МУИС-ФЭС-СЭХ 3

”Нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийг байр сууцны цахилгаан хангамжинд ашиглах технологийн төсөл”

Улаанбаатар хот

2011он

I. Төслийн тодорхойлолт

1.1 Төслийн нэр:

“Нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийг байр сууцны цахилгаан хангамжинд ашиглах технологийн төсөл”

1.2 Төслийн хамрагдах салбар: Сэргээгдэх эрчим хүч, Физик, Техник технологи

1.3 Хэрэгжүүлэх газар: Эрчим хүчний газар

1.4 Хэрэгжүүлэх байгууллагийн хаяг : Улаанбаатар хот, ХУД, Чингисийн гудамж, Эрчим хүчний газар

1.5 Төслийн хэрэгжих хугацаа : 2011-2012

1.6 Ажлийг эхлэхээр төлөвлөсөн хугацаа: 2011 он

1.8 Төслийн нийт өртөг: 260.0 мян.доллар

1.9 Захиалагч байгууллагаас оруулах хөрөнгийн хэмжээ:

1.10 Төслийн групп : МУИС Б. Бат-Эрдэнэ Г.Бат-Эрдэнэ Ш.Батмөнх

Төслийн эрхэм зорилго:

СЭХ-ийг ашиглах нь дэлхийн эрчим хүчний чиг хандлагатай зохицож байгаа тул шинэ техник, технологийн ололт амжилтийг эзэмших . Байгаль орчинд ээлтэй цэвэр энергийн эх үүсгүүрүүдийг хүмүүсийн хэрэглээнд нэвтрүүлэх.Цахилгаан дамжуулах шугаманд холбогдсон нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн (цаашид НФЦҮ) системээр орон сууцны цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээг хангах замаар ойрын ирээдүйд үүсэх цахилгаан эрчим хүчний (ЦЭХ) хэрэглээний өсөлтийг шийдэх. Нийслэл хотын агаарын бохирдолийн хэмжээг тодорхой түвшинд хүртэл бууруулах. Мөн цахилгаан эрчим хүчний өртөгийг багасгах. Цэвэр энергийн эх үүсгүүрийн ач холбогдол, давуу талыг хүмүүст харуулах зорилготой.

Төслийн үе шатны зорилтууд:

Төсөлд хэрэгжүүлэхээр сонгогдсон 76 айлын орон сууцны ЦЭХ –ний хэрэглээг цэвэр эрчим хүчний эх үүсвэр болох НФЦҮ –ээр хангах нь бидний төслийн эхний шатанд хэрэгжүүлэх зорилт юм. Энэ зорилтыг биелүүлсэнээрээ

- НФЦҮ-ын орон сууцны цахилгаан хангамжинд ашиглах технологийг судлах

- Цахилгаан дамжуулах шугамд холбогдсон нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн системийн технологийг нэвтрүүлэх.

- Улаанбаатар хотын агаарын бохирдолын хэмжээг багасгах

II. Төсөл гүйцэтгэх шаардлага, үндэслэл

2.1. Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн өнөөгийн байдал

Монгол улсын цахилгаан, эрчим хүчний хангамж нь төв, баруун, зүүн бүсийн эрчим хүчний систем гэсэн 3 гол төвлөрсөн системээс бүрдэх бөгөөд төвлөрсөн эрчим хүчний системд холбогдоогүй 2 аймаг, 40 гаруй сумын төвийн хэрэглэгчдийг дизель цахилгаан станцуудаас эрчим хүчээр хангаж байна. Эрчим хүчний салбарын хэмжээнд 2007 оны байдлаар 3594 сая киловатт-цаг цахилгаан, 7200 мянган Гигакалори дулааны эрчим хүч үйлдвэрлэн 185 сая киловатт-цаг цахилгаан эрчим хүчийг ОХУ болон БНХАУ-аас импортлож, 14,6 сая кВт-цаг цахилгаан эрчим хүч экспортлосон бөгөөд 2001 оныхтой харьцуулахад цахилгаан, эрчим хүчний хэрэглээ 32 хувиар, дулааны эрчим хүчний хэрэглээ 12,3 хувиар тус тус өссөн байна. Зураг2.1 [ 1].

Улсын хэмжээнд ашиглаж байгаа эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийн суурилагдсан нийт хүчин чадал нь 878.4 МВт байна. Үүнээс дулаан, цахилгааны станц - 828.3 МВт, дизель цахилгаан станц - 46 МВт, усан цахилгаан станц - 3.7 МВт, нарны фото цахилгаан үүсгүүр - 0.25 МВт.

Зураг 2.1Түлш эрчим хүчний системийн боловсруулсан ба түгээсэн цахилгаан эрчим хүч.

2.2. Төслийг гүйцэтгэх шаардлага:

Өнөө үед агаарын бохирдол нь дэлхий нийтийн хамгийн том асуудал болоод байна. Манай оронд ч сүүлийн хэдэн жилд хүн амийн нягтшил, шаардлага хангахгүй тээврийн хэрэгсэл, дулааны цахилгаан станц зэргээс болж агаарын бохирдол ихсэх түвшинд хүрээд байна. Төр засгаас жил бүр олон тэрбум төгрөг зарцуулж байгаа боловч үр дүнгээ өгөхгүй байна. Энэ төслийг хэрэгжүүлснээр улс орны тулгамдсан асуудал болох агаарын бохирдол тодорхой хэмжээгээр багасах ба цаашид өргөжүүлэн хийвэл агаарын бохирдолын асуудлыг шийдэх боломжтой юм.

2.3. Төслийг гүйцэтгэх үндэслэл:

Монгол орны нарны эрчмийн нөөц, тархалтанд агаарын чийгшил, газар нутгйин байршил, уур амьсгалын онцлог зэрэг хүчин зүйлс нөлөөлдөг байна. Монголын нутаг дэвсгэр дээрх нарны гийгүүлэлт, цацрагийн горимын хэмжилтийн материалыг эмхэтгэх ажлыг ФТХ дээр 1975-1980 онд хийж, анхны нарны кадастарыг 1985 онд гаргасан байна. 1989 оноос нарны эрчмийг эрчим хүчний зориулалтаар ашиглахын тулд монгол орны янз бүрийн бүс нутгуудаар нарны цацрагийн хэмжилт судалгаа явуулсан байна. Энэхүү судалгаагаар манай улсын нийт нутаг дэвсгэрт жилийн 270-300 өдөр цэлмэг, нарны гийгүүлэх хугацаа жилд дунджаар 2250-3300 цаг, жилд тусах нарны цацрагийн хэмжээ нэг ам метр талбайд 1200-1600 Вт бөгөөд эрчимшил нь өдөрт 4,3-4,7 кВт цаг/м²-аас их байна. Нарнаас ирж буй гэрлийн цацрагийн чадал нь өвөлдөө 500-600 Вт, зундаа 700-800 Вт байдаг нь нарны эрчим хүчийг ашиглах таатай нөхцөл боломжийг бүрдүүлдэг. Тийм учраас манай орны аль ч хэсэгт нарны цацрагийн арвин нөөцтэй юм. Энэ их нөөцийг цахилгаан, дулааны эх үүсвэр болгон ашиглах нь улс орны ирээдүйн хөгжлийн нэг чиг хандлагыг төсөөлж болох юм. Зураг3.1 –д байгаа зургаас харахад Улаанбаатар хотын хувьд нарны цацрагын нөөцийн хэмжээ нь 1200-1400Вт/м² ын хүрээнд байна.

Зураг2.2 Монгол орны нарны цацрагын нөөц

Улаанбаатар хотын нарны цацрагын нөөцийг УЦУ-ын станцаас хийсэн бодит хэмжилтэнд үндэслэн тогтоосон[2]. Зураг 2.3, 2.4-д нарны цацрагын нөөцийн хэмжээг налуу болон хэвтээ гадаргуу тус бүрийг хоног, сарын нийлбэр утгаар харьцуулан үзүүлэв. Хэвтээ гадаргуу дээр туссан нарны цацрагын нөөцөөс налуу гадаргуу дээр ирэх нарны цацрагын нөөц нь илүү байгаа учир төслийн системийн ашигт үйлийн коэффициентийг өндөр байлгахын тулд нарны модулиудыг налуу байрлуулах нь тохиромжтой юм.

Зураг 2.3 Хэвтээ болон налуу гадаргуу /45˚/ дээр тусах нарны бодит нийлбэр цацрагийн сараар дунджилсан хоногийн утга

Зураг 2.4 Хэвтээ болон налуу гадаргуу /45˚/ дээр тусах нарны нийлбэр цацрагийн сарын утга.

3. Төслийн үр дүн:

1. Монгол орны төвийн эрчим хүчний хангамжинд цэвэр эрчим хүчний эх үүсвэрийн технологийг нэвтрүүлэх

2. 76 айлын орон сууцны цахилгааны хэрэглээг НФЦҮ-ээр хангах

3. НФЦҮ- ын цахилгаан үйлдвэрлэх тооцоог хийж, ТЭЗҮ боловсруулах. (76 айлын орон сууцан дээр)

4. Агаарын бохирдолын хэмжээг тодорхой хэмжээгээр бууруулах

4.Төслийн НИЙГЭМ ЭДИЙН ЗАСАГ, ШИНЖЛЭХ УХААНЫ АЧ ХОЛБОГДОЛ

а. Нийгмийн ач холбогдол:

1. Монгол орны байгалийн уламжлалт болон сэргээгдэх энергийн эх үүвэрийг хүрээлэн буй орчинд халгүйгээр ашиглах технологи арга нь танин мэдэхүйн ач холбогдолтой.

2. Байгаль орчинд ээлтэй. Учир нь цэнэг хураагуурын ашиглалтын хугацаа бага байдаг тул бие даасан системийн хувьд хаягдал цэнэг хураагууруудыг устгах асуудал нэлээд бэрхшээл авчирдаг байна. Энэ асуудал энэ хувилбарт тулгарахгүй.

б. Эдийн засгийн ач холбогдол:

Сүлжээнд холбогдох нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн систем нь эдийн засгийн хувьд зардал багатай хувилбар юм.

2. Нарны фотоцахилгаан станцын өртгөө нөхөх хугацаа харьцангуй хурдан түүний амьдрах нас нь их байдаг учир эдийн засгийн хувьд хэмнэлттэй , иргэдэд хямд үнээр цахилгаан, дулааныг хүргэх боломжтой.

3. Найдвартай цахилгаан хангамж. Шугаманд холбогдсон НФЦҮ-ын системийг ашиглах нь бие даасан системийн хувьд тулгардаг бэрхшээл тухайлбал наргүй өдрүүд дараалан үргэлжилбэл цахилгаан тасрах зэрэг хүндрэлээс гарах зам юм. Мөн сүлжээнд илүүдэл эрчим хүчээ тогтсон үнээр худалдах боломжтой.

в. Шинжлэх ухаан, технологийн ач холбогдол:

Шугаманд холбогдсон НФЦҮ-ын системийн шинэ технологийг нэвтрүүлнэ.

5.Төслийн ЭКОЛОГИЙН АЧ ХОЛБОГДОЛ

1. Дэлхийн дулаарал, агаарын бохирдолын эсрэг үйл явцад хувь нэмэр болно.

2. Органик түлш ашиглаж цахилгаан үйлдвэрлэх технологийн явцад гардаг сөрөг үр

дагавар гарахгүй.

6. Орон сууцны эрчим хүчний хэрэглээ

Эрчим хүчний хэрэглээтэйгээ уялдуулан нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн хэмжээг тодорхойлох боломжтой болдог. Хэрэглээг тодорхойлохдоо дундаж хэрэглээтэй нэг айлын хэрэглээг тодорхойлж, үүгээрээ 76 айлын хэрэглээг төлөөлүүлэн тодорхойлсон болно. Айлын эрчим хүчний хэрэглээ нь улиралын шинжтэй байдаг учир зураг6.1, 6.2-т улирал болон ажил амралтын шинжтэйгээр эрчим хүчний хэрэглээг тооцоолов[3].

Зураг 6.1 Зуны улиралын нийт өрхийн ажилын болон амралтын өдрүүдийн өдрийн оргил ачаалалыг харьцуулсан график

Зураг 6.2 Өвөлийн улиралын нийт өрхийн ажилын болон амралтын өдрүүдийн өдрийн оргил ачаалалыг харьцуулсан график

Улирлаар тодорхойлогдсон хоногийн шинжтэй оргил ачааллал хэмжээ нь зуны улиралд хамгийн их байх бөгөөд энэ хэмжээ нь 200 кВт байна. Жилийн дундаж хоногийн эрчим хүчний хэрэглээ нь 76 айлийн хувьд 1МВт.ц орчим байна .Харин бүтэн жилийн турш 300 МВт.ц эрчим хүч хэрэглэнэ.Эдгээр тооцооллол үндэслэн 7 бүлэгт суурьлуулах НФЦҮ ын хэмжээг тодорхойлсон болно.

Хүснэгт6.1

76 айл	Жил
Хэрэглэх цахилгаан, [МВт Цаг]	298.341
ЦЭХ ны төлбөр [Сая төг]	25.06

2011 оны 5-р сарын 1-ний өдрөөс эхлэн мөрдөгдөж байгаа орон сууцний айл өрхийн үнийн тарифаар тооцов (84₮/кВт.ц)

7. 76 айлын орон сууцны НФЦҮ-ын системын байгуулалт

7.1 НФЦҮ-ын системийн тодорхойлолт /PV array/

PV систем маань дэлхийд нэртэй нарны зай үйлдвэрлэгч японы Kyocera корпорацийн KD235GX-LPB маркийн 235Вт-ын 372 ширхэг модулиас бүрдэх бөгөөд ТЭХШугаманд холбогдон ажиллах болно

Хүснэгт7.1

Байршил
Өргөрөг	47
Уртраг	106
Хот	Улаанбаатар
Дүүрэг	Сүхбаатар дүүрэг
Азимут	0
Хаана	Орон сууцны дээвэр
Системийн хэмжээ
Нийт системийн чадал	87.4
Апертурын талбай	595.2
Модулийн тоо	372ш
Налалтын өнцөг	45
Бүрэлдэхүүн хэсэг
Модуль	Kyocera KD235GX-LPB
Модулийн чадал	235 Вт
Инвертэр	90 кВт
Тоолуур
Салгах төхөөрөмж

7.2 НФЦҮ-ын байгуулалт

Энэ бүлэгт ТЭХС-д холбогдсон 87.4 кВт-ийн НФЦҮ-ийн системийн суурилуулалтийн талаар авч үзнэ. Угсралтийн ажилыг суурилуулалтын ажил бүрийн онцлогт нийцэх стандартийг баримтлан угсарна. Нарны модулийн бүлүүд нь зураг7.1, 7.2,7.3 -д үзүүлсэний дагуу байшингийн дээвэр дээр байрлана. Нарны модулийн бүлээс гарах хүчдэл нь инвертерийн оролтын хүчдэлийн хүрээнд 296-500 VDC-ийн хооронд байна.

Зураг7.1 Нарны модулиуд дээвэр дээр байрлах байдлын дээрээс харагдах харагдац

Зураг 7.2 Нарны модулиуд суурьлуулах объёктын ерөнхий байдлын урдаас харагдах харагдац

Зураг 7.3 Нарны модулиуд дээвэр дээр байрлах байдлын хажуу талаас харагдах харагдац

8.Системийн ажиллах зарчим болон горим

8.1 Системийн ажиллах зарчим

Зураг5.3-д үзүүлсэний дагуу нарны цацрагийг тогтмол цахилгаан гүйдэл болгон хувиргах төхөөрөмж буюу PV-ээс үлдвэрлэсэн ЦЭХ нь 50Hz ын давтамж бүхий хувьсах гүйдэлд хувиргах инвертерээр хувиргагдаж цахилгаан тоолуураар дамжин хэрэглэгчид хүрнэ. Мэдээллэл бүртгэгч нь үйлдвэрлэсэн эрчим хүч болон нарны цацраг, салхины хурд, температур зэргийг бүртгэж түүнийгээ компьютерт илгээх бөгөөд компьютер мэдээллэлийг боловсруулж системийн ажиллах горимийг сонгоно.

Зураг8.1 ТЭХС-д холбогдсон НФЦҮ-ийн системийн ажиллах горимыг сонгох схем

Мэдээллэл бүртгэгч

PV систем

Орон сууц

инвертэр

8.2 Системийн ажиллах горим

Өдрийн цагт

Зураг8.2 Орон сууц өдөрийн цагт хэрэглээ багатай үед системийн үйлдвэрлэсэн илүүдэл эрчим хүчийг

сүлжээнд шахна

Мэдээллэл бүртгэгч

PV систем

Орон сууц

инвертэр

2. Шөнийн цагт

Зураг8.3 Нар шингэснээс хойш систем маань зогсож орон сууц ТЭХС-ээр бүрэн хангагдана

9. “Нарны фото цахилгаан үүсгүүрийн цогцолборын технологи”-ийг хэрэгжүүлэх эдийн урьдчилсан тооцоо

9.1 Тоног төхөөрөмж, эдийн засагын урьдчилсан тооцооны үр дүнгээс хүснэгт 9.1-д оруулав.

Хүснэгт-9.1

№	Бүрэлдэхүүн хэсгүүд	Х/н	Тоо	НФЦҮ-ын үнэ (доллар)
№	Бүрэлдэхүүн хэсгүүд	Х/н	Тоо	Нэгжийн үнэ, доллар	Нийт
1	Нарны фото цахилгаан үүсгүүр,	ш	372	550	204,600
2	Инвертер	ком	1	35,245	35,245
3	Тоолуур	ш	80	8	640
4	Салгах төхөөрөмж	ш	2	40	80
5	Удирдах комьютер	ком	1	1000	1000
6	НФЦҮ-г суурьлуулах рам	ш	372	10	3720
7	Кабел утас	м	50	20	1000
8	Суурилуулалтын зардал				10,000
Нийт					256,245

9.2 Эрчим хүч үйлдвэрлэлтийн тооцоо:

Хүснэг9.2

Сар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Жил
Үйлдвэрлэх цахилгаан, [МВт Цаг]	9.63	10.42	12.11	10.75	11.02	9.74	9.22	9.69	10.23	11.33	9.36	8.47	122.03

Зураг9.1 PV системийн өвөл ба зуны улиралын дундаж өдөр үйлдвэрлэх эрчим хүч

Зураг9.2 PV системийн нэг жилийн турш сар бүр үйлдвэрлэх эрчим хүч

Зураг9.1 –д орон сууцний дээвэр дээрх PV системийн өвөл болон зуны дундаж нэг өдрийн явцад үйлдвэрлэх цахилгаан эрчим хүчний хэмжээг ,харин Зураг9.2-д жилийн турш сар бүрд үйлдвэрлэх эрчим хүчний хэмжээг тус тус харуулав.Үүнээс энэхүү нарны зайн систем нь жилд дундажаар нэг өдөрт 334.6 кВт.ц ,мөн жилийн туршид нийт 122.0334 МВт.ц цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой юм. [ Хавсралт 2. Eout –г тооцсон арга]

Системийн үйлдвэрлэх бодит эрчим хүч нь системийн янз бүрийн нөлөөллөөс болоод хүчин чадалаасаа доогуур байдаг. Системийн үйлдвэрлэх бодит эрчим хүчний тодорхойлолтоос НФЦҮ-ийн эдийн засаг үр ашигийн үзүүлэлт хамаарна.

9.3 Цахилгаан эрчим хүчний борлуулалтын тооцоо:

Хүснэгт9.3

Сар	1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11		12		Жилд
Борлуу лалт, (сая төг)		2.168		2.34		2.72		2.42		2.48		2.2		2.08		2.18		2.3		2.55		2.1		19.07		27.457

Нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн үйлдвэрлэсэн цахилгааныг төвийн эрчим хүчний сүлжээнд өгөх үнийг сэргээгдэх эрчим хүчний хуулинд заасан үнээр тооцов.(0.18$ /кВт.ц)

9.4 Нарны фотоцахилгаан үүсгүүрийн технологийн үр ашгийн тооцоо

Орон сууцны нэг жилд шугамаас авах ЦЭХ (НФЦҮ-гүй үед) : 298.341 МВт.ц

НФЦҮ- ын нэг жилд үйлдвэрлэх ЦЭХ: -122.03 МВт.ц

Орон сууцны нэг жилд шугамаас авах ЦЭХ (НФЦҮ-тэй үед):176.311 МВт.ц

Эдийн засагийн хэмнэлт

НФЦҮ ыг тавихаас өмнө : 298,341 кВт.ц*84=25,060,644₮

НФЦҮ ыг тавьсаны дараа: 176,311 кВт.ц*84=14,810,124₮

Хэмнэсэн :10,250,520₮

Хэрвээ НФЦҮ –ээр үйлдвэрлэсэн бүх ЦЭХ-г СЭХ-ны хуулинд заасан үнээр ТЭХШугаманд худалдвал ( 122,030 кВт.ц*0.18$=21965.4 $ *1250₮=27,457,000 ₮) жилдээ 27,457,000 ₮ ын орлого /үүнд урсгал зардалийг тооцож хасаагүй/ олж анхны хөрөнгө оруулалтаа 10 жилийн дотор нөхөх боломжтой .

10. Агаарын бохирдолын бууруулалт

НФЦҮ-ийн оронд нүүрс шатаан эрчим хүч үйлдвэрлэн цахилгаан хэрэглээг хангасан бол агаарт хэр хэмжээний нүүрстөрөгч ялгарахыг хүснэгт10.1-д тооцвол.

Хүснэгт10.1

		1 хоног	1 сар	1 жил	10жил
Нүүрс	0.5kg	167kg	5 tonn	61 tonn	610 tonn
Цахилгаан	1 kW	338.8 кW	10166kW	122MW	1220MW
CO₂	0.91 kg	308.48 kg	9251.6 kg	111 tonn	1110 tonn

Хавсралт 1. Төхөөрөмжүүдийн тодорхойлолт

PV модулийн техникийн тодорхойлолт

Модулийн марк: KD235GX-LPB

Үйлдвэрлэгч: Kyocera

Kyocera-KD235GX-LPB Техникийн үзүүлэлтүүд
Хамгийн дээд чадал ( )	235Вт (+5% /-3%)
Боломжит хүчдэл ( )	29.8В
Боломжит гүйдэл ()	7.89А
Нээлттэй хэлхээний хүчдэл ()	36.9В
Богино холболтийн гүйдэл ()	8.55А
Системийн боломжит хүчдэл	600В
Температурийн коеффициент	-1.33* В/
Температурийн коеффициент	5.13 * A/
*А.ү.к*	14%
Нэгж модулийн хэмжээ
*элементийн тоо*	60
*Урт х Өргөн х Зузаан* [мм]	1662 x 900 x 46
*Жин* [kг]	21
*Кабле* [мм]	(+)1030 , (-)830
*Холболтийн хайрцаг*
*Урт х Өргөн х Зузаан* [мм]	105x 108 x 20
IP *коде*	IP65
*Бусад*
*Ажиллах температур*	-4090
*Гал хамгаалагч*	15А