В общем комплексе задач, решаемых при размещении объектов электроэнергетики, вопрос о выборе района для строительства является наиболее ответственным. От правильного его решения зависят стоимость и сроки строительства, размеры эксплуатационных затрат, что в конце концов предопределяет экономическую эффективность капитальных вложений. Она служит условием вложения частных инвестиций — одной из главных целей реформирования российской энергетики.
В сложившейся практике проектирования ТЭС вопрос выбора площадки строительства решается в два этапа:
- выбор района размещения электростанции;
- выбор площадки строительства.
На первом этапе, когда решаются задачи увеличения выработки электроэнергии в районах выявленного дефицита, необходимо представить возможность и эффективность размещения нового генерирующего оборудования с учетом существующей и перспективной инфраструктуры. Причем, хотя встает вопрос о дефиците электроэнергии, инвестора интересует недостаток установленной мощности. Следовательно, для принятия обоснованного решения о строительстве станции прежде всего необходим прогноз баланса электрической мощности в долгосрочной (не менее 15 лет) перспективе.
В современных экономических условиях, когда привлекаются средства негосударственных инвесторов, выбор района прежде всего связан с возможностью продажи электрической и тепловой энергии.
Очень часто ограничиваются просто провозглашением факта и объема «энергодефицита» на той или иной территории, причем иногда — в пределах одного или нескольких кварталов жилой застройки. Для привлечения потенциального инвестора делается формальное заключение о недостатке установленной мощности, поскольку любой объект жилищно-гражданского и промышленного строительства требует электрической и тепловой энергии. Но, следуя этой логике, электростанцию надо строить чуть ли не в каждом многоквартирном доме или коттедже.
В то же время игнорируется очевидный для специалистов факт, что электроснабжение любого объекта (группы объектов) может осуществляться двумя способами:
- с помощью передачи энергии от достаточно удаленных (территориально и электрически) генерирующих источников посредством линий электропередач;
- с помощью покрытия его потребностей полностью или частично близкими (территориально и электрически) генерирующими источниками.
Причем последний способ отнюдь не исключает необходимости электрических связей объекта с ЕЭС (изолированной ЭС), рассчитанных на полную присоединенную или заявленную мощность электроустановок потребителей, о чем будет сказано в главе 15. Данное правило допускает исключения — например, когда промышленный или коммунально-бытовой потребитель сознательно идет на ограничения нагрузки в аварийных режимах с потерей своего (близкого) источника. Таким образом, вопрос не в альтернативе «станция — сети». В сфере технологически разумного электроснабжения, подтвержденного отечественным и зарубежным опытом, встает вопрос о строительстве и энергоисточника,
и электрической сети, рассчитанных на самую неблагоприятную аварию при учете особенностей промышленного производства и коммунального хозяйства.
Энергоисточник вблизи центра потребления, несомненно, повышает надежность энергоснабжения, однако она должна обеспечиваться не только им одним, но и наличием других источников и связывающей их и потребителей транспортной сети, т. е. ЭЭС.
Такие же проблемы возникают при желании заказчика-застройщика или органа местного самоуправления построить источник электрической энергии для снабжения новых или развивающихся планировочных районов. Очень часто оно обусловлено очень жесткими условиями технологического присоединения к сетям территориальной сетевой организации или к сети ЕНЭС.
И здесь очень часто упускаются из виду вопросы экологии и эстетики. Ведь каждая ТЭС — это источник вредных выбросов, избежать которых в принципе невозможно, а доведение их до технически достижимого минимума требует огромных капитальных вложений, по сравнению с которыми плата за технологическое присоединение выглядит не столь внушительной. Также очевидно, что станция ни в коей мере не может служить украшением жилой застройки — их архитектурные решения попросту несовместимы.
Поэтому к строительству ТЭС внутри селитебной территории следует относиться весьма осторожно и понимать, что здесь не тот случай, когда решение принимается с чисто экономических позиций. Именно здесь необходим системный подход к строительству энергоисточников, который является основной темой настоящей книги.
На втором этапе, когда разрабатываются технические решения, воплощенные в ТЭО строительства электростанции или утверждаемой части рабочего проекта, требуются более детальные сведения по всем вопросам, определяющим экономическую эффективность строительства и эксплуатации ТЭС в данном районе.
Под площадкой для строительства ТЭС понимается собственно промышленная площадка электростанции («промплощадка»), а также площадки, необходимые для размещения других объектов,
ТЭС (водохранилище, золоотвалы, склады топлива, очистные сооружения, открытые распределительные устройства и т. д.), включая трассы подъездных железных и автомобильных дорог и, возможно, объекты жилищно-гражданского строительства.
Размещение объектов ТЭС выполняется с учетом данных по ресурсным, инфраструктурным и экологическим показателям.
- Ресурсные показатели. К ним относятся ситуационные условия, рельеф, инженерно-геологические и гидрологические условия, режимы рек и открытых водоемов.
Ситуационные условия. Существенно влияют на стоимость строительства ТЭС. Размещение площадки и внеплощадочных сооружений в зоне лесных насаждений приводит к росту затрат на компенсационные выплаты за корчевку, а также подготовку и освоение территории. Болотистые почвы требуют значительных работ по удалению торфа («выторфовке»), отсыпке грунта; стоимость вертикальной планировки резко возрастает при большом перепаде высот на площадке. Не следует размещать ТЭС в непосредственной близости от аэродромов, складов взрывчатых веществ, заповедников, национальных парков, памятников истории и культуры и т. п.
Рельеф. Для площадки электростанции необходим рельеф с естественным уклоном, обеспечивающим сток атмосферных осадков. В гористой местности рельеф оказывает существенное влияние на микроклимат. Горы и ущелья могут изменить скорость и направление ветра в долине. Кроме того, сильные ливни смывают поверхностный слой почвы и выносят его в долину. Такие наносы непригодны для жилой и промышленной застройки. Располагая площадку около склона, необходимо предусмотреть прокладку нагорных канав для защиты от ливневых и талых вод. Должна быть устранена опасность селей и схода снежных лавин.
Инженерно-геологические и гидрологические условия. От инженерно-геологических условий, влияющих на устойчивость зданий и могущих вызвать необходимость применения искусственных оснований, зависит стоимость подземной части зданий, включая фундаменты под основное и вспомогательное оборудование. Характер геологического строения и гидрогеологические особенности района позволяют судить о геоморфологии и физико-геологических явлениях, литологическом составе, условиях залегания и физических свойствах грунтов, водоносных горизонтах и их режиме.
При размещении площадки на берегу водоема необходим учет возможности подмыва берега и воздействия волн на гидротехнические и иные сооружения.
Высокое стояние грунтовых вод значительно удорожает производство строительных работ, требует проведения специальных мероприятий по дренированию подтопленных участков, гидроизоляции строительных конструкций и защиты подвальных помещений.
Наличие агрессивных грунтовых вод требует проведения дополнительных мероприятий по защите строительных конструкций и подземных инженерных сетей.
Особое внимание уделяется выявлению участков, затронутых различными физико-геологическими процессами: землетрясения, карсты, обвалы, оползни и др.
При выборе площадки строительства в сейсмических районах необходим учет рельефа местности, физико-механических свойств грунтов, геологических и гидрогеологических условий. Сейсмичность района строительства выбирается согласно СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования», где каждому населенному пункту поставлена в соответствие интенсивность сейсмической активности в баллах.
Режим рек и открытых водоемов. Поскольку реки и открытые водоемы (естественные и искусственные) являются преобладающим источником технического водоснабжения ТЭС, минимальные расходы воды в них предопределяют схему технического водоснабжения. Неравномерность речного стока в течение года приводит к необходимости регулирования годового стока путем сооружения плотины и создания водохранилища.
Территория ТЭС может быть затоплена при паводках, половодьях, нагонах воды в устья рек с моря. Поэтому необходимо строительство защитных сооружений.
Режим водопользования и возможность использования рек и водоемов должны быть оговорены с природоохранными органами уже в предынвестиционной фазе проекта строительства ТЭС. В случае затруднений с обеспечением надлежащего технического водоснабжения следует отказаться от использования пара как рабочего тела и рассмотреть вариант применения простого газотурбинного цикла (с возможностью при необходимости утилизации тепла уходящих газов).
- Инфраструктурные показатели: автомобильные и железные дороги; речные пути, аэродромы; источники топливоснабжения; технологические средства выдачи электрической и тепловой мощности; обеспечение строительства энергией, энергоносителями и водой; строительное обеспечение; экологический фон.
Автомобильные и железные дороги. Желательно наличие в районе строительства ТЭС разветвленной сети автомобильных и железных дорог общего пользования. Необходимо определить их состояние и состояние инженерных сооружений (мостов, переездов и др.), конструкцию; ширину полотна (колеи), радиусы поворотов, уклоны, пропускную способность. Оценка состояния дорог позволит выявить необходимость их переустройства или переноса и определить соответствующие затраты.
Речные пути. В ряде случаев проблемы логистики решаются при использовании речного транспорта. Это касается в основном крупногабаритных и сыпучих грузов.
Аэродромы. Перевозка крупногабаритных грузов в труднодоступные районы может быть осуществлена оптимальным образом с помощью транспортной авиации. В частности, имеется опыт доставки таким способом ГТУ, в том числе иностранного производства.
Источники топливоснабжения. Основную статью эксплуатационных расходов угольных ТЭС европейской части России и Урала составляют транспортные расходы по доставке топлива.
Вследствие этого должны быть проработаны подходящие варианты снабжения станции топливом с учетом прогнозируемых объемов и цен его поставки, а также пропускной способности железнодорожных магистралей. Всегда следует помнить, что топливные затраты угольной ТЭС будут минимальными, если станция будет расположена в непосредственной близости от угольного разреза1.
Для ТЭС, использующих в качестве основного топлива природный газ, площадка должна выбираться с учетом возможности присоединения к существующим газораспределительным сетям нужного давления. Расходы на прокладку подводящего газопровода, а также повышение давления до необходимого по технологическим условиям должны быть минимальными. Особое влияние параметры системы газоснабжения оказывают на стоимость строительства ТЭС с газовыми турбинами, необходимое давление которых колеблется от 12 до 40 атм и более.
Технологические средства выдачи электрической и тепловой мощности. При выборе площадки следует учитывать:
- приближение будущей ТЭС к центрам электропотребления и теплопотребления;
- направление и способ выдачи электрической и тепловой мощности с учетом существующих сооружений вблизи намечаемой площадки;
- объем необходимого электросетевого и теплосетевого строительства.
Обеспечение строительства энергией, энергоресурсами и водой. Строительная площадка ТЭС нуждается в источниках временного водо-, электро-, теплоснабжения. Объем необходимых поставок энергии и воды определяется в процессе проектирования.
Строительное обеспечение. На выбор площадки строительства влияет наличие в районе источников строительных материалов, предприятий стройиндустрии. Близость к площадке населенных пунктов решает проблему подбора работников и сокращает расходы на обеспечение квалифицированными кадрами.
1 Как часто говорят, «на борту разреза».
- Экологические показатели (экологический фон). Следует избегать размещения ТЭС в районах, имеющих тяжелую экологическую обстановку, в городах и производственных зонах, где фоновое загрязнение превышает допустимые нормы или приближается к ним. Для принятия решения о строительстве ТЭС с точки зрения минимизации ее воздействия на окружающую среду необходимо рассмотреть несколько альтернативных вариантов ее размещения по отношению к жилым, рекреационным зонам, землям лесного фонда или сельскохозяйственного назначения. Процедура ОВОС (глава 7) даже требует анализа альтернативных вариантов удовлетворения спроса потребителей на электрическую и тепловую энергию — развития электрических и тепловых сетей от имеющихся ТЭС и котельных, применения электроотопления и т. д. Более подробно вопросы выделения земельного участка для размещения энергоисточника освещаются в следующей главе.
