Как подключить когенерацию к электросети

Подключение когенерации для бизнеса — это способ получить контроль над энергопотреблением и расходами. Самая распространенная модель в Украине — это статус  «активный потребитель», который позволяет совместить параллельную работу с сетью и островной режим КГУ / самообеспечение во время отключений электроэнергии. 

В этой статье специалисты Pro-Energy рассмотрят, как работает подключение когенерации к сети, три варианта установки генерирующей установки в соответствии с действующими нормами, а также пошагово опишут, что нужно сделать от анализа до получения дохода от продажи излишков.

Три варианта установки генерирующей установки в соответствии с Кодексом системы распределения

Действующий Кодекс системы распределения (постановление НКРЭКУ) устанавливает три принципиально разных схемы для владельцев генерирующих установок. Выбор необходимо сделать ещё на этапе проектирования, ведь от этого зависит техническая конфигурация ГУ и необходимая документация.

Вариант 1. Потребитель без возможности отгрузки — собственное производство

Требования установлены в главе 4.12.2 Кодекса системы распределения. 

Это самая простая схема. Когенерационные установки работают исключительно для собственных нужд предприятия. Выработанная электроэнергия не передается в сеть оператора системы распределения (ОСР), а мощность КГУ не ограничивается правилом договорной мощности, но определяется техническими условиями объекта, который уже подключен к сети, и требованиями ОСР.

Процедура носит декларативный характер. Владелец направляет ОСР заявление-уведомление, после чего ОСР проводит обследование и вносит изменения в паспорт точки распределения. Процедура упрощена, но требует согласования технических решений с ОСР 

Такой вариант оптимален для предприятий с равномерной суточной нагрузкой, которые не планируют продавать излишки электроэнергии.

Вариант 2. Активный потребитель с возможностью отбора

Этот вариант также регулируется главой 4.12.2 Кодекса системы распределения. 

Статус «активный потребитель» — оптимальный вариант для большинства предприятий, устанавливающих когенерацию для бизнеса. КГУ подключается в пределах балансовой принадлежности к собственным сетям и может параллельно работать с сетью ОСР, а излишки электроэнергии — продавать.

Ограничения, которые следует учесть заранее:

• мощность КГУ не должна превышать договорную мощность объекта;
• максимальная мощность КГУ — 5 МВт;
• подача в сеть — не более 50 % от договорной мощности;
• Владелец КГУ сохраняет статус потребителя электроэнергии — лицензия производителя не требуется.

Продажа излишков возможна тремя способами: по свободным ценам на оптовом рынке, через энергоснабжающую компанию в рамках механизма самопроизводства или через рынок двусторонних договоров. Конкретный механизм зависит от требований ОСР, условий договора и выбранной модели учета электроэнергии. 

Если предприятие планирует продавать электроэнергию на оптовом рынке, оно должно стать его участником и выполнять все требования действующего законодательства в отношении операций на рынке электроэнергии.

Такой подход оптимален для бизнеса, который хочет продавать излишки, нуждается в островном режиме во время отключений и стремится к полной независимости от внешних факторов.

Вариант 3. Автономное (резервное) электропитание

В соответствии с главой 9 раздела X Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей.

КГУ включается только при отключении напряжения во внешней сети. Выработка покрывает только собственные потребности, отдача в сеть отсутствует. Фактически эта схема близка к схеме «потребитель без отдачи», но с акцентом на резервное питание.

Подключение осуществляется по декларативному принципу. Владелец принимает меры безопасности, разрабатывает инструкцию по порядку включения и согласовывает её с ОСР в разделе «оперативное управление». Дополнительного согласования подключения не требуется.

Оптимально подходит для объектов критической инфраструктуры, где бесперебойность энергоснабжения напрямую влияет на безопасность и финансовые результаты. Это больницы, дата-центры, промышленные предприятия и другие объекты, для которых даже кратковременный простой означает значительные убытки или риски для работы.

Сравнение вариантов подключения

Чтобы выбрать подходящую схему, сравните основные параметры трёх вариантов:

Для большинства предприятий с инвестиционным горизонтом 3–5 лет статус «активного потребителя» — наиболее выгодный, ведь он сочетает в себе параллельную работу, островной режим и возможность монетизировать излишки.

Дорожная карта для потребителя, не имеющего возможности сдавать электроэнергию в сеть ОСР

Данная модель предусматривает использование КГУ для автономного или резервного электропитания собственных токоприемников предприятия.

В таком случае электроэнергия используется исключительно для собственного потребления без подачи в сеть ОСР.

Этапы 1–3. Анализ и планирование

1. Анализ почасового потребления объекта

Проводится анализ:

• годового графика нагрузки;
• в часы пик и ночью;
• сезонного потребления;
• тарифных зон.

Это позволяет правильно подобрать мощность КГУ для покрытия собственных потребностей.

2. Анализ существующих электрических сетей

Проверяется:

• возможность подключения КГУ;
• режимы резервного питания;
• соответствие внутренних сетей требованиям ПТЕЭ и ПУЭ.

3. Выбор площадки для КГУ

Определяются:

• место установки;
• расстояние до точки подключения;
• логистика газоснабжения;
• соответствие строительным нормам.

На данном этапе важно опираться на практический опыт, а не на теорию, поскольку ошибки на этом этапе напрямую влияют на окупаемость проекта. Реализованные проекты по когенерации Pro-Energy — это проверенные решения, которые уже работают в различных отраслях. Они показывают, как правильно реализовать подключение когенерации к сети, избежать ограничений и выйти на стабильную продажу излишков электроэнергии. 

Этапы 4–6. Проектирование

4. Разработка проекта КГУ и схемы подключения

Проект включает:

• электрическую часть;
• автоматику;
• релейная защита;
• аварийное резервирование.

5. Разработка инструкций и алгоритмов работы

Выполняется:

• разработка инструкций по работе в автономном режиме;
• согласование с ОСР порядка подключения к сети;
• подготовка оперативных схем.

6. Проект модернизации сетей (при необходимости)

Предусматривает:

• реконструкцию внутренних сетей;
• установка дополнительного оборудования;
• модернизацию систем защиты.

Этапы 7–8. Монтаж и согласование

7. Монтаж оборудования

Выполняется:

• поставка КГУ;
• монтаж систем автоматики;
• подключение резервного источника питания, если это необходимо.

8. Согласование режима работы с ОСР

В соответствии с требованиями:

• проводится согласование инструкций;
• определяется порядок взаимодействия с ОСР;
• подтверждается отсутствие подачи электроэнергии в распределительную сеть.

Работа КГУ допускается без дополнительного согласования с ОСР, но без возможности подачи электроэнергии в сеть.

Этапы 9–10. Ввод в эксплуатацию

9. Ввод КГУ в эксплуатацию

Проводятся:

• пуско наладочные работы;
• проверка резервных режимов;
• тестирование автоматики.

10. Работа в режиме собственного потребления

КГУ обеспечивает:

• автономное или резервное питание;
• покрытие собственных потребностей предприятия.

В результате потребитель получает:

• резервное электропитание;
• энергонезависимость;
• сокращение расходов на электроэнергию.

Некоторые этапы могут выполняться параллельно после получения технических условий или предварительного согласования возможности подключения. Например, проектирование и подготовка к закупке оборудования могут осуществляться одновременно, что сокращает общий срок реализации без риска отказа со стороны ОСР.

Дорожная карта для активного потребителя с возможностью сдачи электроэнергии в сеть ОСР 

Эта модель предусматривает параллельную работу КГУ с сетью ОСР и возможность сбыта излишков электроэнергии.

Этапы 1–3. Анализ и планирование

1. Анализ почасового потребления

Анализируются:

• базовая нагрузка;
• пиковые режимы;
• потенциальный профицит выработки электроэнергии.

2. Анализ сетей ОСР

Проверяется:

• возможность синхронизации с сетью;
• возможность поставки электроэнергии;
• наличие технических ограничений ОСР.

3. Выбор площадки и параметров КГУ

Учитываются:

• требования к коммерческому учету;
• место установки;
• возможность подключения телеметрии.

Важно учитывать технические ограничения ОСР:

• мощность генерирующей установки не превышает величину допустимой мощности объекта потребителя;
• или не превышает 5 МВт;
• разрешенная мощность, подаваемая в сеть в рамках механизма самопроизводства, не может превышать 50 % договорной мощности потребителя;
• в случае превышения необходимо заказать услугу по подключению для увеличения мощности.

Этапы 4–6. Проектирование

4. Разработка проекта КГУ и схемы подключения

Проект включает:

• электрическую часть;
• РЗА;
• синхронизацию с сетью ОСР;
• узлы коммерческого учета.

5. Разработка АСУ ТП и EMS

Система обеспечивает:

• балансировку генерации и потребления;
• контроль за отпуском электроэнергии;
• дистанционный мониторинг.

6. Проект модернизации сетей

Предусматривает:

• реконструкцию сетей;
• установку системы телеметрии;
• модернизацию систем учета и защиты.

Этапы 7–8. Монтаж и согласование

7. Монтаж оборудования

Выполняется:

• установка КГУ;
• монтаж автоматики;
• подключение узлов учета и телеметрии.

8. Согласование проектных решений с ОСР

Согласовываются:

• схема подключения;
• параметры коммерческого учета;
• режимы отдачи электроэнергии.

Этапы 9–12. Ввод в эксплуатацию

9. Проверка и пломбирование узлов учета

Представители ОСР:

• проверяют оборудование;
• запечатывают счетчики;
• подтверждают работоспособность системы.

10. Внесение изменений в паспорт точки распределения

ОСР вносит изменения в отношении:

• генерирующей установки;
• допустимой мощности;
• режимов работы.

11. Получение статуса «Активный потребитель»

Выполняется:

• изменение договора с ОСР;
• при необходимости — смена поставщика электроэнергии.

12. Продажа излишков электроэнергии

Возможные механизмы:

• самопроизводство;
• договор купли-продажи;
• выход на рынок электроэнергии.

В результате активный потребитель получает:

• покрытие собственного потребления;
• продажа излишков электроэнергии;
• дополнительный доход от выработки электроэнергии;
• снижение зависимости от рынка электроэнергии.

Что необходимо активному потребителю для параллельной работы КГУ с сетью ОСР

Параллельная работа КГУ с сетью ОСР требует наличия специального оборудования и соблюдения технических требований. Без них ОСР не одобрит подключение.

Необходимое оборудование

• Релейная защита и автоматика (РЗА) — защищает сеть ОСР от аварийных режимов на стороне КГУ.
• Синхронизатор — обеспечивает плавный переход между параллельным и островным режимами.
• Двунаправленный счетчик — фиксирует как потребление из сети, так и подачу в нее.
• АСКОЕ с телеметрией — удаленная передача данных учета в ОСР в режиме реального времени.

Каждый из этих элементов должен соответствовать техническим условиям конкретного ОСР — эти требования могут различаться в зависимости от региона и класса напряжения точки подключения.

Технические требования к подключению

Стандарты предусматривают несколько обязательных функций:

• Защита от обратной подачи питания — КГУ не должно питать сеть ОСР в несогласованных режимах.
• Автоматическое отключение в случае аварий в сети — для предотвращения травматизма персонала ОСР.
• Соответствие качества электроэнергии стандартам — напряжение, частота, коэффициент гармоник в установленных пределах.

Подробный перечень требований приведен в Кодексе системы распределения (глава 4.12). Перед началом проектирования рекомендуется получить технические условия от вашего ОСР — в них указаны конкретные требования к вашей точке подключения.

Островной режим (microgrid): автономное энергоснабжение во время отключений электроэнергии

Островной режим — это переход предприятия на самообеспечение электроэнергией без подключения к внешней сети. Именно эта функция стала главным аргументом для бизнеса при выборе когенерации в условиях войны, когда отключения электроэнергии длятся от 4 до 18 часов в сутки. 

Подробнее о преимуществах когенерации в условиях войны читайте в нашем блоге.

Микросеть — это локальная интеллектуальная система энергоснабжения, объединяющая генерацию (КГУ), потребление и, при наличии, накопители энергии. В случае отключения внешней сети система автоматически переходит в автономный режим.

Преимущества для бизнеса:

• бесперебойное питание критически важных процессов в условиях отключений любой продолжительности;
• балансировка собственной генерации и потребления без участия диспетчеров ОСР;
• экономия в часы пиковой нагрузки — КГУ покрывает пиковое потребление, когда цена в сети самая высокая.

Сложности реализации заключаются в том, что для полноценной микросети требуется система управления (EMS), которая в режиме реального времени балансирует генерацию и нагрузку. Также необходимы модернизация распределительного щита и обучение персонала работе в нестандартных режимах.

В большинстве проектов островной режим настраивается автоматически. В случае отключения напряжения в сети ОСР КГУ автоматически отключается от неё и переходит на питание от собственных источников.

Преимущества статуса «Активный потребитель» для предприятия

Статус «активного потребителя» — это не просто юридическая процедура. Он дает четыре конкретных экономических преимущества.

1. Снижение затрат на электроэнергию.

Собственная генерация позволяет предприятию частично или полностью заменить потребление электроэнергии из сети.

При текущей стоимости природного газа себестоимость электроэнергии от КГУ составляет примерно 7–8 грн/кВт·ч. В то же время фактическая стоимость электроэнергии для промышленных предприятий с учетом:

• закупки электроэнергии,
• передачи,
• распределения,
• системных услуг.

Составляет 12–15 грн/кВт·ч в зависимости от класса напряжения и графика потребления.

Одно из ключевых экономических преимуществ статуса активного потребителя заключается в том, что предприятие сокращает объем электроэнергии, закупаемой в сети, и, следовательно, снижает расходы на передачу и распределение электроэнергии.

Наибольший экономический эффект достигается в следующих случаях:

• покрытие собственной базовой нагрузки;
• перенос потребления на часы пиковой нагрузки;
• оптимизации графика работы предприятия.

2. Дополнительный доход от продажи излишков.

Для КГУ мощностью 500 кВт и договорной мощностью 500 кВт отдача в сеть может составлять до 250 кВт. Это реальный доход, сокращающий срок окупаемости проекта.

В то же время экономика прямых продаж напрямую зависит от ситуации на рынке электроэнергии. В весенне-летний период на рынке часто наблюдается избыток генерации, поэтому цены могут снижаться даже на электроэнергию из сети. В осенне-зимний период ситуация меняется — из-за дефицита генерации и роста потребления рыночные цены, как правило, растут.

Именно поэтому статус «активного потребителя» дает бизнесу дополнительную гибкость: предприятие может использовать собственную генерацию для покрытия внутреннего потребления в часы пиковой нагрузки и продавать излишки в периоды выгодной рыночной цены.

3. Автономная работа в условиях отключений электроэнергии.

Островной режим обеспечивает бесперебойную работу производства независимо от графиков отключений. Для пищевых производств, гостиниц и логистических центров это конкурентное преимущество, которое напрямую влияет на непрерывность работы и качество обслуживания. 

4. Стабильность бизнес-процессов.

Отказ от сети устраняет зависимость от решений оператора системы передачи (ОСП) в отношении графиков отключений. Предприятие самостоятельно контролирует, когда и в каком объеме потреблять электроэнергию из сети, а когда полностью переходить на собственную генерацию.

Партнер по реализации проекта

Подключение когенерационной установки к сети требует правильной проектной логики: от анализа потребления до выхода на рынок сбыта излишков электроэнергии. Ошибки на любом этапе ограничивают мощность или затрудняют получение статуса активного потребителя.

ИКНЕТ обеспечивает полный цикл работ по когенерации для бизнеса:

• энергоаудит и расчет экономической эффективности проекта;
• проектирование схем подключения с учетом параллельной работы с сетью;
• разработка систем автоматизации (баланс генерации и потребления, микросеть, островной режим КГУ);
• строительство и ввод в эксплуатацию;
• сопровождение процесса получения статуса «активный потребитель»;
• интеграция в рынок электроэнергии.

Опыт:

• Более 15 лет на рынке;
• Более 6000 МВт реализованных подключений;
• Более 550 проектов.

Pro-Energy в партнерстве с инжиниринговой компанией ИКНЕТ реализует проекты по подключению КГУ «под ключ» — от энергоаудита до выхода на рынок электроэнергии. 

Вывод: выбирайте правильную схему с самого начала

Кодекс системы распределения предлагает три четких варианта для владельца КГУ. «Потребитель без отдачи» и «автономное питание» — простые схемы с минимальными требованиями, но без возможности монетизировать излишки. Статус «активный потребитель» — оптимальный для бизнеса: 12 шагов от анализа до получения дохода, параллельная работа с сетью и островной режим в условиях блэкаутов.

Главное — правильно выбрать схему на старте. От выбранной схемы зависят техническая конфигурация, проектная документация и перечень согласований. Изменение схемы в процессе реализации требует времени и денег.

Pro-Energy реализует когенерационные проекты «под ключ» — от технико-экономического обоснования и подбора когенерационного оборудования до получения статуса «активного потребителя» и ввода в эксплуатацию.

Обратитесь к нам за консультацией, и мы подберем оптимальную схему подключения и рассчитаем реальную окупаемость для вашего предприятия.