Энерги хадгалах станцгүй ухаалаг эрчим хүчний ирээдүйн систем нь санах ойгүй компьютер лугаа адил маш хязгаарлагдмал болно. - ГигаОм -ын сэтгүүлч Катье Фэхрэнбачер

Зорилго: Төвийн эрчим хүчний систем - ТЭХС -ийг эрчим хүч хадгалах усан станц (ЭХУС) байгуулан тогтворжуулах шинэ төлөвлөгөөг санал болгох юм. Санал болгож буй ЭХУС нь ТЭХС-ийн илүүдэл эрчим хүчийг хадгалах, бусад сэргээгдэх эрчим хүчний бүрэн ажиллагааг хангах, эрчим хүчний дутагдалтай үед системийг эрчим хүчээр хангах зэрэг үндсэн зорилгууд дээр төлөвлөгдсөн юм.

Төслийн бүрэн саналыг: Интернэт холбоос

Шалтгаан: ТЭХС нь улсын хүн ам, үйлдвэр аж ахуйн нэгжийн ихэнх хувийг цахилгаан эрчим хүчээр хангадаг. Энэ эрчим хүчний системийн эх үүсвэрүүд нь ДЦС-ууд байх ба тэдгээрийн хүчний чадал хэрэглээнд хүрэлцэхээ болиод удаж байгаа билээ. Үүн дээр нэмээд эх үүсвэрүүдийн насжилт, гаднаас үнэтэй оруулж ирэх эрчим хүчний хэмжээ ихэсэж байгаа зэрэг нь энэ мэт эрчим хүчний системийг тогтворжуулах олон санаа, төсөл боловсруулах үндсэн шалтгаан болж байгаа юм. ТЭХС-ийн үндсэн эх үүсвэрүүдийн мэдээллийг дараах хүснэгтээр харна уу.

Эрчим хүчний эх үүсвэрийн олон төрөлт байдал ойрын жилүүдэд сэргэж сэргээгдэх эрчим хүч хувь нэмрээ оруулж ирж байгаа ч уян хатан ажиллагааг тэр бүр бүрэлдүүлж чадахгүй байгаа нь усан цахилгаан станцыг эрэлхийлэх нэг нөхцөл юм.

Шаардлага: Дээрх хүснэгтээс харахад гол ачааг ганц цахилгаан станц үүрч байгаа нь эрсдэлтэйг харуулна. Үүн дээр нэмээд ирэх 30 жилийн дотор дээрх эх үүсвэрүүдийг нөхөх шинэ эх үүсвэрүүд барихгүй бол эрсдлийн хэмжээ улам нэмэгдэж Дархан, 2 ба 3-р ДЦС-ууд бараг ашиглалтнаас гарч магадгүй. Иймд жил алдалгүй ирээдүйн талаар төлөвлөж байх хэрэгтэй. ТЭХС-ийн хэрэгцээ болон хүчийн чадлыг ерөнхийлөн харуулбал:

Зураг: ТЭХС-ийн суурилагдсан чадал, бололцоот чадал болон хэрэглээ. Тэдгээрийн балансыг яаж хангах вэ гэдгийг асуултын тэмдгээр тэмдэглэсэн байна.

Бүр нарийвчлан хоногийн хэрэглээний графикийг харвал асуудал илүү ойлгомжтой болно.

Зурагт цэнхэрээр илүүдэл эрчим хүчийг харуулах ба үүнийг Оросууд Кв-ыг нь 0.02 доллараар худалдаж авдаг. Харин шараар эрчим хүчний дутагдлыг харуулах ба бид үүнийг Оросоос Кв-ыг нь 0.07 доллараар худалдаж авдаг буюу 0.05 доллараар монжуулдаг гэсэн үг.

ТЭХС-ийн үндсэн шалтгаануудыг энгийнээр тоочвол:

1. Өдрийн оргил ба бага ачааллын зөрүү 240-330 МВт байгаа ба энэ ид хэлбэлзэлд яаж уян хатан ажилладаг болох вэ?
2. ТЭХС-ийн жилийн ойролцоо хэрэглээний өсөлт 40-60МВт байгааг ирээдүйд яаж хангах вэ? Яаж хэрэглээний энэ өсөлтийг хангаж, дасан зохицох вэ?
3. Бага ачаалалтай үед 200-250МВт цаг илүүдэл эрчим хүчийг Орос руу хэт үнэгүй буюу ойролцоогоор КВт-ыг 46 төгрөгөөр гаргаж байгаа ба үүнийг яаж үр ашигтай болгох вэ? Илүүдэл эрчим хүчээ өөр зүйлд үр ашигтай ашиглах уу эсвэл үнээ нэмье гэж Оросуудад хэлээд за за болий гээд зардгаараа зарсаар байх уу?
4. Оргил ачаалалтай үед 255-350МВт эрчим хүчийг Оросоос бас чамгүй өртөгтэй буюу ойролцоогоор КВт-ыг 145 төгрөгөөр оруулж ирж байна. Яаж импортоо багасгах вэ? Гэж бодож байтал Хятадаас Оросоос авдгаас ихийг импортолдог болчихсон байх юм. Импортоо яаж үгүй хийх вэ?
5. 2020 оны баримжаагаар 500-600МВ чадалтай шинэ эх үүсвэр хэрэгтэй. Цаг явсаар 2020 он боллоо.
6. Сэргээгдэх эрчим хүчээ яаж ашигтай ашиглах вэ?

Эдгээр 6-н зүйл болон бусад зүйл дээр үндэслэн ЭХУС-ын санаа гарч ирж байгаа юм.

Төр ба аж ахуйн нэгжүүд маань ажилласаар байгаа ба одоогоор дараах ажлууд хийгдэж байна.

Зарим нь одоо ашиглалтанд, зарим нь цаасан дээр хэвээрээ байгаа. Эндээс УБ-ЭХУС-ын төсөл сураггүй байна. Энэ төсөл урагшилбал төв цэвэрлэх байгууламжийн асуудал давхар шийдэгдэх ач тустай боловч ямар нэгэн байдлаар гацаанд байна. Харин Эгийн УЦС нааштайгаар эргэж эхэлж байна. Бусад нь Нар салхи, нүүрсний станцууд ба баригдаж л байвал эрчим хүчний системд нөлөөгөө үзүүлэх сайхан төслүүд бөгөөд тэдгээрт мөн л эрчим хүч хадгалагч, зохицуулагч хэрэгтэй.

Эдийн засгийн таатай нөхцөл: Төвийн эрчим хүчний системд гурван төрлийн зах зээлийн зарчим ашиглагдах ба эдгээрт санал болгож буй станц яг цав тохирч бусад эх үүсвэрүүдэд эерэг нөлөө үзүүлэхээр байгаа юм. ТЭХС-ийн энерги ба мөнгөний урсгалын схемийг дараах зургаар харуулав.

Хүлээсэн үүрэг нормоо гүйцэтгээгүйгээс болж зарим эх үүсвэрүүд, түгээгч компаниуд хариуцлага хүлээх магадлалтай. Өөрөөр хэлбэл хуучин эх үүсвэрүүд ажиллагаанаасаа болж өр төлөх бөгөөд шинээр байгуулагдах эрчим хүчний үүсвэр нь энэ өрийг төлөлцөхөд туслах юм. Мөн эрчим хүч хадгалах, уян хатан системтэй болчихвол эдийн засгийн харилцаа сайжирч, өрийн хэмжээ ч багасна. Ямартай ч эдийн засгийн болон түгээлтийн систем нь шинэ ЭХУС-д маш тохиромжтой. Мөн санал болгож буй ЭХУС-ын эрчим хүч худалдаалах өртөг нь хуулиар 0.045-0.06 байгаа нь таатай нөхцөл болж байна. Хуульд заасан өртгийг харуулбал:

Эрчим хүч хадгалах технологиудын харьцуулалт: Дэлхий дээр 6 төрлийн эрчим хүч хадгалах технологи ашиглагдаж байгаагийн хамгийн нийтлэг, том нь ЭХУС юм. Эрчим хүч хадгалах усан станц гэсэн үг. Эрчим хүч хадгалах технологийн үндсэн зарчим нь системийн илүүдэл эрчим хүчийг хадгалж систем эрчим хүчээр дутагдах үед эрчим хүч үйлдвэрлэн тэнцвэрийг хангах зориулалттай юм. Доорх зурагт 2000-2015 оны хооронд баригдсан эрчим хүч хадгалах станцуудыг байгуулсан хэмжээ, байрлалаар нь харуулсан байна.

Эрчим хүчний эх үүсвэр ногоорох тусам эрчим хүчний тогтворшуулагч буюу эрчим хүч хадгалах станцууд хэрэгтэй. Хамгийн үр ашигтай, тохиромжтой станц нь ЭХУС (Pumped storage hydropower) болохыг дараах харьцуулсан хүснэгтээс харах боломжтой.

Тоо баримт дурдвал 2000 оноос хойш 652 ширхэг станцыг нийт 45.77ГегаВт хүчин чадалтайгаар барьж байгуулсны 82 ширхэг 42.96ГегаВт чадалтай нь ЭХУС, 157 ширхэг 1.7ГегаВт чадалтай нь дулааны энерги хадгалах станц болж байгаа юм. Гэхдээ дулааны энерги хадгалах станц нь дээрх хүснэгтэнд ороогүй ба ашиглалтын хугацаа нь ихдээ 20 жил байна. Өртөг бас чамгүй өндөр. 2015 оны байдлаар 21 ЭХУС дэлхий дахинд баригдаж байгаа юм байна.

Төлөвлөгөө: Төлөвлөгөөг 2020 оны нөхцөл дээр суурилж боловсруулсан юм. ЭХУС-ын нэрийг Шаргайт гэх ба 500МВ-ын хүчин чадалтай байх юм. Шаргайт ЭХУС-ын насос ба турбины горимоор ажиллах төлөвлөгөөг дараах зурагт харуулав.

Шаргайт ЭХУС нь УБ хотын хойт хэсэгт, Шаргайт гол дээр байгуулагдана. Зургийг харуулбал:

Шаргайт ЭХУС-ын техникийн тооцоолол, ерөнхий бүтцийг гаргасан ба дараах зурагт харуулав.

Шаргайт ЭХУС нь дээд ба доод усан сангуудтай байх ба станцын барилгын дагуу бүтцийг зүсэлтээр харуулбал:

Дээд ба доод усан санд боомт барьж байгуулах бөгөөд тэдгээрийн техникийн үзүүлэлтийг дараах хүснэгтэнд харуулав. 

Усны нөөц, хүртээмж: Шаргайт голын бага урсацыг 0.5м3/с гэж үзээд тооцоог хийхэд 166.5 өдрийн хугацаанд хоёр усан санг дүүргэх боломжтой. Нэгэнт усан сангууд төслийн хүчин чадлаар дүүрсэн тохиолдолд ууршилт, шүүрэлтийг хангах усны хэмжээ хэрэгтэй ба энэ нь их биш байна.

Шаргайт ЭХУС-д ашиглагдах дэвшилтэт технологиуд: Орчин үеийн ЭХУС-ын технологиуд ашигт үйлийг улам дээшлүүлсээр байна. Энд турбин генераторт үндэслэсэн технологи, ажлын дугуйн технологи, мотор-генераторын шийдэлд суурилсан технологи тус тус багтаж байна. Доорх зургийн шар дөрвөлжинд байх мотор-генератор, насос, турбины ашигтай байрлалыг ашиглаж үр ашигтай ЭХУС барьж болох юм.

Үндсэндээ дараах зүйлийн технологиудыг гол болгож ажиллах: 

1. Ассинхрон мото-генератор тавих
2. Хувьсах хурдтай насос турбин
3. Хоёрлосон эсвэл гурвалсан схем
4. Насос турбины зэрэгцээ ажиллагаа
5. Ажлын дугуйн хэлбэрийн оновчлол

Эдийн засгийн зарим тооцоо, үр ашиг: Үр ашгийг өнөөгийн нөхцөл байдал дээр суурилж гаргасан юм. Шаргайт ЭХУС-ын эрчим хүч хадгалах ба үйлдвэрлэх схемийг дараах зургаар харуулав. Системийн оргил ачаалал 180МВ-ын дутагдалтай байгаа гэдгээр тооцсон болно.

Дэлгэрэнгүй тайлбарлавал өдөр 8-18 цагийн хооронд эрчим хүчийг КВт цагийг нь 0.04 доллараар (78 төгрөг ба Орос руу зардагаас 2 дахин өндөр үнээр авах нь байна) худалдаж авч хадгална. Энэ худалдаж авч байгаа эрчим хүчээр доод усан сангаас дээд усан сан руу усаа шахна. Харин ТЭХС эрчим хүчээр дутагдаад ирэнгүүт 17-22 цагийн хооронд Шаргайт ЭХУС эрчим хүчээ 0.08 доллараар арилжана. Энэ нь Оросоос авдаг өртгөөс хэд дахин бага болно. Үүнээс гадна шөнө 1-7 цагт эрчим хүч худалдан авч, өглөө 8-11 цагт мөн арилжина. Аль үед эрчим хүч илүүднэ тэр бүгдийг худалдан авч, хэдийд эрчим хүчний хэрэглээ гарна тэр үед эрчим хүчээ арилжих юм. Дээрх зурагт харуулснаар ажиллахад Шаргайтын нэг өдрийн орлого 24000 доллар болж байгаа юм. Хэрэв Шаргайт ЭХУС байхгүй гэж үзвэл ТЭХС нь 30000 доллар өдөр бүр алдана, алддаг гэсэн үг юм. Хэрэв Шаргайт ЭХУС хувийн өмч байлаа гэхэд ТЭХС нь өдөртөө 6000 долларыг хэмнэж ажиллана гэсэн үг юм. Шаргайт ЭХУС дунджаар жилийн 1150 МВтцаг/жил ажиллавал 45.9 сая долларын ашиг олохоор байна. Хэрэв арилжах өртгөө КВт цагийг 0.1 доллараар зарна гэвэл энэ тоо өсөж 69.04 сая доллар болж байна. Ийм ашигтай ажиллах Шаргайтын бүтээн байгуулалтын өртгийг дараах хүснэгтээс харна уу. 

Бүтээн байгуулалтын дараа дунджаар ажиллаад байвал Шаргайт ЭХУС 6.5 жилийн дотор өртгөө нөхөж түүнээс цааш цэвэр ашигтай ажиллах юм байна гэсэн тооцоог гаргасан болно. Төслийн өртөг 604.96Доллар/КВт байгаа нь бусад дэлхий дахинд баригдаж байгаа ЭХУС-ын жишигт нийцэж байгаа юм.

Өөр бусад маш олон ач тус байгааг төслийн дэлгэрэнгүй саналаас олж уншаарай.

Бэлтгэсэн: Усны инженер Б.Аюурзана.

[1] TPP IV is the main work horse in central energy system. Table data source: Energy Regulation Committee of Mongolia.

[2] (Advance-) Adiabatic Compressed Air Energy Storage

[3] Renewable Energy Source for Electricity Generation

[4] In the most estimated cost has been used reference cost introduced by consulting service company, called Hewitt Estimating. http://www.infrastructurecost.com/

[5] Other includes some wages, intake, tailrace structures, transportation and construction equipment cost.