Диссертация (Исследование ресурсов ветровой и солнечной энергии республики Армения и разработка рекомендаций по повышению их эффективности)

Национальный исследовательский университет «МЭИ»На правах рукописиПогосян Армен ВоваевичИССЛЕДОВАНИЕ РЕСУРСОВ ВЕТРОВОЙ И СОЛНЕЧНОЙЭНЕРГИИ РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ, И РАЗРАБОТКАРЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИХ ЭФЕКТИВНОСТИСпециальность: 05.14.08«Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии»Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., проф., Цгоев Руслан СергеевичМосква – 2014г.1ОглавлениеВВЕДЕНИЕ61. АНАЛИЗ ТОПЛЕВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА (ТЭК) ИФИЗИКО-ГЕОГРОФИЧЕСКОЙ ХАРАКТИРИСТИКИ АРМЕНИИ.111.1.

Общие сведения о ТЭК Армении111.1.1. Структура электроэнергетической системы Армении111.1.2. Тепловые электростанции121.1.3. Атомная электростанция131.1.4. Гидроэлектростанции141.1.5. Передача и распределение электроэнергии161.1.6. Техническое состояние электросистемы171.1.7. Технологические потребности171.2. Общая физико-географическая характеристика РеспубликиАрмения191.2.1. География191.2.2. Рельеф191.2.3. Водные ресурсы на территории Армении211.2.4.

Реки на территории Армении221.2.5. Равнины Армении241.2.6 Информация об осадках на территории РА по БД "Кадастр"27Выводы по первой главе292. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЛОВОГО ВЕТРОВОГО ПОТЕНЦИАЛАРЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ (РА) ПО КАДАСТРОВЫМ И НАЗЕМНЫММЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ И АЭРОЛОГИЧЕСКИМ БАЗАМ ДАННЫХСТАНЦИЙ НА ВЫСОТЕ 10, 20, 40 И 50М302.1. Информационное обеспечение3022.1.1. Современное информационное обеспечение по ветровым ресурсам 302.2. Краткое описание БД "Кадастр" и СБД по климатическимхарактеристикам ветра312.2.1.

Базы данных "Кадастр"312.2.2. СБД "Погода России"312.2.3. СБД "Расписание погоды"322.2.4. Глобальная метеорологическая СБД "NASA SSE"332.3. Сеть метеорологических станций территории Республики Арменияпо БД “Кадастр” и другим СБД342.4. Расчёт основных энергетических характеристик ветра на площадкахметеорологических станций РА2.4.1. Методика расчёта37372.4.2. Основные энергетические характеристики ветра на площадкахметеорологических станций РА392.4.3. Сравнение среднемноголетних и годовых вариаций скорости ветра поБД "Кадастр" и СБД "NASA SSE"392.4.4.

Сопоставление БД "Кадастр" с СБД "Погода России" и СБД"Расписание погоды"2.5. Вертикальный профиль скорости ветра44472.5.1. Сеть метеорологических территории Республики Армения по БД“Кадастр” и другим СБД472.5.2. Основные энергетические характеристики ветра на площадкахаэрологических станций РА482.6. Карты распределения по исходным метеорологическим даннымсреднемноголетней скорости ветра и удельной мощности на территорииРА4932.7.

Карты распределения по исходным аэрологическим даннымсреднемноголетней скорости ветра и удельной мощности на территорииРА552.8. Годовые и суточные вариации скорости ветра612.8.1. Годовые вариации скорости ветра612.8.2. Типовые характерные кривые годового хода скорости ветра652.8.3. Многолетняя повторяемость направлений ветра682.9.4. Валовой ветровой потенциал РА по данным метеорологическихстанций на высоте 10 м75Выводы по второй главе773. МЕТОДИКА ВЫБОРА ВЕТРОУСТАНОВКИ, ПОВЫШЕНИЕЭФЕКТИВНОСТИ ВЭУ РЕГУЛИРОВАНИЕМ УГА УСТАНОВКИЛОПОСТЕЙ ВЕТРОКОЛЕСА И АКУПАЕМОСТЬ ВЭУ783.1.

Методика выбора ветроустановки783.2. Повышение эффективности ВЭУ823.3 Возможные варианты практической реализации1033.3.1 Статика1043.3.2 Динамика1053.4 Окупаемость ветроэнергетической установки ''Радуга-1'' сиспользованием системы автоматa прекоса и без него106Выводы по третей главе1164. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЛОВОГОСОЛНЕЧНОГО ПОТЕНЦИАЛА РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ ПОКАДАСТРОВЫМ И ДРУГИМ СБД1174.1.

Информационное обеспечение1174.1.1. Современное информационное обеспечение по солнечным ресурсам11744.1.2. Кадастровые базы данных по солнечному излучению РА1184.1.3. БД "Климат ССР" по солнечному излучению РА1184.1.4. Глобальная метеорологическая СБД "Metеonorm", версия 7.01194.1.5. База климатологических данных "NASA SSE": методы получения ипредставления данных1194.2. Сравнительный анализ и определение солнечного потенциала РА 1234.3. Расчёт солнечного потенциала РА по СБД "Metеonorm"1304.4 Карты распределения среднемноголетней СР на территории РА142Выводы по четвертей головеЗАКЛЮЧЕНИЕСписок литературы143144145ПРИЛОЖЕНИЕ150Приложение А151Приложение Б1585ВВЕДЕНИЕПо официальным данным в Армении в 2011 году было произведено 7,4млрд кВт⋅ч электроэнергии, стоимость электроэнергии составляла 30 драмовза 1 кВт⋅ч; доля Армянской АЭС в общей генерации составила около 40 % (2461 658 858 кВт·ч).

Сегодня стоит вопрос остановки действующего блокаАрмянской АЭС (400МВт) и замещения его новым реактором в 1000 МВт.Стоимость строительства нового блока Армянской АЭС составит около$5-6 млрд. Россия готова профинансировать 35% от стоимости проекта построительству нового энергоблока Армянской АЭС (ААЭС).Если учесть, что необходимы также дополнительные средства длявывода станции из эксплуатации и остановки, для ежегодной закупки изагрузки топливом, транспортировки нового и отработанного топлива ихранения отходов, можно ожидать, что этот тариф по сравнению сдействующим многократно увеличится и значительным грузом ляжет наплечи потребителей.Необходимо отметить, что в настоящее время Армения имеет излишекгенерирующих мощностей, которые могут удовлетворить как сегодняшнийспрос, так и возможный 20-30% рост потребления.

В то же время околополовины генерации, напомним, приходится на Армянскую АЭС. Сегоднятрудно спрогнозировать, каким будет спрос на электроэнергию в Армениичерез 5-10 лет, когда в любом случае придется закрывать действующую АЭС,но ожидать, что развитие экономики обеспечит значительный ростпотребления, не приходится. Таким образом, в ближайшие 10 лет Армениядолжна иметь возможности по замещению необходимой годовой генерациине менее 3,5 млрд кВт/ч. Такую генерацию можно обеспечить какстроительством новой АЭС, так и введением в строй 5-го блока РазданскойТЭС(дляместногорынка),атакжечастичнымиспользованиемвозобновляемых источников энергии — таких как ветровая и солнечная.6Особое значение для обеспечения стабильного развития РеспубликиАрмения (РА) имеет повышение степени независимости ее собственнойэнергосистемы. В условиях Армении это означает сокращение зависимостиот импортируемого топлива, что в свою очередь положительно скажется наплатёжномбалансеАрмении,повышенииеебезопасностииконкурентоспособности на международной арене.Не менее важен и вопрос выявления собственного потенциалавозобновляемой энергии и его эффективного использования в экономике.

Вработе анализируются ветровые и солнечные энергетические потенциалы.Валовой ветровой потенциал РА на высоте 10м по сделанным расчетомсоставил 1538,3 млрд. кВт∙ч, около 10% которых экономически возможно дляиспользования путём строительства сетевых ветроэлектростанций (ВЭС).Стоимость инвестиционных проектов по строительству ВЭС в Армениисоставляет около $2,2 млн на 1 МВт установленной мощности. Такимобразом, строительство ВЭС общей мощностью 1000 МВт обойдется в $2,2млрд.

Другими словами, замещение только той части генерации, котораясегодня обеспечивается Армянской АЭС, может обойтись в $2,2 -2,5 млрд.Конечно, при высокой доле производства электроэнергии на ВЭС возможнынекоторыетехническиепроблемы,связанныесдиспетчированиеммощностей и производством электроэнергии при отсутствии развитыхрегиональных сетей, однако практика тех стран, где доля ВЭС в общейвыработке составляет более 20%, показывает, что технические решениявозможны.Положительные факторы, которые может предложить развитиеальтернативной энергетики в Армении:- экологически чистое и безопасное производство электроэнергии;- распределённые по территории генерирующие станции;- независимая от импортируемого топлива и международных ценэнергетика;7- отсутствие необходимости использования воды (например, длясистем охлаждения реакторов) при производстве электроэнергии;- энергетическая безопасность и диверсификация генерирующихмощностей.Всеэтифакторыскомпенсируютнаселениюигосударствупривлекательный для инвесторов тариф на производство электроэнергиивозобновляемыми источниками энергии (ВИЭ).Необходимо отметить, что сегодня ветроэнергетика во многих странахконкурирует с атомной энергетикой.

Это объясняется тем фактом, чтонеобходимые затраты на повышение безопасности, уменьшение рискавозможных, даже незначительных воздействий на здоровье населения изагрязнение окружающей среды, а также политика страхования делаютсебестоимость вырабатываемой на АЭС электроэнергии высокой.Такимобразом,наличиевАрмениизначительноговетроэнергетического и солнечного потенциала (особенно для горячеговодоснабжения и комбинированного отопления), других возобновляемыхисточников энергии, а также огромные возможности энергосбережения иэнергоэффективности дают повод для переосмысления стратегии развитияэнергетики в Армении и поиска возможных альтернативных, болеебезопасныхрешений,разработкиивнедрениясоответствующейгосударственной политики.

Через 5-10 лет нам так и так придётся платитьвысокий тариф на электроэнергию - так лучше платить за безопасную инезависимую энергетику.ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:Исследование и расчёт потенциала возобновляемых источниковэнергии (ВИЭ) Республика Армения (РА) – энергии ветра, энергии солнца, иразработка рекомендаций по повышению их использования; сравнительныйанализ результатов расчётов, указанных ВИЭ с использованием открытых8специализированых баз данных СБД "Погода России", "Расписание погоды","Справочник по климату СССР", "NASA" и "Metеonorm" с БД "Кадастр" РА.Исследованиеустановкиповышениялопастейэффективностиветроколеса.ВЭУРазработкарегулированиемметодикиуглавыбораветроэнергетической установки (ВЭУ) в рассмотренной местностиОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:1.