По материалам Esri
GIS Helps to Uncover British Columbia’s Hydropower Potential
С помощью ГИС-инструмента быстрой оценки гидроэнергетического потенциала компания KWL нашла более 8000 подходящих мест для строительства русловых ГЭС, собрала данные о более чем 10 млн. потенциальных площадок. ГИС также использовалась для оценки затрат на строительство подъездных дорог и линий электропередачи и для определения наиболее экономичных маршрутов к источникам гидроэнергии.
По имеющимся прогнозам, провинции Британская Колумбия в Канаде в следующие 20-25 лет понадобится дополнительно 30000 гигаватт электроэнергии. В этой связи электрическая компания BC Hydro привлекла консалтинговую фирму Kerr Wood Leidal Associates Ltd. (KWL) для анализа гидроэнергетического потенциала и определения оптимальных площадок для строительства русловых гидроэлектростанций (ГЭС).
Поскольку сток рек подвержен сезонным колебаниям, для точного определения подходящих площадок необходимо учитывать много переменных. К ним относятся поверхностный сток; сезонные изменения речного стока и характеристики местности, такие как уклон, перепад высот и близость площадок к существующим линиям электропередачи и подъездным дорогам.
Традиционный метод подобных изысканий предполагает сбор и анализ данных из бумажных источников и на основе топографических карт. Однако сбор данных вручную по большой территории может занять годы и малопригоден для поиска площадок в отдаленных местах. Учитывая это, KWL потребовалось разработать автоматизированный процесс быстрой и экономичной идентификации потенциальных площадок, пригодных для строительства русловых ГЭС.
Для этого компания создала в модуле ArcGIS Spatial Analyst инструмент быстрой оценки гидроэнергетического потенциала (Rapid Hydropower Assessment Tool (RHAT)), автоматизирующий процесс выбора подходящих площадок для ГЭС. Используя встроенные алгоритмы, инструмент может оценить потенциальную выработку электроэнергии в данном месте, учитывая в комплексе такие факторы, как объем речного стока и перепад высот между водоприемником и турбиной электростанции. С помощью этого инструмента была получена информация об энергетическом потенциале более чем 10 миллионов потенциальных площадок для ГЭС в Британской Колумбии. Эта информация была сохранена в слое векторных данных в ArcGIS for Desktop.
Пример результатов моделирования с использованием инструмента быстрой оценки гидроэнергетического потенциала (RHAT), показывающий потенциал русловой гидроэнергетики в юго-западной части Британской Колумбии в Канаде, и фото одного из подходящих для строительства ГЭС участков.
После идентификации площадок они были отсортированы по критериям пригодности для строительства ГЭС. Площадки в «запретных зонах», например в национальных парках или на лососевых реках, были исключены из рассмотрения, после чего была проведена дальнейшая оптимизация результатов на основе соотношения потенциальной выработки электроэнергии и затрат на инфраструктуру.
«Благодаря возможностям ГИС мы смогли собрать данные о более чем 10 миллионах площадок за считанные часы; при использовании традиционных методов это заняло бы годы, – говорит Райан Тейлор (Ryan Taylor), администратор ГИС компании KWL. – Нам удалось также найти перспективные площадки вдали от проторенных путей, которые без ГИС вряд ли когда-нибудь были бы обнаружены».
Для оценки потенциала выработки энергии на данной территории был выполнен региональный гидрологический анализ. Для этого статистическими методами были исследованы гидрологические данные Водной службы Канады, и полученная статистика была применена к остальным площадкам проекта. Затем, используя обычные методы стоимостной оценки, моделирование данных и ПО ArcGIS, KWL получила оценки себестоимость выработки электроэнергии для каждой площадки. После этого путем сопоставления предполагаемой выработки с ежегодными и текущими затратами для каждой площадки была получена прогнозная стоимость выработки единицы электроэнергии.
Учитывались также социальные и экологические факторы, такие как число рабочих мест, которые можно было бы создать, и географический размер территории, которая испытала бы воздействие каждого из потенциальных проектов.
С помощью ГИС-инструмента RHAT компания KWL определила в провинции более 8000 площадок для строительства русловых ГЭС. Она также составила прогноз возможных сезонных вариаций выработки электроэнергии из-за региональных факторов, влияющих на речной сток.
Чтобы убедиться в реализуемости проекта строительства ГЭС в том или ином месте, с помощью ГИС производилась оценка затрат на строительство дорог и линий электропередачи и определялись самые экономичные маршруты доступа к источникам гидроэнергии. Кроме того, с помощью кластерного анализа выявлялись площадки, которые потенциально могли бы использовать существующие сети дорог и линии связи, и отдаленные районы, которые могли бы выиграть от строительства новой инфраструктуры.
Найденные площадки имеют потенциальную установленную мощность более чем 12000 мегаватт и могли бы генерировать около 50000 гигаватт-часов электроэнергии в год. Посчитав стоимость выработки единицы электроэнергии, KWL смогла выделить наиболее экономичные проекты ГЭС и обнаружила в Британской Колумбии 121 потенциальную площадку, где выработка электроэнергии стоила бы меньше $100 за мегаватт-час.
Учитывая успешный опыт применения инструмента RHAT, KWL продолжит использовать его для помощи другим сообществам, в том числе группам коренного индейского населения, в разработке проектов в области возобновляемых источников энергии для уменьшения зависимости от дизель-генераторов.
