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

УТВЕРЖДАЮ^Проректор по научной работе^ t * f ЙоС'Й^^ГБОУ ВО «Национальный^ ^ ^ ^ Д | ^ ^ е 2 й в а т е л ь с к и й университет «МЭИ»ч1°°//•tдоктор технических наук, доцент^CtU?В.К. Драгунов2019 г.ОТЗЫВведущей организации - Федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего образования «Национальныйисследовательский университет «МЭИ» на диссертационную работуСибгатуллина Артура Ришатовича «Обоснование состава и параметровэнергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителеймагистральных газопроводов», представленную к публичной защите вдиссертационный совет Д 212.229.17 при ФГАОУ ВО «СанктПетербургский политехнический университет Петра Великого» насоискание ученой степени кандидата технических наук по специальности05.14.08 - Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии1.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯВозобновляемая энергетика приобретает в последние годы все болееширокую популярность в различных отраслях ТЭК, вызванную насущнойнеобходимостью, и газовая отрасль - не исключение.Удаленность от центров питания и электрических сетей, а также сложныегеографические условия прохождения трасс магистральных газопроводовприводят к рассмотрению вопросов использованиявозобновляемыхисточниковэнергиидляпитаниявдольтрассовыхпотребителейэлектроэнергии. Однако для эффективного и экономически оправданногоиспользования ВИЭ требуется комплексный подход с оценкой ресурсов ВИЭ,предполагаемых к использованию, с выбором наиболее подходящих видовисточников, выбором состава и параметров энергетических установок вэнергокомплексе, как на основе ВИЭ, так и на основе традиционных видовтоплива,аккумуляторныхбатарей,атакжесхемыподключенияэнергоисточников в энергокомплексе с учетом требований по надежности икачеству питания потребителей.

В настоящее время подобная методикаобоснования состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для2вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов по критериямэнергетической и экономической эффективности отсутствует.Тема диссертационной работы, избранная Сибгатуллиным АртуромРишатовичем, отвечает современным тенденциям развития автономных системэлектроснабжения с использованием ВИЭ и является, несомненно, актуальной.2. НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВНаучная новизна работы заключается в следующих положениях:1. Впервые разработана методика комплексногообоснованияоптимального состава и параметров оборудования энергокомплекса на основеВИЭ по критериям энергетической и экономической эффективности дляэлектроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов,позволяющая определять состав и параметры энергоустановок на основе ВИЭи традиционных энергоносителей,а также накопителейэнергии,оптимальных для конкретных географических и климатических условий исостава, характеристик и режимов работы потребителей.2.

Впервые предложена классификация вдольтрассовых потребителеймагистральных газопроводов по требованиям к качеству питающегонапряжения и надежности электроснабжения.3. Для поставленных в работе условий, принятых критериев иограничений разработан новый эффективный алгоритм решения задачимногокритериальной оптимизации большой размерности, позволяющийполучить единственное точное решение.4. Разработана оригинальная расчетная имитационная модель,позволяющая моделировать в заданных единичных интервалах временипроцессыпоступления,преобразования,выработки,накопленияипотребления энергии и оптимизировать с учетом данных процессов состав ипараметры оборудования энергокомплекса.3. СТЕПЕНЬ ОБОСНОВАННОСТИ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ,ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙОсновные научные положения, выводы и рекомендации отражены взаключении диссертации.В первом выводе сообщается, что вдольтрассовые потребителимагистральных газопроводов классифицированы, по требованиям к качествупитающего напряжения и надежности электроснабжения.

Классификацияпозволяет выделить из всех вдольтрассовых потребителей газотранспортногопредприятияпотребителей,длякоторыхприменениеавтономного3энергокомплекса на основе ВИЭ является наиболее целесообразным, а такжепотребителей, для которых обеспечение заданных показателей качествавырабатываемой электроэнергии потребует дополнительных мероприятий ссоответствующими затратами.Вывод достоверен и имеет новизну в части введения новойклассификации вдольтрассовых потребителей.Во втором выводе сообщается, что разработаны технические требованияк автономным энергокомплексам на базе ВИЭ для электроснабженияпотребителей газовой отрасли, учитываемые при обосновании состава ипараметров энергокомплекса с помощью разработанных алгоритмов иметодики.Вывод имеет декларативный вид и не требует подтверждений.В третьем выводе сообщается, что разработана математическая модельрежимов работы энергокомплекса, с помощью которой определяютсяпараметры, необходимые для количественного сравнения различных типовэнергетических установок при оптимизации состава и параметровоборудования энергокомплекса.

Модель позволяет осуществлять расчетыпараметров энергокомплекса в зависимости от любого из возможныхвариантов соотношений мощности ВИЭ, мощности нагрузки и емкостиаккумуляторной батареи в рассматриваемый момент времени t, который можетиметь любой интервал при наличии соответствующей исходной информации заэтот интервал.

Режимы работы энергокомплекса в модели выбраны такимобразом, чтобы осуществлялось наиболее полное использование энергии ВИЭс учетом накопления в аккумуляторной батарее, а режим работы дизельгенераторной установки был близок к оптимальному.Вывод имеет декларативный вид и не требует подтверждений.В четвертом выводе сообщается, что разработаны методика и алгоритмымногоуровневой оптимизации состава и параметров энергокомплекса на основеВИЭ для вдольтрассовых потребителей по критериям энергетической иэкономической эффективности, позволяющие оптимально выбрать установкина основе ВИЭ, аккумуляторную батарею, традиционный источник питания,преобразователиэлектрическойэнергииисхемуподключенияэнергоисточников в энергокомплексе.

Разработанная методика в полной мереотвечаеттребованиям,предъявляемымкформированиюсистемэлектроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов,и позволяет гибко подходить к обоснованию оптимального варианта взависимости от того, какому показателю отдано предпочтение: минимальныйсрок окупаемости, наибольшая энергетическая эффективность или минимум4финансовых затрат на протяжении расчетного периода эксплуатации.Вывод достоверен и имеет новизну в части введения новой методикиобоснования состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ длявдольтрассовых потребителей.В пятом выводе сообщается, что на основе предложенной методики иалгоритмов оптимизации разработан алгоритм расчета оптимальныхпараметров и состава энергокомплекса на основе ВИЭ, позволяющий получитьединственное точное решение с наименьшими ресурсными и временнымизатратами на вычисление.

Алгоритм реализован в двухуровневой системерасчетов: по усредненным показателям и по достоверной детализированнойинформации по поступлению ресурсов ВИЭ и режимам работы и нагрузкепотребителей. Выбор средства решения определяется условиями постановкизадачи и требованиями, предъявляемыми к результатам ее решения.Вывод имеет декларативный вид и не требует подтверждений.Шестой вывод декларирует положение о том, что для детализированноговарианта расчетов разработана имитационная динамическая модель режимовработыэнергокомплексавпакетеблочно-модульноговизуальногомоделирования Simulink 8 матричной системы MATLAB R2013b.Вывод имеет декларативный вид и не требует подтверждений.В седьмом выводе сообщается, что разработаннаяметодикаапробирована на примере обоснования состава и параметров энергокомплексадля потребителей электроэнергии крановых узлов строящегося магистральногогазопровода в Республике Саха (Якутия).

Выполнено технико-экономическоеобоснование автономного энергокомплекса, состоящего из двадцатифотоэлектрических модулей 185 Вт, одной дизель-генераторной установки4 кВт и аккумуляторной батареи 380 А-ч, 24 В. Коэффициент замещениятрадиционного ресурса составляет 29 %, капитальные затраты на 25 % меньше,чем для традиционной автономной системы электроснабжения, LCOE = 19,68руб./кВт-ч.Вывод соответствует действительности, достоверен и подтверждаетсярезультатами исследований.Полученные результаты и выводы характеризуются внутреннимединством, находятся в логической взаимосвязи.Достоверностьрезультатовподтверждаетсяиспользованиемвисследовании известных и широко апробированных методов решенияоптимизационных задач с использованием известного математическогоаппарата,адекватностьюиспользуемыхматематическихмоделей,обоснованностью принятых допущений, высокой сходимостью теоретически5рассчитанныхданныхсданными,полученнымиврезультатеэкспериментальных исследований, апробацией результатов исследований.4.

НАУЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙРАБОТЫНаучная ценность работы заключается в следующих положениях:- методикеобоснованиясостава и параметровоборудованияэнергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителеймагистральных газопроводов по критериям энергетической и экономическойэффективности;- классификациивдольтрассовыхпотребителеймагистральныхгазопроводов по требованиям к качеству питающего напряжения и надежностиэлектроснабжения;- математической модели режимов работы энергокомплекса на основевременной функции, определяющей перераспределение потоков энергии всистеме и использование конкретного источника питания в каждый моментвремени;- методе формирования оптимального подмножества элементов,входящих в рассматриваемую систему, для сокращения числа анализируемыхвариантов системы по критерию энергетической эффективности;- алгоритме трехуровневой оптимизации состава и параметровоборудования энергокомплекса, позволяющем получить результат взависимости от предпочитаемого показателя: минимальный срок окупаемости,наибольшая энергетическая эффективность или минимум финансовых затратна протяжении расчетного периода эксплуатации.Практическая ценность работы заключается следующих положениях:- технических требованиях к автономным энергокомплексам на базеВИЭ для электроснабжения потребителей газовой отрасли;- двухуровневой системе расчетов, позволяющей определять состав ипараметры оборудования энергокомлпекса в условиях неполной исходнойинформации по наличию ресурсов ВИЭ и характеристикам потребителей дляускоренной оценки на стадии предпроектных работ, а также при наличиидостовернойдетализированнойисходнойинформациидляточныхоптимизационных расчетов при проектировании системы электроснабжения;- имитационнойдинамическоймоделирежимовработыэнергокомплекса с графической визуализаций процессов поступления,генерации, накопления и потребления энергии;- возможности учета в расчетных моделях дополнительного составаисходных данных, дополнительных условий и ограничений, моделейпреобразователей энергии, что придает гибкость и универсальностьиспользованию настоящей методики;- определении оптимального состава и параметров энергокомплекса дляпотребителей строящегося магистрального газопровода в республике Саха6(Якутия) с обоснованием его экономической эффективности.5.