Диссертация (1143334), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Обеспечить эффективный отвод воздуха из системы в наиболее высокихее точках;1735. Реализовать системы рециркуляции по контурам коллекторов и тепловоспринимающих систем (здесь баков) с целью «отключения» СК, когда они не могутобеспечить необходимую температуру;6. Использовать стационарно «зимний» угол наклона установок к горизонтальной поверхности с целью «максимизации» полученной энергии в зимние месяцы, а также для уменьшения количества избыточной тепловой энергии в летние.Подобный наклон позволит избежать скоплений снега на трубках коллектора;Трубопроводы целесообразнее выполнять из металлических материалов, поскольку они могут выдерживать значительные температуры, тогда как материалына основе пластиков в случае стагнации системы могут быть подвергнуты разрушению.Основной вывод по главе: использование солнечной энергии в условия хУральского региона с высоким значением ГСОП (6000) возможно как с использованием ФЭП, так и солнечных коллекторов с вакуумными трубками в течение календарного года.

Однако, применение того или иного вида оборудования, использующего солнечную энергию, должно осуществляться с учетом двух особенностейтерриторий, возникающих в зимний период: низкие отрицательные температуры(для плоских СК) и заснеженность (для ФЭП и плоских СК).На рис. 82 представлено экранное меню с модулем расчета «поиск решения»для пента-мКС ВИЭ в составе с ФЭП, СК, ДГ.174Рис. 82. Пример экранного меню и данные при расчете пента-КС ВИЭ(ДГ+ВЭУ+ФЭП+пл.СК+вакСК)В результате расчета с помощью программы «АРК-ВИЭ» устанавливаются оптимальные соотношения по установленным мощностям оборудования, входящего в данную мКС ВИЭ.4.3.

Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской областии эффективности использования микро-ГЭС в составе мКС ВИЭГидроэнергетика среди возобновляемых источников энергии обладает существенным преимуществом: себестоимость выработки 1 кВт×ч на ГЭС, как правило,значительно ниже любых энергогенерирующих предприятий на органических видах топлив.Цель данного раздела главы – исследование потенциала гидроэнергетикиСвердловской области, возможность ее использования в Уральском регионе вообще, а также в составе мКС ВИЭ – в частности.Задачи, решаемые в ходе выполнения работы:175– исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области;– разработка и испытание системы сифонного водозабора для быстровозводимой микроГЭС;– экспериментальное исследование микроГЭС в составе мКС ВИЭ «Энергоэффективного дома».4.3.1.

Исследование гидроэнергетического потенциалаСвердловской областиВ Свердловской области до 2009 г. функционировали две малых гидроэлектростанции мощностью более 1 МВт: Верхне-Тагильская (2 МВт) и Верхотурская(7 МВт). Этим малая гидроэнергетика области до недавнего времени и ограничивалась.В то же время, по своему природно-географическому расположению Свердловская область имеет значительный гидроэнергетический потенциал для использования мини- и микро-ГЭС: более 18000 рек и водоемов [94]. Наличие этого потенциала обусловлено двумя факторами: сток рек в гористой части Уральского хребта с небольшими водохранилищами; наличие большого количества крупных водохранилищ (с объемом более1 миллиона м3) и плотин, пригодных для размещения низко и средненапорныхмини- и микро-ГЭС .В табл.

36 приведен перечень наиболее крупных рек, протекающих по территории Свердловской области.Таблица 36Наиболее крупные реки Свердловской областиРекаПелымСредний многолетний сток; км 3/год2,25ЛозьваСосьва3,764,14Тавда15,3176Тура (до Салды)1,28НицаТура1,795,04ЧусоваяСылва2,281,2Уфа (выход)Уфа (вход)4,190,98ИсетьПышма0,440,79Суммарный сток рек в средний по водности год составляет около 30 км3/год.Минимальный сток в наиболее маловодный год составляет около 15 км3/год.В 2000 и в 2009 гг. Уральский федеральный университет (в т.ч. автор данногоиследования) выполнял работы по исследованию гидро-энергетического потенциала Свердловской области и подготовил рекомендации по возможным пунктамстроительства малых ГЭС.На рис.

84 представлена карта крупных рек на территории Свердловской области.В ходе выполнения работ по заданию Министерства природных ресурсовСвердловской области, непосредственное участие в котором принимал диссертант,были проанализированы наиболее вероятные с точки зрения наличия гидропотенциала и потребностей муниципальных округов ГТС [95].Для установки на малых ГЭС в России разработаны гидроагрегаты различных типов мощностью от 10 до 2000 кВт при напорах воды от 6 до 400м и расходахводы 0,1 – 8,1 м3/с.МикроГЭС обеспечивают выработку электроэнергии в диапазонах мощностей от 2 до 10 кВт и от 10 до 50 кВт при напорах 2 – 10 м и болееи расходах 0,2 – 0,6 м3/с.

Такие условия можно обеспечить на многих реках Свердловской области, особенно вблизи 60 восточного меридиана, где имеется многомалых рек, берущих начало в отрогах Уральского хребта.177Рис.84. Наиболее крупные реки на территории Свердловской области.Возможные пункты строительства малых ГЭС на территории Свердловскойобласти и их показатели представлены в табл. 37.Таблица 37.Возможные пункты строительства малых ГЭС в областиНаименование ГЭС,рекиУстановленная мощность,МВтСреднегодовая выработка э/э,млн. кВт×ч/годМихайловская (р. Серга)Киселевская (р.

Калва)Нижнетагильская (р. Тагил)Режевская (р. Реж)Краснотурьинская (р. Турья)Верхнезыряновская (р.Нейва)Верхнетуринская (р. Тура)Нижнесалдинская (р. Салда)1,4081,230,5350,530,40,170,110,118,08,33,583,432,620,760,730,44ИТОГО4,49327,86178На территории области имеется значительное количество прудов и водохранилищ (только водоемов объемом более 1 млн.

м 3 имеется свыше 100 единиц).4.3.1.1. Методики определения гидрологическихи гидроморфологических характеристик в створах ГТСна водохранилищах областиВ подразделе помещены морфометрические характеристики подпорных сооружений и основные гидрологические параметры рек в створах гидроузлов.Сведения о морфометрических характеристиках гидроузлов получены в комитете природных ресурсов Свердловской области.Средние годовые расходы воды в створах плотин и коэффициенты их изменчивости и асимметрии приняты из «Правил эксплуатации водохранилищ» при ихналичии.

По водохранилищам, по которым «Правила …» не разработаны, средниегодовые расходы воды, коэффициенты изменчивости и асимметрии оценены согласно рекомендациям Справочника «Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 11Средний Урал и Приуралье». При этом, если в непосредственной близости отствора плотины на данной реке выше или ниже имеются данные стационарныхнаблюдений, перенос данных в створе плотины осуществлен по уравнениюQг = q  А(4.12)гдеQг – расход воды в створе плотины м 3/с;q – модуль годового стока в створе пункта наблюдений л/с км 2 (м3/с км2);А – площадь водосбора реки до створа плотины, км 2.При отсутствии пунктов наблюдений выполнялось построение зависимостейрасходов воды и коэффициентов изменчивостиQ = f (А) и Cv = f (А)(4.13)от площади водосбора для различных рек и их комплексов в районах размещения водохранилищ.

По построенным графикам снимались соответствующие характеристики для площадей водосбора до створа плотины.179Доля стока по гидрологическим сезонам подсчитана в соответствии с рекомендациями Справочника «Ресурсы поверхностных вод СССР. Т.11 Средний Урали Приуралье» для соответствующих гидрологических районов.Объемы стока по сезонам и для года в целом подсчитаны с использованиемфункции трехпараметрического гамма – распределения.Распределение расходов воды по месяцам выполнено в соответствии с рекомендациями «Справочника по водным ресурсам…» для соответствующих гидрологических районов [96].4.3.1.2. Особенности энергопроизводства на малых водоемахВ реальных условиях гидроэнергетического производства при решении задачвыбора типов и уровней мощности оборудования, организации и выбора оптимальных режимов эксплуатации на водоемах с малым дебетом, следует учитывать переменный характер энергопроизводства, связанный с индивидуальными гидрологическими характеристиками каждого источника гидроресурсов, сезонным и климатозависимым характером водного стока.4.3.1.3.

Оценка валовой мощности потокаВ этом случае определение среднегодовой валовой мощности является достаточно сложной задачей, основанной на решении уравнения:ТгодРвал = ×g / Тгод Q (t )×h (t ) d t , Вт(4.14)0где: Q(t), h(t) – функциональные зависимости расхода и разницы уровнейверхнего и нижнего бьефов;Тгод = 8760 час – полное число часов в году.(2.17180В общем виде характер изменения функций: Q(t) , h(t) иллюстрирует рис. 85 [96].Рис. 85. Изменение обеспеченности расходом и напором в течение годаПри известных из эксперимента численных значениях (месячных (i) или суточных (j) изменения расходов и напоров, определение валовой мощности потокаможет быть произведено численно по следующим соотношениям:128760Рвал = g/12× Q i h i = g/8760× Q jhI=1j, Вт(4.15)j=04.3.1.4.

Оценка объемов производства энергии на мГЭСОбъем произведенной водотоком энергии целиком определяется уровнем ихарактером изменения валовой мощности потока и может быть найден по следующему соотношению:Тгод P (t ) d t , Вт*час.Эвал =(4.16)0Также, как и значения валовой мощности, объем энергопроизводства можетбыть численно оценен по результатам экспериментальных исследований гидроморфологических параметров водотока:12Эвал = g×QI=18760ih i  i = g×Qhjj=0j j ,Вт(4.17)(2.18181Для невисокосного года полный валовой объем энергопроизводства водотока(при условии h=const) рассчитывается по соотношению:Эвал = g h×24×3600×(31×Q1 +28G2+31Q3+30Q 4+31Q5++30Q6+31Q7+31Q8+30Q9+31Q10+30Q11+31Q 12 ), Дж.Изменение характера энергопроизводства в течение года показано на рисунках 86и 87 в виде графиков по продолжительности и месяцам года (в обоих случаях заштрихованные области равны валовому объему энергии.Рис.86.

Характер годового изменения объема энергопроизводстваРис. 87. Распределение объемов энергопроизводства по месяцам года.182Гидроэнергетический потенциал водохранилища (пруда) с плотиной рассчитывается, учитывая следующие основные величины (рис. 88).Рис. 88.

Схема водохранилища(Q0 – приход воды в пруд; Q1 – выход воды из пруда; H – напор;НПУ – нормальный подпорный уровень; УМО – уровень мертвого объема пруда)Для предварительной оценки энергетических запасов водоема используютсяследующие характерные объемы [97].HфпуV= F (h) dh – максимальный (сезонный) гидравлический запас,(2.19HнпHфпуV 1= F ( h ) dh – предельный гидравлический запас,(2.20HумоHнпуV 2= F ( h ) dh – нормальный гидравлический запас.HумоВ приведенных соотношениях :F (h ) – гидроморфологическая характеристика водоема,Нфпу , Ннпу, Нумо – соответственно форсированный, нормальный подпорныйуровни и уровень мертвого объема водоема.В случае недостаточности детальной информации по гидроморфологическимхарактеристикам водоема минимальную оценку запасов можно произвести по соотношениям:(2.21183V = (Нфпу – Ннпу )×Fнпу(4.18)(2.22V 1= (Нфпу – Нумо )×Fнпу(2.23V 2= (Ннпу – Нумо )×Fнпу(2.24Запас гидравлической энергии в водоеме определяется :Н2Е пол = g  h F ( h ) d h,Дж.(4.19)Н1где : h – перепад высоты между уровнями верхнего и нижнего бьефов.Для трех видов выделенных выше характерных объемов минимальныеоценки могут быть получены по соотношениям:Е = g  hср (Нфпу – Ннпу )×Fнпу(4.20)(2.2Е1 = g  hср(Нфпу – Нумо )×Fнпу(4.21)(2.2Е2 = g  hср (Ннпу – Нумо )×Fнпу(4.22)(2.2Наличие информации о запасах потенциальной энергии водоемов необходимо при выборе уровня мощности и режима эксплуатации гидроэлектростанциив условиях конкретного водоема.4.3.1.5 Методические основы выбора установленной мощностии типов оборудования мини ГЭСГидроэнергетическое производство характеризуются значительной неравномерностью, связанной с сезонным характером образования и циркуляции воды натерритории.

Характеристики

Список файлов диссертации