0754-1-opreview (Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов), страница 2

Использован принцип деления задачи ми огокритери аль ной оптимизации на последовательное решение задач однокритериальной оптимизации. Сформулированы целевые функции и критерии оптимизации, в качестве которых выступают: максимальное использование энергии ВИЭ с учетом ограничений на годовое потребление электроэнергии и количество установок (первый уровень оптимизации), меньшие суммарные дисконтированные затраты энергокомплекса на основе ВИЭ за заданный планируемый срок окупаемости по сравнению с суммарными дисконтированными затратами традиционной системы электроснабжения (второй уровень оптимизации), минимальное значение нормированной стоимости электроэнергии ЕСОЕ на протяжении всего жизненного цикла (третий уровень оптимизации). В зависимости от цели формирования системы электроснабжения вдольтрассовых потребителей (достижение максимального значения показателей эффективности при заданных ограничениях в виде затрат, либо достижение минимума затрат при заданных значениях показателей функционирования), автором реализован алгоритм решения, в котором поиск оптимального решения осуществляется с учетом третьего уровня оптимизации, либо заканчивается на втором уровне, что также придает универсальность использованию разработанной методики.

Для определения параметров, необходимых для количественного сравнения различных типов энергетических установок при оптимизации варианта состава и параметров оборудования энергокомплекса по рассмотренным критериям, автором разработана математическая модель режимов работы энергокомплекса с учетом математических моделей ветроэлектрической установки, солнечного фотоэлектрического модуля, дизель-генераторной установки и электрохимического аккумулятора. Модель режимов работы позволяет осуществлять расчеты параметров в зависимости от любого из возможных вариантов соотношений мощности ВИЭ, мощности нагрузки и емкости аккумуляторной батареи в рассматриваемый момент времени, который может иметь любой интервал при наличии соответствующей исходной информации за этот интервал.

Режимы работы оборудования в модели выбраны таким образом, чтобы осуществлялось наиболее полное использование энергии ВИЭ с учетом накопления в аккумуляторной батареи, а режим работы дизель-генератора был близок к оптимальному по нагрузочной характеристике. Разработан алгоритм оптимизации состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ с подробным описанием блок-схемы, отражающей последовательность оптимизационных расчетов. В етьей главе представлено обоснование состава и параметров энергокомплекса для потребителей электроэнергии строящегося магистрального газопровода в Республике Саха (Якутия). Приведена характеристика потребителей объекта электроснабжения, выполнена оценка ветроэнергетических ресурсов и ресурсов солнечной энергетики в предполагаемом районе строительства энергокомплекса.

Обоснование состава и параметров энергокомплекса выполнено по двум вариантам с помощью разработанной двухуровневой системы расчетов: по усредненным показателям и по достоверной детализированной исходной информации. Поиск оптимального варианта состава энергокомплекса по усредненным показателям реализован в М1сгозой Ехсе1 стандартным средством «Поиск решения» с помощью метода эволюционного поиска решения.

Для детализированного варианта расчетов разработана имитационная динамическая модель режимов работы энергокомплекса в пакете блочномодульного визуального моделирования Япш1пй 8 матричной системы МАТ1.АВ К2013Ь. Приведены результаты моделирования графика нагрузки, скорости ветра, поступления солнечной радиации, генерации электрической энергии соответствующими типами энергоу стан овок, а также значения напряжения на аккумуляторе и уровня емкости аккумуляторной батареи при заряде и разряде батареи. В обоих случаях в состав комплекса вошли фотоэлектрические модули, дизель-ген ераторная установка и аккумуляторная батарея, однако их параметры, такие как: мощность ДГУ, емкость и напряжение АБ, количество ФЭМ, различны.

Выполненное в конце главы сравнение результатов расчетов показало, что оптимизационные расчеты с имитационным моделированием позволили снизить мощность резервного источника питания с 6 кВт до 4 кВт (выбран другой тип Д У, как более эффективный при данных режимах), снизить емкость и уменьшить количество элементов в АБ с 30 шт. до 8 шт. (оптимизированы емкость и напряжение АБ), увеличить выработку электрической энергии ФЭМ с единицы площади поверхности (оптимизировано расположение ФЭМ относительно горизонта и сторон света), улучшить показатели экономической эффективности энергокомплекса, а именно: снизить нормированную стоимость электроэнергии на 9,2 % и повысить ЧДЦ в сравнении с традиционными вариантами электроснабжения на 30,7 %.

В связи с чем, сделан вывод об ограничении области применения усредненных показателей и возможности их использования только для оценочных расчетов. По итогам исследования сформулированы выводы о достижении поставленной цели и решении соответствующих задач, отраженные в заключении. В целом диссертационная работа и автореферат написаны технически грамотным языком, хорошо оформлены.

Содержание автореферата в полной мере отражает основные положения и идеи диссертации, о чем свидетельствуют основные выводы по главам и заключение по работе. Работа достаточно содержательна, имеются ссылки на заимствованные источники, а также материалы работ, выполненные Сибгатуллиным Артуром Ришатовичем самостоятельно и в соавторстве. Аггробацшг результатов исс гедовггиил и полногггп публикаций Основные положения диссертационной работы докладывались на 10 научно-практических конференциях, в том числе международного уровня, а также на заседании специализированного Научного совета СанктПетербургского Научного Центра РАН по проблемам ВИЭ и на заседании секции «Энергетика» Научно-технического совета ПАО «Газпром». Результаты исследований опубликованы в 16 печатных работах, которые в полной мере отражают материалы диссертационных исследований, в том числе в 7 статьях в научных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК РФ, а также в 1 издании, входящем в международные наукометрические базы Ясорцз и %о$.

Личньгй вклад автори в решение проблемы не подлежит сомнению. Он заключается в выполнении расчетно-теоретических исследований, в разработке методики комплексного обоснования оптимального состава и параметров оборудования энергокомплекса на основе ВИЭ, алгоритма решения задачи многокритериальной оптимизации большой размерности, имитационной динамической модели режимов работы энергокомплекса, проведении численного моделирования и оценке результатов численных исследований, формулировке рекомендаций и заключений, определяющих практическую значимость и научную новизну работы. Зпмечпния гго дассертггггионнойрнопте: 1.

В главе 1: в разделе 1.1 анализ опыта зарубежных компаний по электроснабжению вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов представлен не в полной мере; в разделе 1.2 анализ современного состояния возобновляемой энергетики в мире проведен только до 2013 года; в разделе 1.3 требования к энергетическим комплексам на базе ВИЭ в ряде случаев представлены слишком общими, не конкретными и не структурированными. В дальнейших исследованиях их рекомендуется конкретизировать, например, указать допустимые расстояния расположения источников до потребителей, привести конкретные схемные решения и т.д., а также изложить в зависимости от видов используемых возобновляемых источников в составе энергокомплекса. 2, В главе 2: в разделе 2.2 при постановке задачи оптимизации математическое выражение ограничений (10) является пределом целевой функции 19), что не совсем корректно и требует пояснений; в разделе 2.3 на странице 49 указано, что в качестве резервного источника в энергокомплексе могут использоваться газопоршневые и газотурбинные электроагрегаты, обладающие большим ресурсом, чем ДГУ.

А ввиду наличия природного газа в магистрали, исключаются затраты на периодический дорогостоящий завоз дизельного топлива. В дальнейшем же в работе рассматривается только ДГУ и ее математическая модель в качестве резервного источника, что представляется недостаточно обоснованным. 3. Неясно, какова погрешность разработанной имитационной модели режимов работы энергокомплекса, с помощью которой осуществляются оптимизационные расчеты параметров. Отсутствуют экспериментальные исследования, подтверждающие достоверность результатов численного моделирования.

Текст диссертации содержит некоторое количество погрешностей и неточностей, не затрудняющих общее понимание сути работы. Сделанные замечания не снижают общей положительной оценки проведенных исследований. Заключепие В целом диссертационная работа Сибгатуллина Артура Ришатовича представляет собой завершенное научное исследование, в котором обоснована необходимость решения возникшей в системе эксплуатации вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов энерго-технической задачи, сформулирована вытекающая из нее научная задача, при решении который получены новые научные результаты и выработаны рекомендации по их применению, имеющие важное значение не только для экономики отрасли, но и общегосударственное значение. Сделан существенный вклад в совершенствование научно-методического аппарата, позволяющего снизить затраты на энргоснабжение вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов при обеспечении требуемого уровня качества энергоснабжения при использовании ВИЭ.