620 5155
сонячні електростанції на фотоелектричних панелях 64 185,9
гідроенергетика (з великими водосховищами) 17 3 585
вітрові електростанції 14 706
атомна енергетика 8 2 535
гідроенергетика (без великих водойм) 6 398
•Згідно оприлюднених у відкритому доступі звітів
International Reference Centre for the Life Cycle of Products, Processes and Services (2015 рік)
3

4. Частка різних видів генерації електроенергії
у викидах парникових газів
ТЕС на вугіллі
74,0%
ТЕС на природному
газі
25,1%
Гідроенергетика
0,5%
Атомна енергетика
0,2%
Вітрові
електростанції
0,1%
Сонячні
електростанції
0,1%
4

5. Очікувані глобальні зміни
Дефіцит питної води (посухи), підвищення рівня морів та повені - три
вже цілком визначених та прорахованих стихійних лиха, що викликані
впливом людини на кліматичну систему. До того ж на «клімат»
накладається нераціональна господарча діяльність.
Збитки збільшуються із зростанням глобальної температури. Кожен
градус збільшення середньої глобальної температури приповерхневого
шару повітря на 20% зменшує обсяг поновлюваних водних ресурсів у
вододефіцитних регіонах, а також на 7% збільшує частку світового
населення, що страждає від нестачі води.
П’ятий оціночний звіт міжурядової групи експертів зі зміни клімату (IPCC)
5

6. • 50 літрів води на людину в день (або трохи більше 18,25 м3 в рік) - обсяг, здатний задовольнити
основні людські потреби у воді для пиття, гігієнічних потреб, прання і приготування їжі. Однак в 1990
році більше мільярда жителів Землі не мали в своєму розпорядженні навіть такого мінімуму.
• На даний момент з озер, річок і водосховищ світу щорічно вилучається близько 3800 км3 прісної води
(об'єм сукупного забору прісної води) - в два рази більше, ніж 50 років тому.
• Сукупна ємність водосховищ при великих греблях в залежності від їх конструкції становить близько 6
тисяч км3. Реально через замулення заповнюється приблизно половина розрахункової ємності, таким
чином сукупний фактичний обсяг водосховищ в світовому масштабі відповідає об'єму сукупного
забору прісної води.
Мал. 1 Розташування у світі великих водосховищ
6
НАКОПИЧЕННЯ ПРІСНОЇ ВОДИ В ВОДОСХОВИЩАХ

7. Вплив на довкілля в найбільшій мірі
створює не ГЕС, а гребля водосховища
За даними Інституту світових ресурсів, майже на половині (46%) з 106
найбільших річок світу побудована як мінімум одна велика гребля.
Ступінь зміни параметрів стоку річок в регіонах нашої планети різний.
На території США і Європейського союзу зарегульований стік 60-65%
річок, хоча цей обсяг змінюється від басейну до басейну. В Азії майже
на половині зарегульованих річок побудовано більше однієї великої
греблі.
Сукупна ємність водосховищ при великих греблях в залежності від їх
конструкції становить близько 6 тисяч км3.
7

8. • прибережні захисні смуги є природоохоронною територією з режимом обмеженої
господарської діяльності
• у прибережних захисних смугах уздовж річок, навколо водойм та на островах
забороняється: розорювання земель (крім підготовки ґрунту для залуження і
залісення), а також садівництво та городництво; зберігання та застосування
пестицидів і добрив; влаштування літніх таборів для худоби; будівництво будь-яких
споруд (крім гідротехнічних, гідрометричних та лінійних), у тому числі баз
відпочинку, дач, гаражів та стоянок автомобілів тощо
Згідно із ст. 61 Земельного кодексу та ст.89 Водного кодексу України
8

9. Басейнове керування
та європейські директиви
Водною Рамковою Директивою Європейського Союзу 2000/60/ЄС від 23.10.2000 р. передбачено, що основною
одиницею управління є басейн водного об'єкта.
Це сучасний світовий підхід, коли поверхневі і підземні води повинні бути розглянуті спільно і інтегровані в
рамках управління водними ресурсами. Сприяє максимальному досягненню цілей і завдань охорони та
відтворення водних екосистем
Інтегрований підхід до управління водними ресурсами дозволяє збалансовано управляти та розвивати водні
ресурси, враховуючи соціальні, економічні та природоохоронні інтереси. При цьому розглядаються
різноманітні, інколи конкуруючі групи і галузі економіки, що використовують і можуть забруднювати воду.
Особливості:
• територією управління тепер є не русло ріки та берегова зона, а річковий басейн, який охоплює територію
водозбору всіх притоків, що впадають до річки. На території України виділяють 9 басейнів;
• територіальні межі басейнів ніяк не кореспондуються з адміністративними межами областей, міст або
інших адміністративних одиниць;
• повноваження від територіально-адміністративних органів переходять до Басейнових Рад, склад яких
формується із залученням широкого кола зацікавлених сторін, при цьому фокус переноситься на місцеве
самоврядування та громадськість.
9

10. Прогнозування проточності та керування водою
Велике значення мають довгострокові прогнози притоку води в водосховища великих ГЕС. При очікуваному
великому припливі води проводиться передпаводкове спрацювання водосховищ з метою створення вільної
ємності для прийому води і уникнення холостих скидів в період її інтенсивного надходження. В умовах очікуваного
малого припливу вживаються заходи щодо зменшення спрацювання і заповнення водосховища до можливо більш
високих позначок, забезпечуючи роботу ГЕС при більшому напорі.
Більшість розроблених методів, алгоритмів і програмних продуктів не розглядають комплексно завдання
прогнозування приточності в водосховища, планування роботи гідровузлів і потреб споживачів нижче за течією.
Сучасна гідроенергетика в цих умовах вимагає інтеграції і автоматизації завдань прогнозування припливу,
планування роботи гідроелектростанцій та оптимізації вироблення електроенергії.
Прогнози припливу води до гідроелектростанцій сприяють більш правильному плануванню вироблення
електроенергії. Додатковий обсяг виробництва на ГЕС від впровадження комплексного прогнозування спільної
роботи водосховища, ГЕС та ріки нижче греблі, в маловодні та повноводні роки експертами оцінюється в 4-7%.
Методологія басейнового управління та впровадження сучасних комплексів прогнозування та планування
дозволяють планувати графіки роботи, оптимізовані за критеріями максимізації вироблення електроенергії,
мінімізації коливань нижнього б'єфу, мінімізації відхилень від заданого режиму роботи. Детальне планування
пропуску паводків дозволяє зрізати пік паводку і захистити населення, об'єкти інфраструктури, промисловості,
сільського господарства від руйнівних наслідків весняних паводків та підтримати екосистеми в належному стані
(обводнення, зокрема, дельт). Планування графіків передпаводкових спрацювань водосховищ необхідно для
своєчасного спрацювання водосховища в період підготовки до пропуску паводків, а також в посушливі періоди
року для розрахунку довгострокової роботи гідровузла в режимі спрацювання з метою підтримки рівнів річок в
межах мінімально допустимих значень.
10

11. Прогнозування роботи ГЕС в великих енергосистемах
З точки зору водокористувачів нижче водосховища, через греблю необхідно
підтримувати оптимальні для споживачів і природи добові витрати, оптимізовані
відповідно погодних умов пори року.
З точки зору гідроенергетиків, добовий та погодинний виробіток електроенергії
повинен бути таким, щоб підтримувати у водосховищі високі рівні води, тоді у ГЕС
досягається найбільша потужність і найвищий ККД
З точки зору енергосистеми, ГЕС приблизно 18 годин в добу повинна знаходитись в
резерві і 6 годин виробляти електроенергію для покриття максимуму споживання
Розрахунки водноенергетичних режимів ГЕС і каскадів ГЕС проводяться згідно з
вимогами правил використання водосховищ, або за заданими на період
планування значеннями рівня води у водосховищі, або потужності ГЕС. Планування
вироблення електроенергії каскаду ГЕС виробляється на основі факторів, що
впливають на формування річкового стоку: стокоутворюючих і атмосферних
11

12. Прогнозування роботи ГЕС в великих енергосистемах
У зв’язку із загостренням ситуації як у використанні води, так і у режимах роботи енергосистеми,
на перший план виходить прогнозування режимів роботи ГЕС шляхом математичного
моделювання обсягів “вільної води” перед ГЕС
При розробці методики планування виробітку електроенергії в якості стокоутворюючих факторів,
найчастіше використовуються:
1) Показник кількості вологи, що надходить на водозбір в період весняної повені
2) Показник зволоженості верхнього шару ґрунтів
3) Глибина промерзання ґрунтів.
При плануванні вироблення електроенергії за середньою багаторічною величиною, в маловодні
роки, корисний об'єм водосховищ ГЕС часто виявляється використаним, тому вироблення
електроенергії знижується. При підвищеному спрацюванні води з водосховищ (протягом
тривалого періоду часу) ГЕС працюють зі зниженими напорами, що знижує можливість участі ГЕС у
покритті графіку навантаження. Тим самим втрачається і потенційно можлиий виробіток
електроенергії. Необхідна розробка і вибір нових методів для планування виробництва
електроенергії ГЕС та каскадів ГЕС більш завчасних, ніж при плануванні виробництва лише на
основі прогнозу величини річкового стоку.
Тривалість синоптичного сезону становить зазвичай півтора-два місяці, тому якщо оцінити
розвиток сезону за процесами хоча б перших двох синоптичних періодів, то можна отримати
уявлення про процеси, що переважають на один-півтора місяця вперед, тобто на період
завчасності прогнозу.
12

13. Прогнозування роботи ГЕС в великих енергосистемах
Раніше система управління ГЕС враховувала рівень води в водосховищі, прогноз приточності
води з визначенням ризиків досягнення встановленого граничного рівня, врахування попиту в
енергосистемі, стан обладнання. Сучасні системи управління ГЕС у якості вихідних даних та
безумовних обмежень повинні враховувати прогнози метеорологічних даних (опади,
температура, висота снігового покрову), промерзлість ґрунту, рівні води в річках-притоках рівень
води в нижньому б'єфі (нижче греблі), рівень води в верхньому б'єфі (вище греблі), перепад
рівнів, граничні сезонні рівні коливань рівня нижче греблі і пов'язані із цим площі затоплення,
умови накопичення води в водосховищах нижче за течією потреби ОЕС в виробітку електроенергії,
потреба ОЕС в резерві потужності, ККД гідроагрегатів у залежності від перепаду рівнів, стан
обладнання і прогноз ремонтної програми.
Кількість факторів, що змінюються щоденно, значно більша, ніж для інших традиційних видів
генерації. Відповідно складніші і програмні продукти, тому що для вирішення задач
оптимізації виробітку електроенергії, вони безперервно «підтягують» і перераховують інформацію
із систем безпеки гідротехнічних споруд, геоінформаційної системи, метеопрогнозів.
13

14. Дякуємо за увагу
до проблем гідроенергетики
14