06ff-1-opreview (1143302), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Не трудно видеть, что модель включает в себя исключительно статические характеристики энергокомплекса, на которые можно ориентироваться только при оценке его технико-экономических показателей. Взаимозависимость управляемых (входных), возмущающих и результирующих (выходных) параметров энергокомплекса представлена в виде «черного ящика», где под входными параметрами понимаются себестоимость установленной мощности и выработки энергии каждой из установок энергокомплекса, под выходными — себестоимость выработки энергии энергокомплексом различной конфигурации, под возмущениями— стохастические параметры среды, определяющие выработку установок на основе ВИЭ.
Задача оптимизации функции отклика в работе формулируется следующим образом: найти экстремум функции отклика при условии, что сама функция априори неизвестна. Выбор оптимальных значений параметров установок ВИЭ энергокомплекса задается как минимизация дисперсии стоимости энергии, вырабатываемой энергокомплексом за единицу времени. При этом параметры одного из источников энергокомплекса, например, дизелы енератора, считаются детерминированными или имеющим гарантированную мощность.
Решением будет точка пересечения линии стоимости гарантирукш1его источника энергии и области значений источников с негарантированной мощностью (ВИЭ). Количественные характеристики рассматриваемых зависимостей определяются экспериментально на натурном объекте для проведения комплексных исследований «Энергоэффективный дом», состоящем из 8 квартир (коттед>кей) примерно одинаковой величины и планировки. Мощность установок энергокомплекса, как отмечено в диссертации, в различных коттеджах «Энергоэффективного дома», выбранная эмпирически (без оптимизации параметров энергокомплекса) превышает оптимальную на величину (20-50)% потенциальной мощности установленного ВИЭ или перерасходу в (2— 5) руб.
за каждый вырабатываемый комплексом кВт.ч энергии. В третьей главе описан экспериментальный объект — жилой дом-таунхаус, построенный в 2001-2006 г. в 20 км от Екатеринбурга и оснащйнный комплексом энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии с целью проведения натурных экспериментов по использованию ВИЭ для энергоснабжения бытового потребителя. Каждая из восьми квартир (коттеджей) дома имеет проектную мощность 1О кВт.
Кроме квартир потребителями электроэнергии на объекте являлись: скважинный насос (3 кВт); освещение территории (4 кВт); дренажный насос очистной системы (1,5 кВт); катодная защита газопровода (3 кВт); электропривод ворот (1 кВт); эл. обеспечение гаражного комплекса (2,5 кВт); дежурное освещение технического блока (0,5 кВт). Отличительной особенностью «Энергоэффективного дома» явилось создание„ наряду со штатной системой энергоснабжения, расширенного комплекса установок на основе ВИЭ, использующего ветровую, солнечную, гидравлическую, геотермальную и биологическую энергию. Различные (поквартирные) системы ВИЭ на объекте в период с 2002 по 2017 годы позволили провести исследования, накопить практический опыт использования и оценить экономическую целесообразность применения различных сочетаний систем энергоснабжения. По установленной мощности системы ВИЭ «Энергоэффективного дома» обеспечивали от 5',4 до 15',4 от максимума потребления и гарантировали 100'.4-е покрытие минимально необходимых (аварийных) потребностей.
На основе предложенного в гл.2 алгоритма расчета оптимальных долей мощности отдельных установок на основе ВИЭ, входящих в состав энергокомплекса, разработана, апробирована и зарегистрирована программа «АРК- ВИЭ» для быстрого определения искомых параметров. Развитием работы стало создание программы расчета комплексной системы энергоснабжения на основе ВИЭ - программа ЭВМ «ч'1кРгоКЕБ». В третьей главе рассмотрен проект и опыт создания «энергоэффективного дома» в Свердловской области, причем в каждой «квартире-коттедже» спроектирован и смонтирован свой энергокомплекс с ВИЭ. Основное электроснабжение объекта, как написано на стр. 96 диссертации, «осуи<ествляется ОАГ) Восточные электрические сети (ВЭС) ОАО <<Свердловэнерго» через тра«сформатор, мощпостыо ! 00 кВт.
«Планируемое резервное электрос«абэ<сенне -- собственные установки ВИЭ», На стр. 98 написано иное: «Штатное эпергоснабэ<гение обеспечивало покрытие всех бытовых ну<лед э<сильцов в тгзп<ом объеме при услотш бесперебойного фупк<1ионировапия. Резервирование осуи1ествляется с использова<<нем дпзельгеператора (Д1), который долэ<сеп быть готов к приме«енгоо п иметь запас гор<очего». Теплоснабжение в доме реализовано посредством использования индивидуальных газовых котлов с подачей газа от сетей ОАО «Свердлоблгаз».
Мощность котлов в квартирах — от 28 до 56 кВт. Резервное теплоснабжение (на случай аварийного отключения газа) — электрические котлы, подключенные к системе электроснабжения. Мощность электрических котлов 9 — 12 кВт 1по разным квартирам). Водоснабжение организовано от скважины с системой подачи и накопления воды в баке — накопителе, рабочей емкостью 300 л. «Энергоэффективный дом» спроектирован с учетом возмох<ности исследования больщинства составляющих энергетического баланса жилого помещения, а так>хе с учетом возможности исследования вариантов развития системы его энергообеспечения. В главе 4 представлены результаты исследований ресурсного потенциала Свердловской области по различным видам ВИЭ и рассмотрены возможности использования различных энергокомплексов с ВИЭ.
В ходе многолетних исследований, выполняемых с участием автора, был определен экономический потенциал возобновляемых источников энергии Свердловской области, который положен в основу документа «Стратегия развития топливно-энергетического комплекса Свердловской области на период до 2020 года» (Приказ Министра № 50 от 15.06.2011). В разделе 1 главы 4 рассмотрен ветропотенциал в районе объекта «Энергоэффективный дом» и проведен анализ эффективности использования ветроэнергетических установок. В разделе 2 главы 4 представлены результаты исследований использования солнечных установок для выработки тепловой и электрической энергии в «Энергоэффективном доме».
В разделе 3 главы 4 представлены результаты экспериментального исследования эффективности системы производства тепловой энергии для условий климата Урало- Сибирской климатической зоны. В разделе 4 главы 4 приведен анализ гидроэнергетического потенциала Свердловской области, проведено исследование особенностей малой гидроэнергетики для включения в энергобаланс территориальных образований и рассмотрен вариант использования микро-ГЭС в составе энергокомплексов. В разделе 5 главы 4 представлено исследование биоэнергетического потенциала Свердловской области на основе использования отходов сельскохозяйственных животноводческих комплексов.
В разделе б главы 4 представлены результаты исследований эффективности использования теплового насоса в составе энергетического комплекса. В главе 5 рассматривается влияние инновационных решений и разработанных на их основе устройств для повьшзения эффективности энергетических комплексов с ВИЭ. Для демонстрации эффективности энергокомплексов на основе ВИЭ на стадии производства и передачи тепловой энергии приведены результаты исследований способов повышения энергетической эффективности теплообменного оборудования, запатентованных автором. Результаты экспериментов показали, что воздействие на расход жидкости с частотой (3 — 7) Гц повышают теплоотдачу на (12 — 25)',4, а отмеченный эффект может быть использован для повышения эффективности солнечных коллекторов.
Рассмотрены пути повышения энергетической эффективности теплообмена неоднородных потоков при применении устройств управления течением теплоносителя в трубопроводах, в частности, устройств пассивного управления структурой газожидкостного потока. Для исследований структуры завихрения по сечению трубопровода был создан экспериментальный лазерный стенд с принудительной циркуляцией теплоносителя и впрыском воздушной смеси для формирования различных режимов двухфазного течения. Анализ результатов проведенных измерений и их статистическая обработка показали, что вставки-завихрители являются эффективными пассивными устройствами, позволяющими, при сравнительно малом гидравлическом сопротивлении, повысить теплоотдачу до (12 — 20)',4, снизить уровень виброперемещений трубопроводов с двухфазными потоками до полутора раз.
Личный вклад автора в полученные результаты: постановка задач исследования и разработкой методологии комплексного использования возобновляемых источников энергии для автономных объектов с децентрализованным энергообеспечением; классификация энергокомплексов по мощности и составу оборудования возобновляемых источников энергии для использования в программах расчета; разработка математической модели, алгоритма и программы расчета оптимального энергокомплекса на базе различных видов ВИЭ, с использованием метода выпуклой оптимизации; - разработка проектных и компоновочных решений, авторский надзор за процессом проектирования и монтажа «Энергоэффективного дома», оснащение его различными энергетическими системами на базе возобновляемых источников энергии; - проведение натурных испытаний в различных сочетаниях оборудования ВИЭ на экспериментальных объектах; - разработка алгоритма и компьютерной программы «АРК-ВИЭ» для расчета оптимального состава оборудования энергокомплекса и программы визуализации поиска оптимального энергокомплекса с ВИЭ «У12РЕО-КВВ» в среде «АбоЬеР)азЬРгоГезз)опа! СБб»; -участие в разработке программы развития малой гидроэнергетики в Свердловской области и включении в нее (с финансированием) 14 малых ГЭС; -разработка и включение в программу «Стратегия развития топливно- энергетического комплекса Свердловской области до 2020 года раздела «Возобновляемые источники энергии» с указанием сроков и конкретных показателей по малым ГЭС, ВЭУ, СК, ФЭП, БГУ и ТН.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
