ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН В ХРАНИЛИЩАХ ФРУКТОВ И ОВОЩЕЙ

Meva­sabzavot saqlash omborlariuchun elektr energiya iste‘molida yuqori manevrligidro va gidroakkumulyatsiya qiluvchi elektr stansiyalari tomonidan O‘zbekiston Respublikasidaelektr energiyasi ishlab chiqarish va iste‘mol qilishnimaqbul tartibga solish zaruriyati asoslantirildi.Energiya tizimining sutkalik yuklamasi grafkjadvali misolida energiya ishlab chiqarish jarayoninitartibga solishda ularning ishtiroki tahlil qilindi.Cheklangan suv resurslaridan meva­sabzavotlarnisaqlash omborlari uchun elektr energiya iste‘molinimaksimal darajada foydalanishni hisobga olganholda kun davomida gidro va issiqlik elektrstansiyalari o‘rtasida yuklarni optimal taqsimlashmuammosini hal qilish orqali elektr stansiyalarenergiya ishlab chiqarish xususiyatlarini aniqlashusuli tahlil qilindi hamda foydalanish tavsiyalaritaklif etiladi

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.15049104 УДК 620.97÷621.311.22

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН В ХРАНИЛИЩАХ ФРУКТОВ И ОВОЩЕЙ

Ассистент кафедры «Электроснабжение Бобур ШОДИЕВ и возобновляемые источники энергии» Национального исследовательского университета «ТИИИМСХ» Профессор кафедры «Электроснабжение и возобновляемые Акром МИРЗАБАЕВ источники энергии» Национального исследовательского университета «ТИИИМСХ»

Аннотация: Обоснована необходимость оптимального регулирования производства и потребления электроэнергии в Республике Узбекистан высокоманевренными гидро и гидроаккумулирующими электростанциями потребления электроэнергии для плодоовощеводческих складов, проана­ лизировано их участие в регулировании процесса производства энергии на примере графика суточной нагрузки энергосистемы. Проанализирован метод определения характеристик энергопроизводства электростанций путем решения задачи оптимального распределения нагрузки между гидроэлектростанциями и тепловыми электростанциями в течение суток с учетом максимального использования ограниченных водных ресурсов для хранения фруктов и овощей, а также предложены рекомендации по эксплуатации. Ключевые слова: Хранилища фруктов и овощей, электричество, энер­ госистема, гидроэлектростанция, расход воды, расход топлива, суточный график загрузки хранилищ фруктов и овощей, мощность электростанции, потребление электроэнергии.

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI GIDROELEKTR STANSIYALARIDAN MEVA-SABZAVOT SAQLASH OMBORLARIDA FOYDALANISH SAMARADORLIGINI OSHIRISH

Bobur SHODIYEV “TIQXMMI” Milliy tadqiqot universiteti Elektr ta’minoti va qayta tiklanuvchan energiya manbalari kafedrasi assistenti Akrom MIRZABAYEV “TIQXMMI” Milliy tadqiqot universiteti Elektr ta’minoti va qayta tiklanuvchan energiya manbalari kafedrasi professori

Annotatsiya: Meva-sabzavot saqlash omborlari uchun elektr energiya iste’molida yuqori manevrli gidro va gidroakkumulyatsiya qiluvchi elektr

IMPROVING THE EFFICIENCY OF THE USE OF HYDROELECTRIC POWER PLANTS OF THE REPUBLIC OF UZBEKISTAN IN FRUIT AND VEGETABLE STORAGE WAREHOUSES

Bobur SHODIEV Assistant of the Department of Power Supply and Renewable Energy Sources, National Research University “TIIAME” Akrom MIRZABAEV Professor of the Department of Power Supply and Renewable Energy Sources, National Research University “TIIAME”

Аbstract: On the basis of the need to optimally regulate the production and consumption of electricity in the Republic of Uzbekistan by

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 96 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024

stansiyalari tomonidan O‘zbekiston Respublikasida elektr energiyasi ishlab chiqarish va iste’mol qilishni maqbul tartibga solish zaruriyati asoslantirildi. Energiya tizimining sutkalik yuklamasi grafikjadvali misolida energiya ishlab chiqarish jarayonini tartibga solishda ularning ishtiroki tahlil qilindi. Cheklangan suv resurslaridan meva-sabzavotlarni saqlash omborlari uchun elektr energiya iste’molini maksimal darajada foydalanishni hisobga olgan holda kun davomida gidro va issiqlik elektr stansiyalari o‘rtasida yuklarni optimal taqsimlash muammosini hal qilish orqali elektr stansiyalar energiya ishlab chiqarish xususiyatlarini aniqlash usuli tahlil qilindi hamda foydalanish tavsiyalari taklif etiladi. Kalit so‘zlar: Meva-sabzavot saqlash omborlari, elektr energiya, energiya tizimi, gidroelektr stansiyasi, suv sarfi, yoqilg‘i sarfi, meva-sabzavot saqlash omborlari kunlik yuklama jadvali, elektr stansiyasining quvvati, elektr energiya iste’moli.

high-maneuverable HPPs and PSPPs in the consumption of electricity for fruit and vegetable storage warehouses, their participation in the regulation of the energy production process was analyzed on the example of a graph of the daily load of the energy system. By solving the problem of optimal distribution of loads between Hydro and thermal power plants during the day, taking into account the maximum use of limited water resources for fruit and vegetable storage , a method for determining the energy production characteristics of power plants has been analyzed and recommendations for use are proposed. Keywords: Fruit and vegetable storage, electricity, energy system, hydroelectric power plant, water consumption, fuel consumption, fruit and vegetable storage warehouses daily loading schedule, power of the power plant, electricity consumption.

ВВЕДЕНИЕ Одним из основных направлений повышения эффективности и надежности функционирования электроэнергетической системы (ЭЭС) Республики Узбекистан при потреблении электроэнергии на плодоовощеводческих складах является решение широкомасштабных эксплуатационных задач, связанных с необходимостью оптимального регулирования производства электроэнергии и использования при потреблении плодоовощеводческих складов [1,2,3]. Эти задачи включают: - обеспечение надежности энергосистемы за счет регулирования напряжения и частоты суточного графика нагрузки складов плодоовощной продукции, особенно на ее пике; - фруктово-овощехранилища снижение вредных выбросов в атмосферу за счет оптимизации работы тепловых электростанций (ТЭС), получающих электроэнергию, улучшения их технико-экономических показателей, снижения режимов работы энергоблоков с переменными нагрузками на основе рационального использования мощностей всех типов электростанций; - обеспечение постоянного наличия аварийного запаса мощности, который быстро вводится при увеличении потребительской нагрузки при хранении качества продукции на складах хранения фруктов и овощей; - склады для хранения фруктов и овощей для обеспечения взаимовыгодного соглашения о потреблении электроэнергии с другими ЭЭС, включая децентрализованные, местные и т. д. [4,5]. Основная часть Участие гидроэлектростанций (ГЭС) в регулировании мощности на ЭЭС по потреблению электроэнергии в хранилищах плодоовощной продукции обусловлено их способностью быстро реагировать на изменение нагрузки, что является важным условием обеспечения нормальной работы

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

энергосистемы с точки зрения выравнивания суточного графика нагрузки потребления электроэнергии в хранилищах плодоовощной продукции. Фруктово-овощехранилища пуск гидроагрегата ГЭС из подвешенного состояния на потребление электроэнергии и накопление мощности до полной стабилизации параметров составляет 1-2 минуты [6,7,8].

Маневренность ТЭС при подаче электроэнергии на склады хранения фруктов и овощей ограничена. Для запуска турбогенератора из холодного состояния перед работой под номинальной нагрузкой современные газотурбинные установки (ГТУ) используют не менее 10 минут, парогазовые установки (ПГУ) – 120. Например, современное гибридное устройство, созданное компанией “General Electric” LMS 100 на базе авиационных и энергетических газотурбинных двигателей с расходом газа 122 кг/ч при зарядке за 10 минут, потребляет 73,2 тонны топлива [10]. Принимая во внимание на общем примере нагрузки потребления электроэнергии для складов хранения фруктов и овощей по данным унитарного предприятия «Талимарджанская ТЭС», в 2017 году количество стоянок энергоблока ПСУ- 2, состоящего из одной ГТУ установленной мощностью 300 МВт и двух блоков питания установленной мощностью 150 МВт каждый. Годовой расход топлива на пуск агрегатов составил 796 тыс. м3, что в среднем составляет 113,7 тыс. м3 природного газа [11]. Эти данные свидетельствуют о том, что потребление электроэнергии для плодоовощеводческих складов с переменными нагрузками в режимах работы энергоблоков ТЭС связано с большими затратами топлива, а за счет их замены высокоманевренными гидроагрегатами ГЭС и ГAЭС электроэнергия для плодоовощеводческих складов приводит к значительной экономии топливных ресурсов.

Эксперты Международного энергетического агентства считают, что гидроэнергетика станет доминирующим инструментом в обеспечении гибкости резервных мощностей на случай чрезвычайных ситуаций, в быстром регулировании режима работы энергосистем [12], а также может быть использована в автономных хранилищах фруктов и овощей. Подтверждением этому послужили события февраля 2021 года, когда катастрофическая ситуация возникла из-за нехватки высокоманевренных регулирующих мощностей (в первую очередь гидроэнергетики) в энергосистеме Техаса в США, и наоборот, в январе 2021 года Европе удалось избежать коллапса энергоснабжения за счет своевременного использования быстродействующих гидроэнергетических мощностей. [13]. Двигатели большой мощности на складах для хранения фруктов и овощей оказывают значительное влияние на традиционную производимую электрическую нагрузку, учитывая производительность.

Таким образом, склады для хранения фруктов и овощей отличительной особенностью современной ЭЭС по потреблению электроэнергии являются комплексный подход к решению задачи, который требуется построения единого мощного энергетического комплекса, состоящего из основных источников низких и высоких маневренных пиков, управляемых общим диспетчерским центром, основной задачей которого является обеспечение надежной работы электростанций. стандарты, обеспечивающие качест­ венное электроснабжение окружающей среды.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 98 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024

Анализ строительства в Узбекистане и возможность использования высоких маневровых мощностей, потребление электроэнергии для складов плодоовощной продукции свидетельствуют о недостаточном объеме работ, проводимых в этом направлении, особенно в части строительства ГЭС. Общий коэффициент неравенства суточного графика нагрузки потребления электроэнергии плодоовощными складами ЭЭС в зимний период, произведенный в Республике Узбекистан, составляет 0,72...0,78 (рис. 1). Опыт зарубежных энергосистем с преобладанием ТЭС с такими коэффициентами неравномерности показывает, что доля всех высокофункциональных установок в хранилищах плодоовощной продукции должна составлять не менее 25% от общей установленной мощности энергосистемы [6].

Рис. 1. Суточный график режима работы ЭЭС Республики Узбекистан за 18.12.2024 [14].

Склады хранения фруктов и овощей в потреблении электроэнергии мощности ГЭС Республики Узбекистан в основном используются на основе суточного регулирования расхода воды в средней и высотной частях графика ЭЭС, что предполагает ограничение расхода воды, передаваемой через ГЭС, в периоды наименьшего и наибольшего высотных нагрузок электропотребления хранилищ фруктов и овощей. В связи с этим из-за низкой зарегулированности водотоков Республики приблизительный режим работы ГЭС в энергосистеме Республики выглядит так, как он изображен на рис.1. Данный график построен по данным министерства энергетики и АО «Узбекгидроэнерго» Республики Узбекистан, который соответствует дате 10 декабря 2024 года. Суточная выработка электроэнергии на гидроэлектростанциях определена почасовым суммированием выработок всех ГЭС за 10.12.2024 году и отражением результатов на суточном графике ЭЭС за эту же дату, при этом общая выработка ГЭС составила 12 640 тыс. кВт, что почти в два

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

раза меньше среднесуточной выработки за 2024 год. Это объясняется тем, что в зимний период расход воды в источниках уменьшается и проводится накопление воды в водохранилищах для ирригационных нужд. Если учесть возможности оперативного регулирования мощности ГЭС в течение до 1-2 минут изменением расхода воды всех ГЭС в какой-то мере можно использовать в режимах краткосрочных изменений нагрузок для регулирования мощности, а также качества электроэнергии (поддержание нормированных значений частоты и напряжения) [6,7,8]. В связи с этим максимальная регулирующая мощность ГЭС не превышает 12 % от суммарной установленной мощности всех электростанций (суммарная установленная мощность ГЭС 2000 МВт, а всех электростанций 16 000 МВт) [14,15]. Частые пуски и остановки турбоагрегатов приводят к перерасходу топлива, снижению долговечности теплотехнического оборудования и увеличению затрат на ремонтное обслуживание, к увеличению аварийности и времени восстановления нормального режима работы [6]. Основной причиной быстрого износа теплооборудования при частых и кратковременных остановках при изменении нагрузок двигателей большой мощности и других потребителей электроэнергии большой мощности, работающих в хранилищах плодоовощной продукции, является неравномерное температурное состояние турбины, котла и различных элементов паропроводов, приводящее к их охлаждению с разной скоростью [6,7]. По этой причине, по данным зарубежных экспертов, около 25% аварийных остановок их оборудования в результате частых изменений нагрузок двигателей большой мощности и других потребителей электроэнергии большой мощности, работающих на складах для хранения фруктов и овощей, вызваны повреждениями во время пускового цикла [6]. Таким образом, в связи с изменчивостью суточных графиков электропотребления плодоовощеводческих складов и расхода воды в источниках регулирование мощности ГЭС должно осуществляться на основе специально разработанных программных систем в режимах кратковременного изменения нагрузок ЭЭС, что делает плодоовощеводческие склады оптимальным вариантом гидроэлектростанций с учетом изменения расхода воды на потребление электроэнергии, обеспечивая устоновленный режимы работы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Анализ работы по электроснабжению плодоовощных хранилищ на основе электроэнергии, вырабатываемой на ГЭС Республики Узбекистан, показал, что в графике работы ГЭС в республике она имеет низкое давление и работает только при наличии потока воды. В связи с этим уровень участия ГЭС в регулировании мощности ЭЭС на верхних участках графиков нагрузки недостаточен из-за низкого уровня регулирования республиканских водотоков для сельскохозяйственных, продовольственных и плодоовощеводческих складов. 2. Для активизации участия гидроэлектростанций в оперативных работах по регулированию суточного графика нагрузки на ее пиковые участки, напряжения и частоты, а также в качестве быстродействующего

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 100 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 4 | 2024

резерва ЭЭС необходимо увеличить количество гидроэлектростанций с малыми суточными регулирующими резервуарами, объем которых рассчитан на выработку энергии в течение нескольких часов. С этой целью, возможно, целесообразно использовать интересы ЭЭС для ежедневного регулирования мощности гидроэлектростанций с водохранилищами, в том числе вновь созданных.