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

ОТЗЫВ официального оппонентастаршего научного сотрудника НИМК ЦАГИ к.т.н.,академика Российской инженерной академии ГРИБКОВА С.В.на диссертационную работу Сибгатуллина А.Р. «Обоснование составаи параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителеймагистральных газопроводов», представленную на соискание ученой степеникандидата технических наук по специальности 05.14.08 –«Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии»1.

Актуальность темы диссертационной работы.Газотранспортные магистрали Единой системы газоснабжения России имеютобщую протяженность более 170 тысяч км. Значительная их часть проходит потерриториям, удаленным от централизованных линий электропередач. Дляэлектроснабжения газораспределительных станций, систем антикоррозионнойзащиты газопроводов и электроснабжения обслуживающих и вспомогательныхпомещений в настоящее время основным автономным источником являютсягенераторные установки на углеводородном топливе, в том числе дизельгенераторы, для бесперебойной работы которых требуется доставка топлива иналичие многочисленного обслуживающего персонала.В то время как газопровод проходит, в ряде случаев, по территориямудовлетворяющим использованию в качестве первичных источников энергииветроустановок и солнечных батарей. В связи с этим возникает проблемаразработки первичных источников энергии для обслуживания газопроводов ивдольтрассовых потребителей, применение которых позволит сократить объемыпотребляемого труднозавозимого, и, следовательно, дорогостоящего дизельноготоплива.

Использование автоматизированных, телеуправляемых ветро-солнечныхэнергетическихкомплексов,позволиттакжесократитьчисленностьобслуживающего персонала и тем самым снизить расходы на электроснабжениевсех вдольтрассовых потребителей энергии. Для разработки таких электроэнергииисточников, прежде всего надо провести классификацию потребителей энергии,как по роду тока, качеству энергии, и потребляемой мощности и на основанииэтогосформулироватьтребованиякпервичнымисточникамэнергии,использующим возобновляемую энергию ветра и солнца.Формирование требований к источникам энергии и структур первичныхисточников с учетом известных математических моделей отдельных входящихпервичных источников, использующих энергию ветра, солнца, а также резервныхдизель-генераторныхигазотурбинныхустановокпозволяетсоздатьматематическую модель всего комплекса электроснабжения вдольтрассовыхпотребителей энергии.

Применение унифицированных источников энергии одноймощности позволяет за счет установки нескольких таких источников наращиватьустановленную мощность первичных источников энергии, использующихвозобновляемую энергию. В связи с этим возникает задача оптимальногопроектирования таких источников с использованием современных методовоптимизации и широким использованием средств вычислительной техники иполучения в результате этого как схемотехнических решений,так иэкономических показателей, удовлетворяющих техническим требованиям кпервичному источнику энергии.Сучётомизложенноговыше,атакженеобходимостисозданияавтоматизированных систем проектирования, создание математических моделей сучетом использования реальных региональных возобновляемых энергетическихресурсов крайне необходимо.

Решаемыезадачи по постановке научной ипрактической значимости и необходимости получения результатов работысомнений не вызывают и весьма актуальны.2. Структура и объём диссертацииТекстдиссертации(иавтореферата)написанграмотно,хорошимтехническим языком. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения,списка литературных источников из 113 наименований, шести приложений (А-Е).Основная часть работы изложена на 129 страницах машинописного текста,содержит 41 рисунков, 10 таблиц. Шесть Приложений, представленных 30страницами машинописного текста, содержат 18 рисунков и 19 таблиц.2Во введении: обоснована актуальность темы диссертации, определены цельи задачи исследований, выделены основные положения работы, имеющиенаучную новизну.В первой главе:Рассмотрены вопросы особенностей электроснабжения вдольтрассовыхпотребителей энергии, проведена впервые классификация потребителей энергиипо роду тока, допустимому отклонению напряжения и частоты, что позволилоразбить всех потребителей энергии на четыре группы (А-Г) и сделать выводы отом, что, несмотря на широкий разброс установленной мощности потребителейэнергии от 10 Вт до 320 кВт, средняя мощность потребителей составляет 5 кВт,97,1% питаются переменным напряжением частотой 50 Гц, 99,2 % потребителейдопускают использование автономных источников энергии в качестве основногоили резервного источника, а 54,5% допускают использование автономногоисточника как основного и единственного.

А так же позволило выделить группыпотребителей по допустимому отклонению частоты питающего напряжения,группу потребителей наиболее целесообразного применения источников на ВИЭ,группу потребителей с возможностью применения источников на ВИЭ сповышенными требованиями по отклонению напряжения и частоты. Наиболеецелесообразными могут быть источники, использующие энергию ветра и солнца.Применение энергии малых ГЭС возможно, но с учетом удаленностигазопроводов от малых рек маловероятно.

На основании обзора литературы,проведенанализопытапримененияветроустановокотечественногоизарубежного производства в системах электроснабжения, а так же солнечныхбатарей и накопителей энергии на аккумуляторных батареях. ЦелесообразностьпримененияВИЭопределяетсявпервуюочередьэкономическойэффективностью.Рассмотрены вопросы развития ВИЭ в мире в период с 1990 по 2013годы исформулированы требования к автономным энергокомплексам на базе ВИЭ дляэлектроснабжения потребителей газовой отрасли.Во второй главе:3Рассмотрены методики обоснования состава и параметров энергокомплексовна основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов.Проведенанализ математическихметодов решенияоптимальныхзадач,установлено, что задача обоснования выбора структур, оптимального состава ипараметров энергетических комплексов на основе ВИЭ относится к классу задачмногокритериальнойоптимизацииснелинейнымимногофакторнымипеременными и зависимости между ними, решение которых выполняетсяметодом инвариантного моделирования и сравнения полученных результатов.Сформулированы требования и допущения для поиска оптимальных решений,среди которых являются: использование данных многолетних наблюдений завозобновляемыми ресурсами, метод отбора энергоустановок по показателямэнергетической,технической и экономической эффективности.

Все этипоказатели, в том числе и стоимость обслуживания и ремонта вводятся в матрицу,описывающую каждый тип энергоустановки, применение которой возможно всистеме электроснабжения газового магистрального хозяйства. Сформулированыцелевые функции и критерии оптимизации энергокомплексов.

Первым уровнемявляется максимальное использование энергии ВИЭ с учетом сезонности иколичества параллельно работающих энергоустановок на ВИЭ. Критериемвторогоуровняявляютсяобъемкапитальныхзатратнасооружениеэнергокомплекса и суммарные экономические показатели при эксплуатацииэнергокомплекса. В качестве третьего уровня оптимизации выступает сравнениепопоказателямLCOEзапланируемыйжизненныйсрокэксплуатацииэнергокомплекса (Levelised Cost of Energy – нормированной стоимостиэлектроэнергии) экономически эффективных вариантов и выборварианта сминимальным значением LCOE за один и тот же период эксплуатации.В разделе 2.3 проведено математическое моделирование энергетическихустановок и накопителей энергии на аккумуляторах, в состав которых входятветроустановки, фотоэлектрические преобразователи - солнечные батареи,дизель- генераторной установки, аккумуляторной батареи, на основании которыхдается математическая модель энергокомплексов с шинами переменногои4постоянного токов.

К системам управления комплексами выдвигаются требованияобеспеченияинтеллектуальностииадаптивности.Приводятсясуточныепочасовые графики нагрузки и выработки энергии ВЭУ и солнечнымиустановками, с учетом которых рассматриваются различные алгоритмы работыэнергокомплексов и приводится математическая модель режимов их работы.Все вышеуказанное, позволило в разделе 2.5 перейти к разработке алгоритмакомпьютерной оптимизации состава и параметров энергетических комплексов наоснове ВИЭ.На первом этапе, которого, анализируются внешние характеристики, графикинагрузок, ресурсы ВИЭ и технические характеристики существующих источниковэнергии с возможностью использования энергии ВИЭ и максимальногозамещения традиционного источника энергии. На втором этапе выбираются видывозобновляемых энергетических ресурсов эффективных в данном регионе, тип,мощность и количество установок на ВИЭ, необходимых для энергообеспеченияобъекта,емкость аккумуляторной батареи, необходимой для эффективногоиспользованияисточника,мощность традиционного источника, схема иподключение источника энергии, тип и количество преобразователей энергии,обеспечивающие необходимое качество энергии – инверторы, стабилизаторынапряжения, конверторы и др.