Малая распределенная энергетика в России представляет собой важное направление развития топливно-энергетического комплекса страны. На текущий момент доля малой распределенной энергетики в России составляет около 7% от общего объема вырабатываемой электрической энергии, что в два раза ниже мирового показателя. Основная часть объектов малой энергетики в России – это тепловые станции, на которые приходится около 92% всех мощностей. Оставшиеся 8% составляют солнечные, ветряные и другие станции, работающие на альтернативных источниках энергии [1].

В настоящий момент для обеспечения надежного и эффективного энергоснабжения страны на ближайшую перспективу сформирована схема и программа развития электроэнергетических систем России на 2024-2029 годы, которые разработаны в соответствии с Правилами разработки и утверждения документов перспективного развития электроэнергетики, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 30.12.2022 № 2556.

Основными целями этого документа являются удовлетворение прогнозируемой потребности в электроэнергии и мощности, предотвращение дефицитов и определение оптимальных решений по развитию электросетевой инфраструктуры, а именно:

1) формирование состава объектов по производству электрической энергии и мощности для обеспечения удовлетворения прогнозируемой потребности в электрической энергии и мощности в Единой энергетической системе России (далее – ЕЭС России) на период 2024-2029 годов;

2) предотвращение прогнозируемых дефицитов электрической энергии и мощности с учетом прогнозируемых режимов работы энергосистем при работе в схемно-режимных и режимно-балансовых условиях, определенных Методическими указаниями по проектированию развития энергосистем, утвержденными приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 06.12.2022 № 1286;

3) определение решений по размещению линий электропередачи и подстанций классом напряжения 110 кВ и выше, необходимых для обеспечения удовлетворения прогнозируемой потребности в электрической энергии и мощности по электроэнергетическим системам на период 2024-2029 годов, а также обеспечения нахождения параметров электроэнергетического режима работы ЕЭС России, отдельных ее частей в области допустимых значений [2].

В контексте общероссийских тенденций и задач, энергетическая ситуация в Ленинградской области представляет особый интерес. Этот регион, обладая значительным промышленным потенциалом и стратегическим географическим положением, сталкивается с вызовами и возможностями в сфере энергоснабжения.

Ленинградская область является одним из важнейших экономических центров России. На её территории находятся малонаселенные города, основу которых составляют градообразующие промышленные предприятия. Суммарная мощность электростанций в регионе превышает 8500 МВт и представлена различными видами энергетической генерации: атомной, тепловой и гидроэнергетикой. Особую роль играет Ленинградская атомная электростанция, расположенная в городе Сосновый Бор, которая обеспечивает половину всего энергопотребления области и составляет 27% в энергетическом балансе Северо-Западного региона. Её суммарная мощность достигает 4200 МВт, что делает её крупнейшим объектом электроэнергетики в Ленинградской области. Однако зависимость от работы ЛАЭС создаёт риски: любые перебои в её функционировании могут иметь катастрофические последствия для региона. Статистика потребления мощности в Ленинградской области, а также электрической энергии, представлены на рисунках 1-2 [3].

Рисунок 1. Потребление мощности Ленинградской области и годовые темпы прироста

Рисунок 2. Потребление электрической энергии по территории Ленинградской области и годовые темпы прироста

Тепловая генерация также играет значительную роль в энергоснабжении Ленинградской области. Общая мощность всех тепловых электрических станций равна примерно 4000 МВт. Киришская ГРЭС – один из крупнейших объектов данного типа – была введена в эксплуатацию в 1965 году. Она использует газовое топливо для производства энергии, вырабатывая около 2695 МВт электроэнергии, которой снабжаются город Кириши и завод по переработке нефтепродуктов. Таким образом, тепловые электростанции обеспечивают существенную долю как электрической, так и тепловой энергии в регионе, при этом их мощности варьируются в широком диапазоне.

Возобновляемая энергетика в Ленинградской области развивается, но пока не играет доминирующей роли в энергобалансе региона. Основными тенденциями возобновляемой энергетики в Ленинградской области являются гидроэлектростанции (ГЭС). Здесь действуют шесть ГЭС с мощностью более 25 МВт каждая. Верхне-Свирская ГЭС является крупнейшей среди них, её мощность составляет около 160 МВт. Совокупная генерация всех ГЭС в области равна примерно 600 МВт, что позволяет использовать энергию рек для удовлетворения части энергетических потребностей региона [4].

Транспорт электро- и тепловой энергии осуществляется через две крупные организации: «Ленэнерго» и «ЛОЭСК». Первая обслуживает 2953 пункта, вторая обеспечивает электроснабжение около 150 населённых пунктов Ленинградской области. Протяжённость электросетей «Ленэнерго» в регионе составляет 18,8 тыс. км, из которых 11,6 тыс. км проходят через лесную местность. Общая протяжённость сетей «Ленэнерго» и «ЛОЭСК» равна 31 тыс. км, из которых 29 тыс. км представлены воздушными линиями. Напряжение большинства электросетей составляет 330 В. Для распределения напряжения используются подстанции и трансформаторы.

Однако стоит отметить, что физический износ электросетей компании «Ленэнерго» оценивается на уровне 30-47%, а потери электроэнергии в городе Санкт-Петербурге и Ленинградской области составляют соответственно 12,13% и 9,43%, что связано с большим производством электрической энергии в регионе, структура производства которой представлена на рисунке 3.

Информация об износе и потерях электрической энергии со стороны «ЛОЭСК» недоступна, однако известно, что износ подстанций и распределительного оборудования весьма велик. Это подтверждается масштабной ремонтной программой «Ленэнерго», направленной на восстановление и модернизацию инфраструктуры.

Рисунок 3. Структура производства электрической энергии в Ленинградской области

Что касается транспортировки тепловой энергии, то согласно ремонтным планам АО «Теплосеть Санкт-Петербурга» и ГУП «ТЭК СПб» на период 2021-2033 годов, требуется замена или строительство новых тепловых сетей общей протяжённостью около 300 км для улучшения качества теплоснабжения. Однако реальный объём работ составляет лишь 170 км в однотрубном исполнении [5]. Одной из актуальных проблем остаётся обеспечение электроэнергией малых поселков Ленинградской области. Например, в Ломоносовском районе в поселке Лаголово и его окрестностях наблюдались проблемы с электроснабжением. В поселке Подсолнухи были зафиксированы перебои и отключения электроэнергии, вызванные повышенной нагрузкой на распределительную электросеть 0,4 кВ. Данная сеть не находится на балансе компании «Ленэнерго» и считается бесхозной, хотя сбои в её работе приводят к поломкам оборудования «Ленэнерго».

Исходя из вышеизложенного, внедрение объектов малой распределенной энергетики может значительно повысить качество тепло- и электроснабжения Ленинградской области. Дополнительные мощности помогут компенсировать нагрузку на существующие сети, которые уже не способны эффективно передавать электроэнергию из-за высокого процента износа. Особенно это важно для малых населенных пунктов, где наблюдается дефицит надёжного электроснабжения.

Согласно актуальным схемам электрификации Ленинградской области, в районе поселка Лаголово и Волосово отсутствуют обозначения электрических сетей. Это указывает либо на то, что распределительные сети этих населённых пунктов являются бесхозными, либо на то, что они находятся в плохом состоянии, характеризуясь большим физическим износом и потерями энергии. Тем не менее, согласно схемам газификации региона, в данных районах проходят газоснабжающие трубопроводы, что создаёт предпосылки для внедрения автономных источников энергии [6].

Учитывая климатические особенности южной части Ладожского озера и Финского залива, эти территории получают наибольшее количество солнечного излучения в регионе. Поэтому оптимальной технологической схемой мини-ТЭС для данных районов может стать гибридная мини-ТЭС с солнечным воздухонагревателем.

Предлагаемая система, основанная на эффективном сочетании газовой генерации и возобновляемых источников энергии, является не просто решением текущих проблем, а стратегическим шагом к созданию устойчивой и надежной энергетической системы Ленинградской области, способной обеспечить регион энергией в долгосрочной перспективе [7]. Таким образом, внедрение данных систем станет важным шагом на пути к повышению надёжности и устойчивости энергосистемы региона.