1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (Ветроэнергетика. Под ред. Д. де Рензо, 1982u), страница 47

Кривая является пологой в области этой точки, так что установленная мощность может быть изменена на несколько сотен киловатт в любую сторону без значительного изменения стоимости энергии, что позволяет иметь значительную свободу в выборе других параметров, таких, как, например, диаметр ветроколеса и минимальная рабочая скорость ветра. Указанное обстоятельство дает проектировщику гибкость в выборе параметров, облегчающую удовлетворение специфических требований потребителей, ограничений по конструкторскому риску, требований по экономическим показателям и по эксплуатации ВЭУ. Выбор систем для предиарительного проекта, который осуществлялся в ходе выполнения оптимизационных расчетов и других количественных и качественных исследований, привел к тому, что для этапа предварительного проекта были приняты ВЭУ с двумя уровнями установленной мощности: меньшей — 500 кВт и большей — 1500 кВт.

ВЭУ мощностью 500 кВт имеет ветроколесо диаметром 45,7 м и оптимальна для участков с )У, =5,4 м/с, ВЭУ мощностью 1500 кВт имеет ветроколесо диаметром 54,9 м и оптимальна для участков с )У„= 8 м/с. Основные характеристики ВЭУ, выбранных для предваритель— ного проекта, приведены ниже. =4599 кат 8 1500 11,5 54,9* 0,03 34 2,8 499 749 Р т бев кят 5,4 500 9,3 45,7 0,03 32 7,0 845 423,1 Среднегодовая скорость ветра, м/с . Установленная мощность, кВт .

Расчетная скорость ветра, м,'с . Диаметр ветроколесв, м, Коэффициент заполнения ветроколеса . Частота вращения ветроколеса, об/мин . Стоимость энергии, цент!(кВт ч) . Удельные капитальные вложения, долл/кВт . Стоимость ВЗУ. тыс. долл.. Коэффициент использования установленной мощности, аа 43 29 * 41сасссабразкасть амбара диаметра встракалсса равным 54.9 и падтверждастсп расчстаыв па усаааню падучспвп минимума станы ств ааергвк, которые была аыпадпепы апасасдстнхп па основе данных прсдаарптедькаса праскта (си.

рас. 5.201. 221 Приспособленность к работе на различных участках состоит вх том, что выбранные ВЭУ могут быть использованы в районах с. Уг=3,6 —:10,7 м/с (рис. 5.21). Линия оптимальных ВЭУ проведена через нанесенные на график аа точки, соответствующие ВЭУ с минимальной стоимостью энергии, для оа данной среднегодовой скорости ветра. ВЭУ мощностью 500 кВт была оптимизирована для $г=5,4 м/с, и,,', га следовательно, соответствующая ей Ф в б линия пересекает линию оптималь- „*' а ных ВЭУ в точке А. Линия ВЭУ мощностью 1500 кВт пересекает ли- а нню оптимальных ВЭУ в точке В при г соответствующей этой ВЭУ проектной (У„= 8 м/с. Значительные области указаш4ых линий настолько близки друг к другу, что выбранные ВЭУ Рис.

5.21. Зависимость стоимосдвух мощностей перекрывают днапа- ти энергии са от Ус: ИМОСти ЭНЕРГИИ МЕНЕЕ ЧЕМ 0,5 /О. та; д р„=бд )ю а — р ВЭУ мощностью 500 кВт может быть кспааьаааанвн абевх установок. использована на участках с )уг( =6,3 м/с, где соответствующая ей линия пересекается с линией ВЭУ мощностью 1500 кВт (точка С), а ВЭУ мощностью 1500 кВт — на участках с $'г)6,3 м/с.

Основной вывод заключается в том, что проекты обеих ВЭУ могут обеспечить соответствие предьявляемым требованиям для участков с широким диапазоном среднегодовых скоростей ветра, охватываииишиим наиболее перспективные области СШЛ. Это означает, что требуются только два типа ВЭУ, которые можно произиооп аоо ООО 6О гп воо иооо гово оооо о ург,ави ча во ва пм Рис.

5.22 Зависимость стоимости'вет- роколеса К, от его диаметра Р дли Игр=8,0 и 5,4 м/с. Рис 5.23. Зависимость стоимости системы передачи вращающего момента Кдр от Рт„. ва чоо Ва гоп мап гаоп аппо а вот еа ао вп а,м Рис. 5.25. Зависимость стоимости опорной конструкции К,д от диаметра ветроколеса /й нри 1'р=8 0 и 5,4 м/с. Рис.

5.24. Зависимость стоимости электрической системы К, от Р„, (дли аон с любой $'„1. водить в условиях серийного выпуска стандартных компонентов, кибеспечииваюшего улучшение зкономических показателей ВЭУ. Стоимость основных систем ВЭУ легко может быть представлена как функция диаметра ветроколеса или установленной мошности в зависимости от того, что является более представительным аргументом для конкретной рассматриваемой системы. Например, стоимость ветроколеса (рис. 5.22) — функция, главным образом, 222 м гпп Е ~ /оо во оа гоо "' гпо - ао е оа ча Дго Е Иоо .во ~ ОО чга 4 Е „-ио в его диаметра, тогда как стоимость системы передачи врашаюшегир момента (рис. 5.23) является в основном функцией установленной.

мошности ВЭУ. Зависимости на графиках рис. 5.22 — 5.27 построены по результатам анализа влияния параметров на стоимость систем, выпол- /а и !ао вп ' оа а ЕО е е д и' ъ 2 ЧП аа Ва Э,м чо га ао вп и,» Рис. 5.27. Зависимость стоимостм энергии с, от диаметра ветроколеса /7 при т'„=8,0 и 5,4 м/с. Рис. 5.26. Зависимость дополнительных капитальных вложений Кд от диаметра ветроколеса Р при Р,= =8,0 и 5,4 м/с. пенного на стадии предварительного проекта, после того как основная часть исследовательских работ была закончена.

Стоимость системы передачи вращающего момента значительно вьцне для низшей из рассматриваемых среднегодовых скоростей ветра, потому что в этом случае оптимальные ветроколеса имеют больший диаметр и меньшую частоту врашения и, следовательно,, создают больпиий вращающий момент. При определении стоимости опорной системы принято, что расстояние от конца опущенной вниз лопасти до поверхности земли составляет 15,2 м для обоих случаев. Стоимость системы управления принята постоянной, не зависяшей от размера ветроколеса н установленной мощности. Система,, описанная ниже, включает только электрические и электронные устройства, которые управляют работой ветроколеса и механизма ориентации, и выполняет функции, связанные с телеизмерением и управлением при аварийных ситуациях.

Тенденции изменений стоимости ВЭУ определены по тенденциям изменений стоимости систем, полученным ранее для параметричесской модели предварительного проекта. Прямые капитальные вложения как функция установленной мощности и стоимость энергии в зависимости от диаметра ветроколеса показаны на рис. 5.20 и 5.27. Видно, что ВЭУ, производяшиие эверпию с минимальной' стоимостью, не обязательно имеют наименьшие удельные капиталь н ые ало жени я.

Требования к ВЭУ н их применению в энергосистемах определяются целью поднять в будущем их роль в производстве электри- ческой энергии. Следовательно, они должны быть экономически ,конкурентоспособными и признаны энергосистемами и обществен- ностью. Кроме того, энергосистемы заботятся и о том, чтобы без затруднений обеспечивались связь ВЭУ с существующими сетями и безопасная и надежная работа. Общественное одобрение будет зависеть, главным образом, от решения вопросов безопасности эксплуатации ВЭУ, соображений экологического характера и от того, как строительство ВЭУ повлияет на месячные счета потреби- телей электроэнергии.

Комплекс вопросов возникает вследствие введения в энерго- системы хорошо видимых издалека ВЭУ. Наиболее важными воп- росами являются принципиальное отношение энергосистем к строи- тельству ВЭУ, организация финансирования и выбора генерирую-, щей структуры энергосистем, федеральные и внутриштатные правила, включая вопросы разрешения строительства ВЭУ и воп- росы безопасности, наконец, воздействие на окружающую среду и одобрение общественности. Прежде эти вопросы подробно не изучались.

Поэтому было вы- полнено предварительное исследование, чтобы получить общие представления об этих проблемах. Большая информация и кон- сультации были получены от энергокомпаний и фирм. Отношение энергосистем к строительству ВЭУ определилось по мнениям двух энергосистем, консультировавших по вопросам пер- спективного использования ВЭУ. Эти энергосистемы резко отлича- ются по взглядам на перспективное развитие.

)х(ог111еаз1 131151)ез ()х)13) представляет собой энергосистему с суммарной мощностью -5500 МВт, включая 1100 МВт атомных станций. Будущее развитие энергосистемы предполагается, главным образом, за счет наращи- вания их суммарной мощности. Со!огайо Брг(паз РцББс ББ1гБез (СЭРА') представляет собой муниципальную энергосистему с мощ- ностью всего 320 МВт. Эта компания имеет электростанции, рабо- тающие на газе, мазуте и угле. Основное проектируемое развитие мощности энергосистемы СЭР(3 будет происходить за счет сжига- ния угля, В ходе дискуссий определены следующие важные факторы, ко- торые могут воздействовать на точку зрения энергосистем относи- тельно строительства ВЭУ в перспективе.

Стоимость топлива является главным фактором; оиа стимули- рует данное научное исследование. Однако проблема стоимости топлива ощущается одними энергосистемами острее, чем другими. .Энергосистемы, которые сильно зависят от жидкого топлива, осо- бенно от импортируемого, ощущают проблему в наибольшей степе- ни. Энергосистемы, использующие ннзкокалорийный сернистый уголь, гидроэнергию и ядерную энергию, оптугцают изменения в стоимости топлива меньше. Наиболее вероятно, что в ближайшем будущем в использовании ВЭУ больше всего будчт заинтересова- ны фермеры. Экологические проблемы, привлекающие внимание обществен- ности, поддерживаемой теперь законом, заставляют энергосисте- '224 мы улучшать защиту от загрязнения воздушной и водной среды и внешний вид энергообъектов. В будущем эти обстоятельства могут препятствовать сооружению экономически оптимальных электростанций.

В связи с остротой этих проблем энергосистемы могут проявлять больше заинтересованности в сооружении ВЭУ, несмотря на их возможные недостатки в части экономики. Модель нагрузки энергосистемы и ее прироста. Энергосистемы считают, что, до тех пор пока не будет сделано значительных достижений в области аккумулирования энергии, главная роль ВЭУ будет заключаться в экономии топлива. При наличии ветра они могут быть подключены к сети и вытеснять энергию электростанций, работающих иа органическом топливе, уменьшая таким образом издержки на топливо. Ценность ВЭУ в этом случае, очевидно, определяется стоимостью сэкономленного топлива и сравнительной эффективностью вытесняемых генерирующих установок. В связи с тем что останов и пуск больших базовых установок, таких, как ядерные реакторы, в принципе недопустимы, ВЭУ будут наименее эффективны как средство экономии топлива в течение периодов минимальных нагрузок.

Наоборот, когда они могут вытеснить энергию наименее эффективных установок, которые вводятся в работу только в периоды пика нагрузки, их использование будет наиболее эффективно. Таким образом, для определения эффективности использования ВЭУ в конкретной энергосистеме необходимо сравнить суточные и сезонные изменения графика нагрузки с моделью суточных и сезонных изменений скоростей ветра.