06ff-2-opreview (Методология оптимизации параметров микрогенерирующих энергокомплесов на основе возобновляемых источников энергии)

ОТЗЫВ официального оппонентана диссертацию Велькина Владимира Ивановича«Методология оптимизации параметров микрогенерирующихэнергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии»,представленную на соискание ученой степени доктора технических наукпо специальности 05.14.08 – энергоустановки на основе возобновляемыхисточников энергииПредставленнаядиссертацияпосвященарассмотрениюмикрогенерирующих комплексных систем на основе возобновляемыхисточников энергии (ВИЭ).

Отличительной особенностью данной работыявляется использование ВИЭ в различных сочетаниях для повышениянадежности в энергоснабжении потребителей. Перед диссертантом стояладостаточно сложная задача предложить и реализовать подходы копределению оптимальных сочетаний различных компонент возобновляемыхисточников для данной местности с учетом климатических условий иместного потенциала ВИЭ. Сложность поставленной задачи была во многомсвязана с многофакторностью и стохастическим характером поступленияэнергии от основных возобновляемых источников.

Автор диссертацииприменил для решения данной задачи метод «выпуклой оптимизации»,который ранее успешно был использован при анализе доходностиинвестиций в банковской сфере. Большое внимание в работе уделенопрактическому использованию различных сочетаний ВИЭ в условияхСреднего Урала, что позволило диссертанту определить оптимальныесоставы и режимы работы ВИЭ для данного региона, а также проверитьпредложенные подходы и выводы разрабатываемой расчетной модели.Актуальность темы диссертационной работы обусловлена все болееактивным применением возобновляемых источников во всем мире в связи спрогрессом в их развитии и снижением стоимости получаемой энергии сиспользованием ВИЭ. Большую роль в успешном развитии технологийвозобновляемых источников энергии играет экологический аспект.Использование ВИЭ, как правило, наносит существенно меньшей уронокружающей среде по сравнению с традиционными топливнымиисточниками энергии.

Для России с учетом ее большой площади иотсутствием на 70% территории страны централизованных источниковэнергии, низкой плотности населения огромных регионов развитие ВИЭ ужесегодня может дать экономический эффект и повышение качества жизнизначительной части населения. Многофакторность и стохастичностьэнергопоступлений от ВИЭ требуют развития научно обоснованных методикдля эффективного внедрения комплексов возобновляемых источников,повышения надежности и снижения их стоимости для потребителей.Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, спискалитературы и приложений.1Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований,приведены темы, проекты и гранты, в рамках которых выполнялась даннаяработа.

В качестве цели диссертации формулируется следующая: «разработкаметодологии применения комплексных микрогенерирующих систем срасширенным рядом ВИЭ и определение оптимального составаоборудования возобновляемых источников энергии для удаленныхдецентрализованных объектов на основе метода выпуклой оптимизации».Определены основные задачи работы, ее научная новизна, объектисследований, практическая ценность, указана апробация работы в докладахна научных конференциях и публикациях. В результате анализапредшествующих работ с использованием нескольких компонент ВИЭделается вывод, что в них проводится технико-экономический анализ сучетом первых моментов (средних значений), а не рассматриваются болеевысокие моменты, которые важны при учете стохастических процессоввыработки энергии возобновляемыми источниками.

Проводится аналогиямежду оценкой финансовых рисков при определении доходности различныхакций и оценкой вероятности получения энергии от различных видов ВИЭ. Врезультате диссертант делает заключение, что подобие процессов позволяетприменить метод выпуклой оптимизации при наличии рисковых ибезрисковых источников в финансовой сфере при оптимизации оборудованиямикрогенерирующих систем ВИЭ.В первой главе проводится обзорный анализ развития ВИЭ в мире и вРоссии. Из этого анализа следует, что в России планируется производить к2020 г 4.5%, а к 2030 г. – 7% электроэнергии с использованием ВИЭ.Основной вклад в энергообеспечение возобновляемыми источниками вРоссии должно дать использование биомассы и ветрогенерация.

В настоящеевремя комплексы ВИЭ, как правило, однокомпонентные и представленыветрогенерирующими фермами, солнечными электрическими станциями,геотермальными ТЭС и ГеоЭС. Имеется ограниченный опыт примененияветро-дизельных и ветро-водородных станций. Рассматривается советский ироссийский опыт по расчету и применению комбинированных установокВИЭ. Делается вывод, что проводимые ранее работы не в полной мереучитывали стохастический характер поступления энергии и местныеклиматические условия. Отмечается, что сдерживает развитие ВИЭ в Россииявляется высокая стоимость для потребителей оборудованияВИЭ, однако сувеличением стоимости энергоресурсов применение ВИЭ становится всеболее экономически целесообразным. Выполнен анализ энергообеспеченияСвердловской области. 30% электрических сетей области требует замены,что влечет за собой финансовые затраты.

В десятках населенных пунктовСвердловской области нет централизованного энергоснабжения, населениевынуждено использовать дизель-генераторы. Делается вывод, что дляповышения эффективности и надежности энергообеспечения удаленныхдецентрализованных объектов в качестве альтернативы могут бытьприменены системы с расширенным составом различных ВИЭ. В концеглавы делаются выводы и ставятся задачи на проведение исследований.2Во второй главе диссертант привел предложенные им классификациимикрогенерирующих систем (МКС) на основе ВИЭ.

По замещениюмощности все МКС разделены на 5 классов, начиная от систем с эстетикодекаративными функциями (5% от требуемой мощности) до систем сполного покрытия. Такая классификация представляется удобной дляопределения функции системы и примерного уровня затрат потребителя.Вводится еще одна классификация по количеству используемыхвозобновляемых источников в микрогенерирующей системе. С увеличениемколичества ВИЭ или ранга системы возрастает ее надежность, появляетсявозможность снизить мощность безрискового источника, в качестве которогорассматривается дизель-генератор. Однако при повышении ранга системынаблюдается значительный рост ее стоимости, поэтому необходимаматематическая модель оптимизации оборудования. В качестве причин, покоторым актуально использовать в России комплексные системы ВИЭ,определеныследующие:протяженностьтерритории,удаленностьпотребителей от центролизованных сетей, необходимость обеспечениятопливом на продолжительный период («Северный завоз»), низкая плотностьнаселения в удаленных районах, необходимость повышения качества жизнинаселения, низкий уровень доходов.

При разработке математической моделиоптимизации оборудования МКС ВИЭ в качестве критерия выбираетсяминимизация дисперсии стоимости энергии, вырабатываемой МКС вединицу времени. С этой целью используется теория Шарпа-Марковицарисковых портфельных инвестиций и подход Дж. Тобина для рисковых ибезрисковых инвестиций. Составлены и описаны программные модули,проведено решение задачи для оптимизации и климатических условий г.Екатеринбурга. Выполнено сравнение результатов расчетов стоимостиполучаемой энергии для разного состава МКС ВИЭ с экспериментальнымиданными, полученными при эксплуатации «Энергоэффективного дома».Проведен анализ компьютерных программ, используемых для расчета ВИЭ,Отмечены их достоинства и недостатки.В третьей главе описана реализация проекта перестройкизаброшенного объекта сельхоз.

назначения в «Энергоэффективный жилойдом», оснащенный комплексной системой энергообеспечения на базенетрадиционных и возобновляемых источников энергии. В результатевыполненных тепловых расчетов определены потери тепла на отопление ивентиляцию квартир и общие мощности систем отопления. Дом имеет 8квартир с близкими характеристиками ограждающих конструкций, но сразличным набором ВИЭ, покрывающих от 5 до 15% установленноймощности энергопотребления.Дом стал своеобразным полигоном испытанияразличного оборудования ВИЭ и проверки предложенной диссертантомматематическоймоделиопределенияоптимальныхнаборовмикрогенерирующих систем на основе ВИЭ.

Особенности региона, гдепостроен «Энергоэффективный дом» заключаются в высоких значенияхградусо-суток отопительного периода,низких среднестатистическихпоказателях солнечнойинсоляции и скоростей ветра, поэтому для3повышения эффективности использования ВИЭ особое внимание былоуделено снижению тепловых потерь через ограждающие конструкцииздания. С целью уменьшения тепловых потерь использовались результатытепловизионных обследований ограждающих конструкций.В четвертой наиболее большой по объему части диссертантанализирует потенциал ВИЭ Свердловской области и приходит к выводу, чтоон составляет 10% от выработки энергии в области за счет традиционныхисточников энергии. Далее последовательно рассматриваются различныевиды ВИЭ, их потенциал в Свердловской области, примеры наиболееэффективногопримененияоборудования,использованиемодели,предложенной в диссертации для определения состава МКС ВИЭ.