Диссертация (1143334), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Сезонное изменение стоков рек области имеет явно выраженный весенний максимум и значительный спад стока в зимний период. Величины неравномерности зависят от свойств соответствующей гидрологической системы и описываются коэффициентами обеспеченности годового стока –вариации и асимметрии.184На рис. 89 приведены характерные графики сезонного изменения стока некоторых речных систем Свердловской области.Рис.
89. Распределение стока рек Свердловской области по месяцамОбработка результатов измерений расходов в створах ГТС водохранилищпозволила получить данные по продолжительности расходов в течение исследуемого периода.Типовой график расходов по продолжительности приведен на рис. 90 .3517Расход,м^3/сек.13117,562,80200040006000800010000Время,ч.Рис. 90.
Типовой график распределения расходов по продолжительностидля водохранилищ Свердловской области.При обосновании выбора оборудования ГЭС используются критерии: минимум себестоимости электроэнергии;185 минимум годовых приведеннх затрат; максимум производства энергии.Годовой объем производства энергии в условиях переменной водной обеспеченности определяется из соотношения:Wвал = N (t) dt = 9,8 Q (t) H (t) dt кВт×час.(4.23)При заданном уровне мощности гидроэнергетическогооборудования(N = Nуст) и переменном уровне гидрообеспеченности (рисунок 90) объем валовогоэнергопроизводства может быть оценен по соотношению:Wвал = N уст К иум Т годкВт×час(4.24)где: N уст – установленная мощность гидрогенератора ,Тгод –полное число часов в году (8760 час);К иум – коэффициент использования установленной мощности.К иум = Тi ном/Т(4.25)годгде: Т i ном – продолжительность наличия расхода равного(или больше) номинального.Для гидроэнергетического использования Киумимеет смысл вероятностьобеспечения расхода от источника гидроресурсов не менее номинального в течение года (или более длительного периода).Оптимальный уровень мощности гидроагрегатов выбирается путем численного оптимизационного расчета на основании детальных данных гидрологическихисследований водотока, с учетом комплексного характера его использования и прогноза по изменению стока на будущие периоды [96].Рассмотрим вариант определения оптимальной мощности гидроагрегата напримере данных, представленных на рисунке 90.Оценка уровней удельных капитальных вложений в создание ГЭС принятапо данным МНТО «ИНСЭТ» и АО «Уралгидромаш» и приведена ниже:Уровень мощности, кВтУровень удельных кап.вложений, руб.1861–501500050–250105000250–1000600001000–100005400В рассматриваемом примере примем N уст = 200 кВт.Расчет годового объема производства энергии всеми агрегатами мГЭСи каждого отдельного агрегата:Wпол = n Nуст× Тi ном, кВт×час(4.26)W уст = Nуст×Тi ном, кВт×час(4.27)где: n – число агрегатов,Тi ном – время обеспеченности расходом,час.Полный доход от реализации электроэнергии за весь период эксплуатациимГЭС:Дуст = Ц×ТэксWпол, руб(4.28)где Ц –тариф на продажу электроэнергии потребителю, руб/кВт×час.Тэкс – полное время эксплуатации ГЭС, лет.Суммарные капитальные затраты на сооружение ГЭС:К= Nуст*Куд, руб(4.29)Эффективность использования мини ГЭС (по условиям водной обеспеченности) :Кэф = (Дуст– З) / Дуст(4.30)где: З = К +Э , руб,Э – суммарные эксплуатационные затраты за соответствующий период, руб.(Для оценки принимаются на уровне Эгод =0,1К)Эффективность использования капитальных вложений в создание мГЭС запериод эксплуатации:187К дох = Д уст / К(4.31)Период окупаемости капитальных вложений:Ток = К/Д год, год(4.32)Себестоимость электроэнергии:С э = (ра К +Эгод ) / Wгод, руб,кВт×ч(4.33)где: р а =1/Тэкс – коэффициент окупаемости капитальных вложений;Wгод – годовое производство электроэнергии, кВт×ч.4.3.2.
Перспективы строительства малых ГЭС в Свердловской областиОбследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области, осуществленное в период выполнения работы по теме, показало: на 18 тыс. рек длямалых ГЭС возможно использовать 320 существующих ГТС (гидротехнических сооружений). Из них на 80-ти ГТС малые ГЭС могут быть экономически выгодны.По итогам обследования были определены 14 малых ГЭС, которые вошли в перечень для строительства в соответствие с постановлением Правительства Свердловской области от 18.08.2004 № 769-ПП «О перечне первоочередных объектов малойгидроэнергетики» в Свердловской области [в Приложении].В 2009 г.
состоялся пуск первой из обозначенных в приложении и Постановлении правительства Свердловской области Киселевской мини-ГЭС мощностью200 кВт (две гидротурбины по 100 кВт). Пуск осуществяли специалисты Инженерного Центра энергетики Урала в присутствии председателя правительства Свердловской области,ныне–ректора УрФУ Кокшарова В.А.
Кроме того,в монтаже и пуске Киселевской мГЭС участвовали двое студентов кафедры АС иВИЭ УрФУ, выполнившие в ходе дипломного проектирования часть расчетов этоймГЭС (руководитель ДП – автор данного исследования).1884.3.3. Применение микро-ГЭС в составе мКС ВИЭ для автономного объектаИспользование микро-ГЭС в составе системы энергоснабжения на базе комплексного применения ВИЭ было реализовано на В.Бобровской пруду (Свердловская область, Белоярский район), расположенном рядом с «Энергоэффективнымдомом». Мощность испытанной микро-ГЭС составляла 1,5 кВт. Забор и подачаводы на турбину «банки» микро-ГЭС осуществлялись посредством сифонного рукава (поз.6 рис.91) d=200 мм, при напоре 3,8 м.Зеркало пруда при работе микро ГЭС в непрерывном режиме в течение двухчасов понизилось на 0,2 мм (расчетным методом).Организация подачи воды и схема гидротехнического сооружения для установки микро-ГЭС представлена на рис.
91.Рис. 91. Схема микро-гидроэлектростанции с сифонным водозабором(1 – плотина В-Бобровского пруда; 2 – сливной ствол трубы Dу 1400 мм; 3 – гидрозатвор регулирующего сброса; 4 – Труба-сифон поддержания уровня зеркала пруда;5 – микро ГЭС; 6 – сифонный рукав водозабора; 7 – аппаратура КИП)Выявленным недостатком функционирования данной системы водозабораявился заброс камней на лопатки турбины Банки, который был устранен при повторном испытании простой установкой сетки-ловушки на всасе сифонного рукава.Эффективность применения микро ГЭС в составе мКС ВИЭ может быть определена с использованием методики расчета оптиамльной мКС ВИЭ и представленав графическом виде на рис.
92.189Рис. 92. Графическая интерпретация экспериментальных данных и расчетных характеристикоптимальной (трио) h-КС ВИЭ (ФЭП+ВЭУ+мГЭС)4.3.4. Выводы и рекомендации по использованию мГЭС1. Анализ гидрологических данных по стокам в створах ГТС водохранилищСвердловской области показал, что существующие стоки позволяют разместить наних мини ГЭС суммарной мощностью не менее 55 МВт, и осуществлять производство не менее 200 млн.кВт×час. электроэнергии ежегодно.2. Существующие вблизи малых поселков пруды могут быть использованыдля выработки электроэнергии на микро-ГЭС, использующих легко возводимыйводозабор сифонного типа.3.
Основное преимущество микро-ГЭС – простота монтажа и демонтажа,возможность быстрого ввода в строй и использования в аварийных ситуациях.4. Микро- и мини ГЭС могут быть эффективно применены в составе мКСВИЭ в течение трех из четырех кварталов года в районах с высоким значениемГСОП.Пример экранного меню расчета оптимальной p(пента)-мКС ВИЭ с использованием малой ГЭС представлен на рисунке 93.190Рис. 93.
Пример экранного меню и расчет p(пента)- мКС ВИЭ,включающей малую ГЭС (ДГ+ВЭУ+ФЭП+ СК+мГЭС )Автоматизированный расчет мКС ВИЭ для «Энергоэффективного дома» показал для мГЭС оптимальную долю в 10 % от установленной мощности всего оборудования в составе ДГ, ВЭУ, ФЭП, СК и мГЭС. Указанный показатель не являетсяуниверсальным, а определяется, как было ранее показано, на основании статистических актинометрических и ветровых характеристик источников возобновляемойэнергии для данной территории.4.4. Исследование эффективности биогазовой установкив составе КС ВИЭ автономного сельского домаИспользование биогазовой установки (БГУ) в составе мКС ВИЭ может обеспечить надежное энергоснабжение объекта в виду того, что топливная составляющая является ежедневной постоянной величиной, обусловленной количеством животных (КРС, свиней или птицы) на животноводческом комплексе вблизи потребителя.
По сути БГУ-безрисковый источник энергии в составе мКС ВИЭ.Использование биоэнергетического потенциала в последние годы получаетвсе большее распространение в мире [98]. Внедрение же биореакторных технологий в России не получило сколь-нибудь существенных масштабов по ряду причин191[99]. Так, получение биогаза в условиях высоких значений ГСОП и значительныхзапасов природного газа является несущественной и малорентабельной функциейБГУ.
Однако, в сельскохозяйственных районах, осуществляющих выращиваниескота и птицы, получение биогаза в ходе переработки субстрата становится актуальной задачей и экономически выгодным предприятием.Проблематика биотехнологий глубоко исследуется сотрудниками лаборатории ВИЭ МГУ им. М. В. Ломоносова [100]. В основном это перспективные технологии, связанные с выращиванием водорослей, что весьма актуально в связис наличием на планете гигантских территорий, покрытых водой.В данном разделе рассматривается комплексное использование отходов животноводства по получению товарного биогаза (как минимум на собственныенужды энергообеспечения) и реализации биореакторных удобрений на животоводческих предприятиях или частных фермах [101].Цель данного раздела 4-й главы – исследовать биоэнергетический потенциалотходов животноводческих предприятий Свердловской области на предмет комплексного использования животноводческого субстрата и выполнить анализ эффективности БГУ в составе мКС ВИЭ автономного объекта.Задачи, решаемые в ходе работ: рассмотреть биоэнергетический потенциал Свердловской области с использованием отходов животноводческих предприятий; провести исследования эффективности экспериментальной биогазовойустановки на субстратах животноводческих хозяйств Свердловской областив условиях высоких значений ГСОП; исследовать энергетические возможности БГУ в составе мКС ВИЭ.4.4.1.Биоэнергетический потенциал отходов животноводстваСвердловской областиЕжегодно в Российском животноводстве и птицеводстве образуется около150 млн.т органических отходов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
