Диссертация (1143334), страница 34
Текст из файла (страница 34)
133 представлена цветная фотовизуализация закрутки потока жидкости(f=0) после прохождения вставки-завихрителя.Рисунок 133. Цветная фотовизуализациязакрутки потока жидкости при отсутствиигаза (f=0) после прохождения вставки-завихрителя.Рисунок 134. Трассер вектора скоростей течения теплоносителя после прохождения вставки-завихрителя на участкеL= 0 -15 смРазный цвет векторов на рис.133 соответствует разному значению скоростей.После небольшой обработки изображения средствами прикладной программы получаем картинку векторов скоростей закрученного потока жидкости (рис.134).236Представленный трассер векторов скоростей теченияна прямолинейно мучастке трубопровода демонстрирует распределение векторов скоростей после выхода из вставки- завихрителя и показывает рассредоточение градиента давленияводной среды от наружной стенки по всему объему трубопровода.
Указанный эффект демонстрирует возможность пассивного управления виброперемещением засчет диссипации давления на наружную стенку в поворотных участках трубопроводов посредством вставок, установленных перед вхождением в поворот.Анализ результатов проведенных измерений и их статистическая обработкапоказали [147], что вставки-завихрители являются эффективными пассивнымиустройствами, позволяющими при сравнительно малом гидравлическом сопротивленииповыситьуровень теплоотдачивоздушныхпотоков, протекающихв трубопроводов в 1,2…1,4 раза.Таким образом, применение пассивных устройств-завихрителей в трубопроводных системах позволяет управлять гидродинамической структурой потока, выравнивать градиент давлений на стенки в поворотном участке трубопровода, снизить уровень вибраций, тем самым – повысить ресурс геотермальных трубопроводов в частности, и надежность энергетических систем в целом [147].Разработанные и запатентованные конструкции завихрителей [148,149] могут использоваться в системах подачи воды в солнечные коллекторы, на выходеперегретого теплоносителя в солнечных коллекторах, в трубопроводах подачи низкопотенциального тепла в испаритель ТН и других теплогенерирующих устройствах для повышения теплоотдачи, энергоэффективности и надежности, в т.ч.
всоставе мКС ВИЭ.Разработка и применение отдельных систем и конструкций, повышающихэффективность оборудования ВИЭ в каждом конкретном случае, влияет на повышение эффективности мКС ВИЭ в целом [150]. Использование таких усовершенствований –дело времени, ресурсов и дальнейших исследований по пути внедрениявозобновляемых источников энергии.237ЗАКЛЮЧЕНИЕВозобновляемая энергетика начала свое поступательное движение в последней четверти прошлого века. Для специалистов безусловна бесконечность источников возобновляемой энергетики и конечность органических [151].Технологическое продвижение цивилизации идет по пути интегрированияразличных систем, снижения массогабаритных характеристик, повышения надежности и автономности, создания гибридов, использования композитных материалов и снижения удельного энергопотребления.В этой связи широкое использование комплексных микрогенерирующих систем энергоснабжения на основе ВИЭ на территории Российской Федерации можетопределить перспективный подход к внедрению оборудования возобновляемой энергетики в мире, позволит заказчику или потребителю выбирать наиболее целесообразную мКС ВИЭ для удаленных децентрализованных районов, оптимизировать его посоставу и мощности, что в свою очередь приведет к повышению надежности энергообеспечения, снижению суммарных затрат и в целом – росту энергетической эффективности.Разработанная методология применения мКС ВИЭ позволяет на основе многолетних метеоданных определять для конкретных территорий оптимальный состав и установленную мощность каждого вида оборудования [152].
На рисунке 135представлен графический пример определения оптимальных мКС ВИЭ для потребителя, в данном случае – на территории Свердловской области [153].Разработанный алгоритм позволяет применить предложенную математическую модель для любой территории, где имеются достоверные актинометрическиехарактеристики за относительно большой временной промежуток наблюдений.Дальнейшей перспективой разработок темы комплексного использованияВИЭ на автономных объектах является интеграция имеющихся данных и созданиеатласов для построения мКС ВИЭ на основе разработанной методологии и программрасчета.238ОтносительнаястоимостьвыработкикВт-ч,1,2C1,0 1,61,4 2,20,81,2 2,00,6 1,0 1,80,8 1,40,6 1,20,2 0,4 1,00,2 0,800 0,6уi= хвэу i+ хфэпi+хмГЭСi+хБГУi+хi…xkу1 = хвэу 1+ хфэп1+хмГЭС1+хБГУ1+хi1…xk1Расстояние до ЛЭПA –до 100 кмB –до 300 кмC - до 500 км54321у2= хвэу2 + хфэп2+хмГЭС2+хБГУ2+хi2…xk2у3= хвэу 3+ хфэп3+хмГЭС3+хБГУ3+хi3…xk3Кривые определения оптимального кластера ВИЭв зависимости от средней скорости ветра и инсоляции1 –8 м/с;2 –6 м/с;3 –5 м/c;4 –4 м/с;5 –3 м/с;B2500 Вт/м 2400 Вт/м2350 Вт/м2300 Вт/м 2250 Вт/м0,4ОптимальныеммКС ВИЭдля различных условийА0,40,20Отн.стоимостьбезрисковогоисточника энергии03691213245, %1518212427303336Рис.
135. График поиска оптимальной мКС ВИЭ в зависимостиот относительной стоимости выработки кВт×ч на территорииОптимальная мКС ВИЭ определяется точкой касательной, исходящей отуровня относительной стоимости выработки кВт-ч на безрисковом источнике энергии (ДГ) (А; В; С), к соответствующей гиперболе (у1,у2,у3…уi) [153].Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, ввиду неизбежностиудорожания и исчерпания органических ресурсов, а в перспективе – и ядерных материалов для функционирования атомной энергетики – стратегическое будущее человечества. Каждое исследование или эксперимент в направлении развития ВИЭприближают к более эффективному их использованию.239ВЫВОДЫВ ходе выполнения комплекса экспериментальных исследований были получены следующие результаты:1. Впервые разработана и предложена классификация энергетических мКС ВИЭдля расчета эффективных многокомпонентных комплексов, состоящих из оборудования различных видов возобновляемых источников энергии.2.
Впервые предложена математическая модель мКС ВИЭ, алгоритм и методологиярасчета энергосистем с расширенным рядом возобновляемых источников энергиидля автономных объектов, базирующаяся на методе выпуклой оптимизации с поиском экстремума функции и позволяющая определить наиболее эффективный состав оборудования и соотношения мощностей в комплексной системе ВИЭ (мКСВИЭ).3. Разработан, создан и внедрен в реальных условиях объект «Энергоэффективныйдом» с окта-комплексной системой ВИЭ в составе ДГ, ВЭУ, ФЭП, мГЭС, СК, БГУ,ТН, АКБ.4.
Впервые на полномасштабном объекте «Энергоэффективный дом» реализованэксперимент по одновременному использованию различных типов мКС ВИЭ, позволивший в течение более 12-ти лет проводить натурные исследования различных сочетаний оборудования возобновляемых источников энергии, накопить экспериментальный материал и разработать рекомендации по оптимизации мКС ВИЭ для удаленных децентрализованных объектов, выполнить верификацию полученных результатов с теоретическими расчетами.5. Впервые (с использованием метода выпуклой оптимизации) разработана, внедрена и зарегистрирована отечественная автоматизированная компьютерная программа расчета оптимальной (по составу оборудования и соотношениям установленных мощностей) мКС ВИЭ («АРК-ВИЭ») для любого конкретного региона сучетом многолетних статистических метеоданных, программа-плагин визуализации этого поиска «VIZPO-RES», а также программа «VIZPRO RES», позволяющая,помимо оптимизации состава, выбирать конкретные типы оборудования ВИЭ, имеющиеся на рынке.6.
Проведено исследование энергетического потенциала возобновляемой энергетики Свердловской области. Впервые включен в программу «Стратегия развитиятопливно-энергетического комплекса Свердловской области до 2020 года» раздел240«Возобновляемые источники энергии» с указанием сроков внедрения и установленных мощностей ВЭУ, ФЭП, СК, мГЭС, БГУ и ТН.7. Разработаны, научно обоснованы и защищены патентами новые способ и устройство, повышающие теплоотдачу солнечных коллекторов со стекающей пленкой ипозволяющие использовать простые конструкции СК для бытовых нужд; разработаны и защищены патентами способ и устройство для снижения вибрации и эрозионного износа в трубопроводных системах, позволяющие повысить надежность иэффективность теплоэнергетического оборудования с двухфазным течением, такихкак трубопроводы добычных скважин геотермальных ЭС.8.
Разработаны рекомендации по практическому использованию и повышению эффективности различных видов ВИЭ для территорий с высоким значением градусосуток отопительного периода (ГСОП 5000 и выше).9. Получена «Национальная экологическая премия» фонда им. В. И. Вернадскогоза внедренный проект «Энергоэффективный дом с комплексом возобновляемыхисточников энергии» (2009 г.).Результаты диссертационной работы представляют собой разработанные теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новые научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.241ЛИТЕРАТУРА1.
Безруких П. П., О роли ВИЭ в устойчивом развитии и эффективности//Малая энергетика. – М.: ОАО «НИИЭС», – 2013, – № 1–2, С 3-9.2. Безруких П. П., Дегтярев В. В., Елистратов В. В., Панцхава У. С. и др.Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам топлива. – М.: ИАЦ, Энергия, – 2007 . – 397 с3. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года // РаспоряжениеПравительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-р.4.
Миркин Б. Г. Методы кластер-анализа для поддержки принятия решении:обзор // Сер. WP7 математические методы анализа решений в экономике, бизнесе,политике. – Москва, – 2011 г., – 86 с.5. Купершток В. Л., Миркин Б. Г. Сумма внутренних связей как критерий качества классификации// Автоматика и телемеханика. – №3. – 1976 г. – С. 91–100.6. Markovitc H. M. Portfolio Selection // Journal of Finance. –1952. 7(1) / March.P. 77–91.7. Нестеров Ю.Е. Алгоритмическая выпуклая оптимизация. Диссертация насоискание ученой степени д.ф.-м.н., МФТИ, Москва, –2013 г. –367 с.8. Bezrukih P.
P., Strebkov D. S. Renewable Energy in the Third Millennium //Outlook From Russia. Materials of Buisness and Technical Seminar for Power Engineering. South Africa, Captown, October, 16–17, – 2002. – 5pp.9. Велькин В. И. Крупнейшие ВЭУ в мире // Учеб. пособие. – Екатеринбург, –УрФУ, – 2012. www.urfu.study.ru10. Велькин В.И. Крупнейшие геотермальные ЭС в мире// Учеб.
пособие. –Екатеринбург, – УрФУ, – 2012 г. www.urfu.study.ru11. Велькин В. И. Крупнейшие солнечные ФЭС в мире// Учеб. пособие. –Екатеринбург, – УрФУ, – 2012 г. www.urfu.study.ru12. Велькин В. И. Крупнейшая приливная ГЭС в мире (Ранс) // Учеб. пособие. – Екатеринбург, – УрФУ, – 2012 г. www.urfu.study.ru13. Харченко В. В., Стребков Д. С., Чемеков В. В. Патент РФ № 2350847Система автономного теплоснабжения потребителей с использованием низкопотенциального источника тепла и электроснабжения от возобновляемых источниковэнергии.14.Стребков Д. С., Тверьянович Э. В. Концентраторы солнечной энергии. –М., изд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
