Статья. Энергоснабжения кампуса дфу на острове Русский
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Система энергоснабжения кампуса ДФУ на острове Русский М.Р. Шакиров, группа ЭПБ-16-1, ИрНИТУ ВВЕДЕНИЕКампус Дальневосточного федерального университета по праву считается лучшим в России и одним из лучших в мире. Он расположился на территории в 800 тысяч квадратных метров, на берегу красивейшей бухты Аякс в экологически чистом районе острова Русский. Это настоящий студенческий город, построенный по последнему слову техники, отвечающий самым современным стандартам. Кампус Дальневосточного федерального университета - это 11 комфортабельных общежитий, современные учебные корпуса и лаборатории, океанариум ДВО РАН для совместного с ДВФУ использования в научной и образовательной деятельности, технопарк и студенческий центр. Это стадионы, спортзалы, бассейны, теннисные корты, игровые площадки для волейбола и баскетбола, парк и прибрежная зона с крупнейшей набережной, пляжем и яхт-клубом, столовые, кафе и рестораны, ночные клубы, творческие центры. По примеру лучших мировых вузов в кампусе ДВФУ реализована система Smart Сampus, предназначенная как для управления учебным и административным процессом, так и инфраструктурой. Она включает интегрированную информационную систему университета: универсальную электронную карту, сервисы электронного университета, корпоративный и образовательный порталы [1]. 1. НАЧАЛЬНАЯ СТАДИЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯПервоначально энергоснабжение острова Русский осуществлялось от дизельной станции гарнизона «КЭТ», которая была введена в строй ещё в 30-х годах прошлого века. К ней были подключены все сети острова и часть объектов города по кабельной линии 10 кВ. В 50-х годах была построена новая кабельная линия электропередачи 35 кВ от ГТЭС до подстанции «Эгершельд». В 1965 году для повышения надёжности электроснабжения и увеличения передаваемой мощности на Русский вместо использования отработавших свой срок морских кабелей было начато строительство воздушного перехода ЛЭП 35 кВ через пролив Босфор-Восточный. В эксплуатацию переход был сдан к 1975 году. Согласно плану новой застройки острова, после ввода в эксплуатацию кампуса нового федерального университета (площадью почти миллион квадратных метров), Научно-образовательного комплекса «Приморский океанариум» и прочей инфраструктуры должен был потребоваться не один и не два десятка мегаватт мощности. И в первую очередь электрическая и тепловая энергия нужна была строительным площадкам, стремительно разворачивающимся на острове. Компанией-получателем бюджетных средств на строительство энергообъектов на о. Русский было выбрано ОАО «Дальневосточная энергетическая управляющая компания». На ДВЭУК были возложены обязанности генерального застройщика и выданы поручения Правительством РФ к 2012 году обеспечить все объекты саммита электрической и тепловой энергией по постоянной схеме. 2. ОСТРОВНАЯ ЭНЕРГЕТИКАКонцепция распределённой энергетики стала оптимальным решением для островной территории. Мини-ТЭЦ не просто экономичны, надёжны, экологичны, но ещё и удобны в эксплуатации благодаря автоматическому управлению в удалённом режиме, что позволяет гибко оперировать мощностями. Тем самым обеспечивается многократное резервирование источников энергоснабжения потребителей. Основой островной энергосистемы стали три мини-ТЭЦ общей мощностью 51,8 МВт и 163,67 Гкал/ч. (Мини-ТЭЦ «Центральная»; Мини-ТЭЦ «Северная»; Мини-ТЭЦ «Океанариум») [2]: Мини-ТЭЦ «Центральная» (33 МВт, 134,13 Гкал/ч) является узловым объектом энергоснабжения кампуса Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), который состоит из более чем 30 корпусов и вспомогательных помещений общей площадью свыше 950 тыс. м2. Именно здесь в сентябре текущего года и пройдут все мероприятия саммита, от встречи глав государств до брифингов, деловых сессий и научных секций. Для обеспечения энергобезопасности делового центра саммита АТЭС-2012 реализована кольцевая схема тепло- и электроснабжения. Мини-ТЭЦ «Центральная» расположена в центральной части полуострова Сапёрный (о. Русский), в непосредственной близости к бухте Аякс, где раскинулись корпуса ДВФУ, и кроме кампуса питает тепловой и электрической энергией медицинский центр, пожарное депо и автономную резервную систему водоснабжения с опреснительными установками. Оборудование станции составляют пять газотурбинных установок (ГТУ), шесть водогрейных котлов, две резервные дизельные электростанции. На площадке мини-ТЭЦ располагается электротехнический корпус 35/10 кВ и хранилище топлива. Для ускорения процесса ввода мощностей мини-ТЭЦ её строительство было разделено на три пусковых комплекса; Мини-ТЭЦ «Северная» (3,6 МВт, 10,83 Гкал/ч) расположена на севере полуострова Сапёрный. Строительство электростанции началось в 2010 году, к первому кварталу 2011 г. станция уже выдавала электрическую энергию на строительные площадки ДВФУ. Фактически данная мини-ТЭЦ обеспечила всё строительство на острове по временной схеме электроснабжения. Сейчас мини-ТЭЦ, соединённая с «Центральной» электрическими сетями и теплотрассой, образует с ней единый комплекс по энергоснабжению объектов саммита (Рисунок 1);  Рисунок 1 - Мини-ТЭЦ «Северная» Мини-ТЭЦ «Океанариум» (13,2 МВт, 29,54 Гкал/ч) вместе с подстанцией 35/10 кВ «Океанариум», трансформаторной мощностью 32 МВА, построены для постоянного электро- и теплоснабжения Научно-образовательного комплекса «Приморский океанариум». В состав оборудования мини-ТЭЦ входят две ГТУ производства «Кавасаки», два пиковых водогрейных котла и две резервные дизельные электростанции (Рисунок 2);  Рисунок 2 - Мини-ТЭЦ «Океанариум» Для обеспечения постоянной схемы электроснабжения по высшей категории надёжности ОАО «ДВЭУК», помимо источников генерации, построило распределительные сети электроснабжения 35/ 10 кВ. Они состоят из участков ЛЭП и КЛ 35 кВ и участков кабельных линий 10 кВ, которые соединены с энергосистемой Приморского края подводным кабельным переходом 220 кВ через пролив Босфор Восточный, и ЛЭП 35 кВ «Эгершельд — Зеленая — КЭТ». Построена так же подстанция «Коммунальная» трансформаторной мощностью 32 МВА, которая осуществляет электроснабжение потребителей коммунальной зоны о. Русский, в том числе новых очистных сооружений. 3. ПРОВЕРКА ГОТОВНОСТИВ начале июля 2012 г. во Владивосток во главе с министром энергетики РФ съехались руководители практически всех энергокомпаний, участвовавших в проекте подготовки города и острова к проведению саммита. Нынешнее заседание Оперативного штаба Минэнерго России по подготовке объектов энергоснабжения саммита АТЭС-2012 стало практически подведением итогов трёхлетней работы. Помимо ОАО «ДВЭУК», выступившего основным ответственным за подготовку генерирующих и сетевых объектов на о. Русский, в проекте приняли участие все энергокомпании, ведущие деятельность на Дальнем Востоке. Так, силами ОАО «ФСК ЕЭС» построены четыре подстанции 220 кВ общей трансформаторной мощностью 434 МВА и четыре линии электропередачи 220 кВ протяжённостью более 156 км, в том числе уникальный кабельный переход, соединяющий о. Русский с материком. В зону ответственности ОАО «ДРСК» вошло строительство и реконструкция почти 73 км ЛЭП 35 и 110 кВ, увеличение трансформаторной мощности подстанций на 221 МВА. ОАО «ДГК» полностью перевело оборудование Владивостокской ТЭЦ-1 и ТЦ «Северная» на сжигание природного газа. Также на «голубое» топливо были переведены первые шесть котлоагрегатов Владивостокской ТЭЦ-2. «Безусловно, возвести порядка 50 энергообъектов всего за два года было бы невозможно без действия Федерального закона № 93 «Об организации проведения встречи глав государств и правительств стран-участников форума «Азиатско-тихоокеанское экономическое сотрудничество» в 2012 году». Благодаря его положениям всем компаниям, ведущим строительство на о. Русский и во Владивостоке, была дана уникальная возможность сокращения сроков госэкспертиз и технических экспертиз проектов, упрощены многие механизмы согласования и прохождения ряда важных процедур, связанных со строительством. ОАО «ДВЭУК» проделало колоссальную работу, результатами которой мы по праву можем гордиться. Нельзя сказать, что весь процесс подготовки прошёл идеально, часто срокам сдачи объектов мешали объективные и субъективные факторы, такие как недобросовестность подрядных организаций или несогласованность действий отдельных служб. Я уверен, что новая инфраструктура даст мощный толчок развитию о. Русского как центра международного сотрудничества в АТР, а также и развитию и росту самого Владивостока и Дальнего Востока в целом» (Рисунок 3).  Рисунок 3 – Мини-ТЭЦ на о.Русский 4. ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯДля эффективного управления потреблением топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) корпусами кампуса ДВФУ на о. Русский руководство университета приняло решение о внедрении системы энергетического менеджмента.Надежная оптимизированная работа энергосистемы и эффективное использование энергетических ресурсов - основная цель системы энергетического менеджмента ДВФУ. Цели внедрения системы энергетического менеджмента в университете [3]: уменьшение потребления энергетических ресурсов при достаточном комфортном проживании и нормальном обеспечении учебного процесса; улучшение имиджа ДВФУ в направлении энергоэффективности и его развития через вовлечение студентов и сотрудников университета в процесс энергосбережения; подготовка и обучение сотрудников, обеспечивающих эффективное внедрение в практику энергосберегающих мероприятий. Задачи системы энергетического менеджмента университета: разработка и внедрение организационных мер, направленных на оптимизацию энергозатрат в системах отопления, электропотребления, водопотребления объектов кампуса ДВФУ; контроль выполнения разработанной энергетической политики по энергосбережению повышению энергетической эффективности эксплуатируемого оборудования; проведение полного энергоаудита с анализом потребления, фактической энергоэффективности объектов кампуса и разработкой рекомендаций по снижению энергетических и финансовых затрат; проведение энергетического мониторинга. В соответствии со стандартом ISO 5001 одним из важных направлений внедрения системы энергетического менеджмента является проведение энергетического обследования на первоначальном этапе - энергоаудит первого уровня. Основные цели энергоаудита первого уровня объектов кампуса: получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов; определение показателей энергетической эффективности электропотребляющего оборудования зданий кампуса; определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности эксплуатации инженерных систем зданий; разработка перечня типовых общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и проведение их стоимостной оценки. Энергетический менеджмент на таком огромном объекте, как кампус ДВФУ подразумевает планирование и контроль каждого энергоресурса. Для внедрения и успешного использования энергоменеджмента потребовалось проведение подготовительной работы, связанной с обучением и подготовкой кадров обслуживающих инженерные системы различного технического направления. 5. ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИСтроительство кампуса началось в апреле 2009 г., и закончилось к сентябрю 2012 г. Всего за 3 года была построена большая по объему инфраструктура, состоящая из комплекса инженерных систем различного функционального назначения: Система имеет трехуровневую иерархическую структуру: 5 учебных корпусов общей площадью 153 284 м2, причем, каждый учебный корпус - это уникальное архитектурное сооружение сложной формы. Весь комплекс предполагает единовременное нахождение до 50000 студентов, преподавателей и обслуживающего персонала; 11 общежитий гостиничного типа (трех видов), способных вместить и обеспечить комфортными условиями единовременно 12000 проживающих; спортивный комплекс и 2 физкультурно-оздоровительных корпуса с бассейнами; 3 крытые многоуровневые парковки; стадион со спортивными площадками. Все эти объекты в годовом исчислении потребляют в сумме 70 966 т у.т., из них 183 223 000 кВт*ч (21 986 т у.т.) приходится на электропотребление, а 351 090 Гкал (48 998 т у.т.) на потребление тепловой энергии (Рисунок 4).  Рисунок 4 – О. Русском Как известно, проведение энергоаудита на вновь построенном объекте с имеющимся Энергопаспортом, в соответствии с Федеральным законом № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении...», допускается через 5 лет. И хотя класс энергоэффективности большинства объектов кампуса ДВФУ - «В», руководством ДВФУ было инициировано проведение энергоаудита кампуса ДВФУ, тем более что штат профессионалов Центра энергоэффективности ДВФУ укомплектован необходимым оборудованием и имеет за плечами опыт проведения энергоаудитов на объектах материковой части Университета (общежития, учебные корпуса, библиотека и даже собственный театр), а также многих бюджетных организаций города Владивостока и Приморского края. В первую очередь было проведено обследование электрических сетей и электрооборудования: 119 вводно-распределительных устройств (ВРУ) в корпусах; 6 главных распределительных устройств (РУ); 20 трансформаторных подстанций (ТП); 22 индивидуальных тепловых пункта; 22 000 метров наружных кабельных трасс; В техническом вооружении учебных корпусов, гостиничных комплексов использовалось новейшее электротехническое оборудование. В трансформаторных подстанциях и входных распредустройствах (ВРУ) установлены автоматические выключатели с компьютерными блоками управления и настройки [2].  Рисунок 5 – Карта энергоснабжения о. Русский От ламп накаливания было решено отказаться, в итоге на кампусе установлены «энергосберегающие» компактные люминесцентные лампы типа КЛЛ и ЛЛ, что позволило значительно уменьшить электропотребление на освещение. Однако опыт эксплуатации ламп КЛЛ (мощность 32 Вт), ЛЛ (мощность 36 Вт) показал, что они в редких случаях отвечают предъявленным требованиям, а именно по сроку службы 8 000 часов. Анализ экономических показателей эксплуатации ламп свидетельствует, что следует отказаться от этого типа ламп и переходить на использование светодиодов. Большим достоинством светодиодов является малая потребляемая мощность (Led - 12 Вт, Led- 18 Вт) при том же световом потоке, которое эквивалентно лампе накаливания мощностью 130 Вт., большой срок службы - 50 000 часов, возможность диммирования. Для электроприводов, используемых в системах отопления и вентиляции, которые в целях энергосбережения управляются от частотно-регулируемых преобразователей, составлены таблица расхода теплоносителя и таблица производительности системы вентиляции в зависимости от режимов использования. Таблица расходов будет использована для составления алгоритма автоматического управления системами. Обследование электрических сетей начали с проведения замеров электрических потерь в кабельных линиях от трансформаторных подстанций до ВРУ корпусов с целью установления расчетного процента потерь электрической мощности (для внесения в договор электроснабжения). Проводились замеры качества электрической энергии с внесением в базу данных. По всем ВРУ и ГРЩ фиксировалось количество оборудования различного функционального назначения, паспортные данные оборудования, тип и вид потребителей (неотключаемые, отключаемые), нагрузка присоединяемых электрических групп систем освещения с занесением в базу данных для проектирования системы автоматического измерения и автоматического управления с диспетчеризацией всей инженерии зданий кампуса. 6. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ По результатам энергетического обследования разработана Программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности объектов ДВФУ по следующим направлениям [4]:энергоаудит и энергосервис. Учет и регулирование потребления энергоресурсов; повышение энергоэффективности зданий методами строительной физики; интеллектуализация зданий и управление инженерным оборудованием; инновационные технические решения и повышение энергетической эффективности систем снабжения тепловой и электрической энергией; перспективные направления для систем автономного и децентрализованного энергоснабжения и водоснабжения; концепция повышения энергоэффективности на базе альтернативной энергетики. Так как процессы энергопотребления отличаются непрерывностью и быстротечностью, причем точки сбора данных о параметрах этих процессов нередко удалены на значительные расстояния от рабочих мест, что требует увеличения персонала, занятого в сфере энергоснабжения. Решение проблем энергоучета потребления энергоресурсов объектами ДВФУ на кампусе о. Русский требует создания автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ). В структуре планируемого АСКУЭ целесообразно выделить четыре уровня: первый уровень - первичные измерительные приборы (ПИП) с телеметрическими или цифровыми выходами, осуществляющие непрерывно или с минимальным интервалом усреднения измерение параметров энергоучета потребителей (потребление электроэнергии, мощность, давление, температуру, количество энергоносителя, количество теплоты с энергоносителем) по точкам учета (фидер, труба и т.п.); второй уровень - устройства сбора и подготовки данных (УСПД), специализированные измерительные системы или многофункциональные программируемые преобразователи со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющие в заданном цикле интервала усреднения круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных ПИП, накопление, обработку и передачу этих данных на верхние уровни; третий уровень - персональный компьютер (ПК) или сервер центра сбора и обработки данных со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с УСПД (или группы УСПД), итоговую обработку этой информации как по точкам учета, так и по их группам - по подразделениям и объектам предприятия, документирование и отображение данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений (управления) оперативным персоналом службы главного энергетика и руководством предприятия; четвертый уровень - сервер центра сбора и обработки данных со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с ПК и/или группы серверов центров сбора и обработки данных третьего уровня, дополнительное агрегирование и структурирование информации по группам объектов учета, документирование и отображение данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений персоналом службы главного энергетика и руководством территориально распределенных средних и крупных предприятий или энергосистем, ведение договоров на поставку энергоресурсов и формирование платежных документов для расчетов за энергоресурсы. Все уровни АСКУЭ связаны между собой каналами связи. Для связи уровней ПИП и УСПД или центров сбора данных, как правило, используется прямое соединение по стандартным интерфейсам (типа RS-485, ИРПС и т.п.). УСПД с центрами сбора данных 3-го уровня, центры сбора данных 3-го и 4-го уровней могут быть соединены по выделенными, коммутируемыми каналам связи или по локальной сети. ЗАКЛЮЧЕНИЕПри создании АСКУЭ для реализации элементов разных уровней системы можно использовать различные технические решения от различных поставщиков. За счет этого можно минимизировать стоимость элементов создаваемой системы. Однако наиболее предпочтительным является использование технических решений, которые позволяют строить АСКУЭ как однородную систему, т.е. установить в каждом объекте учета одинаковое программное обеспечение, базирующееся на однородных аппаратных средствах. Это дает возможность поэтапной автоматизации бизнес-процессов, связанных с учетом электроэнергии и контролем ее параметров, возможность поэтапного построения АСКУЭ и введения ее в промышленную эксплуатацию, уменьшает стоимость пусконаладки системы, т.к. программное обеспечение начинает работать сразу и сразу предоставляет требуемую информацию, уменьшает стоимость эксплуатации АСКУЭ. В результате проведенной работы, можно резюмировать, что ощутимого результата на пути к энергоэффективности можно добиться только при условии системного подхода в реализации разработанных мероприятий в рамках энергоменеджмента всего Университета, используя знания и опыт сотрудников, передовые технические достижения в области энергосбережения и энергоэффективности. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВФедеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». ИСО 50001:2011 «Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению». «Меггаваты для Русского» http://dveuk.ru/press/2/2012-08-24_3.html «Опыт проведения энергетичесокго обследования на объектах университетского кампуса на острове Русский» http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=514 |