Диссертация (1143334), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Такимобразом, изменяя состав оборудования мКС ВИЭ, можно менять суммарную дисперсию себестоимости выработки энергии, а в некоторых случаях свести ее к минимуму.Для России, располагающей огромными территориями, сверх удаленнымидруг от друга (по меркам территорий стран Европы, Азии) централизованным про-23изводителем и потребителями энергии, а также высокими значениями ГСОП (градусо-суток отопительного периода), применение комплексных систем с использованием ВИЭ может стать одним из эффективных решений энергообеспечения удаленных потребителей с использованием нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.В последнее время в условиях складывающейся ситуации с санкционнымимерами по отношению к России, становится ещё более актуальной задача надежного обеспечения удаленных объектов автономными источниками энергии.
Особый интерес к таким независимым источникам энергии проявляют министерстваобороны, чрезвычайных ситуаций, здравоохранения, ЖКХ и регионального развития.Рассматриваемый в диссертации комплексный подход и математическая модель объекта (мКС ВИЭ) предусматривают использование широкого ряда возобновляемых источников энергии и определение оптимального состава оборудованиянаосновестатистическихданныхстохастическиххарактеристики метода выпуклой оптимизации с поиском экстремума (минимума) функции, с целью повышения надежности и эффективности при обеспечении удаленных децентрализованных потребителей энергией.В настоящее время существует большое количество научных изданий как повыпуклому анализу, так и по его оптимизационным приложениям. Результаты потеории сложности экстремальных задач могут рассматриваться как естественноеразвитие традиций, заложенных еще Л.В.Канторовичем и подробно рассмотренных в исследованиях российского ученого Ю.Е.Нестерова [7].Именно на основе метода выпуклой оптимизации построена математическаямодель мКС ВИЭ, описываемая в данной работе.24ГЛАВА I.
АНАЛИЗ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ВИЭ В МИРЕ, В РОССИИИ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙЭнергетические потребности стран мира ежегодно возрастают.Развитие энергоснабжения и обеспечение потребностей в энергоресурсах достигается в настоящее время в основном за счет угля, нефти, газа и атомной энергии.
Относительно скорое исчерпание органических ресурсов (кроме угля) уже невызывает принципиальных споров специалистов. В то же время, солнечная, ветровая и другие возобновляемые источники энергии имеют ежегодный прирост установленных мощностей в разных странах от 10 до 40 %.Цель данной главы – проанализировать состояние и динамику традиционныхи возобновляемых источников энергии в мире и в России, показать особенностивнедрения комплексных систем ВИЭ в нашей стране и вытекающие из них задачинастоящего исследования.Задачи данной главы:– рассмотреть отличия условий использования ВИЭ в мире и в России и показать необходимость и преимущества внедрения КС ВИЭ для удаленных децентрализованных потребителей в РФ;– проанализировать состояние исследований по комплексному использованию различных видов ВИЭ в Россиии и в мире;– постановка задач для исследования в целом.Энергетическая стратегия России на период до 2030 года определила следующие темпы ввода мощностей на НВИЭ: (утверждена распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г.
№ 1715-р) (табл. 2).Таблица 2Показатели производства энергии в России на период до 2030 г.Этапы реализации2009 (факт)I2013–2015II2020–2022III2030Производство электрическойэнергии млрд. кВт×ч11371059–12451350–15501800–2210в том числе на базе ВИЭ,без крупных ГЭС млрд. кВт×ч0,8 %7,82,5 %26–304,5 %60–707%126–15525Указанная динамика развития ВИЭ далека от показателей мировых державлидеров. Однако, более быстрыми темпами внедрение ВИЭ в нашей странев настоящее время объективно не может развиваться из-за отсутствия в целом рядеслучаев конкурентных преимуществ и относительно низкие цены на углеводородные виды энергоисточников.Рассматриваемый в данном исследовании комплексный подход в использовании ВИЭ предполагает обеспечение многочисленных малых потребителей, находящихся, как правило, на удаленных территориях, децентрализованных по энергоснабжению.1.1.
Современное состояние и перспективы развитиявозобновляемой энергетики в РоссииРазвитие возобновляемой энергетики в России имеет объективные причиныдля относительно низких темпов. Наличие крупнейших на планете запасов газа, самые высокие показатели по добыче нефти в мире, второе место по запасам угля – всеэто создает условия для комфортного энергетического обеспечения в стране сегодня.Однако специалистам понятно, что за возобновляемой энергетикой, ввиду неизбежного истощения запасов органических топлив – будущее. Потенциал возобновляемых источников энергии в России представлен в табл.
3 [8].Таблица 3Потенциал возобновляемых источников энергии в РоссииВид НВИЭПотенциал РоссииВетроэнергетика8,6 ГВтСолнечная энергетика1,1 ГВтМини ГЭС2,1 ГВтПриливная энергетикаБолее 100 ГВтВозвращение Крыма в состав России в 2014 г. увеличило мощность ВЭС РФна 83 МВт (табл. 4).26Таблица 4Название ВЭСв КрымуМощностьМВтКол-воТИП ВЭУСтранаизготовительГод вводав эксплуатациюДонузлавская13,397USW 56-100СШАМирновская(Сакская)Тарханкутская18,515,91553131Пресноводненская5,652USW 56-100Т600−48USW 56-100T600-48USW 56-100СШАБельгияСШАБельгияСША1993(в н.в. не функционирует)1998ВосточноКрымская2,717USW 56-100T-600-48СШАБельгия200120062009Общая мощность действующих солнечных электрических станций, расположенных в Крыму, составляет 297 МВт (табл.
5)Таблица 5Название СЭСРодниковоеМощность, МВтРайон КрымаГод вводав эксплуатацию7,5Симферопольский2010Перово105,56Симферопольский2011Охотниково82,65Сакский2011Митяево31,55Сакский2012Николаевка69,7Симферопольский2013На рис. 3 представлено расположение ВЭС и СЭС в Крыму.Рис.3. Расположение ВЭУ и солнечных станций на полуострове Крым.27Состояние возобновляемой энергетики в Крыму в настоящее время могло быпозволить стать ему площадкой для научных исследований и внедрения самых передовых технологий в области ВИЭ. Провокационные отключения электроэнергиисо стороны Украины в ноябре-декабре 2015 г.
показали уязвимость Крыма в области энергогенерации. Строительство и пуск в декабре 2015 г. энергомоста с материковой части России позволили устранить дефицит энергии. Однако, задача дальнейшего наращивания возможностей ВИЭ в Крыму не уходит в сторону, имеяввиду значительный потенциал по солнечной и ветровой энергии полуострова.Проект энергостратегии России до 2020 г. предусматривает следующую динамику в развитии возобновляемых источников энергии (табл. 6).Таблица 6Перспективы динамики развития ВИЭ в РоссииВид возобновляемыхисточников энергииУст. мощность (МВт)Ростза 10 лет (%)2010 г2020 г.Малые ГЭС7404700640Ветроэнергетика166800425Солнечная энергетика0,031404660Использование биомасс (пеллеты, мусор,метангенерация)14507800537Геотермальная энергетика717501056Приливная энергетика1,545003000Постановление Правительства РФ № 1-р от 08.01.2009 г. о доведении к 2020 г.доли ВИЭ в электрогенерации России до 4,5 % (без больших ГЭС).При подготовке Постановления использовался Проект с обоснованием рубежей ВЭС, определявший долю ВЭС в выработке электроэнергии страны к 2020 г.около 1 % (17,5 млрд кВт×ч при суммарной мощности ВЭС 7 ГВт).Дифференциация целевых показателей по видам ВИЭ (заказ государства наразвитие ВИЭ) представлен в табл.
7.28Таблица 7Целевые показатели для России по видам ВИЭВид ВИЭВИЭ, всегоэнергия ветраэнергия солнцамалые ГЭСЭнергия приливовгеотермальнаяэнергиябиомасса и биогазпрочие ВИЭпоказатель/годПроизводствоМощностьдоля, %ПроизводствоМощностьПроизводствоМощностьПроизводствоМощностьПроизводствоМощностьПроизводствоМощностьПроизводствоМощностьПроизводствоМощность20088,412 1800,90,0097120,000020,022,868301,50,4715,21 41300201017,83 8621,50,211200,000030,023,585001,50,69013,52 800002015(п)35,59 2622,52,61 5000,2150102 4300,02412115022,05 0000,08202020(п)80,525 4504,517,57 0001,1750204 8002,44 5002,130036,97 8500,5250Представленная динамика роста ВИЭ РФ демонстрирует незначительный (всравнении с мировыми темпами), но устойчивый рост запланированных показателей по всем направлениям.1.2.
Энергетические комплексы ВИЭ в миреВ настоящее время подавляющее число систем ВИЭ мира представленыэнергокомплексами на основе, как правило, одного вида ВИЭ (монокомплексами).К ним относятся ветроэнергетические фермы, солнечные электрические станции,малые ГЭС, геотермальные ТЭС и ГеоЭС.Самые крупные монокомплексы ВИЭ применяются в следующих странах:США, Китай, Германия (ветрофермы, солнечные фотоэлектрические станции),Франция (приливная эл.станция «Ранс»), Япония, Ю.Корея (солнечные ФЭС), геотермальные (США, Италия, Исландия). Их характеристики широко представленыв литературе, учебно-методических материалах и электронных средствах информации [9–12]. Среди самых больших по установленной мощности станций – ВЭС вштатеКалифорния(США)–установленноймощностью291550 МВт, ветроморская ЭС Horns Rev 2, расположеная в Северном море, в 30 км отзападного побережья Ютланда (Дания) 210 МВт; по фотоэлектричеству – КНР, установленная мощность – 15 ГВт.Мощность солнечных тепловых коллекторов, работающих по всему миру(данные Института прикладных исследований AEE JNTEC, Австрия) к 2015 г.
составила 374,6 ГВт (при занимаемой площади в 535 миллионов квадратных метров).Вакуумные трубчатые СК составляют 264,1 ГВт (377,3 млн м 2; 83,9 ГВт относятсяк плоским с остеклением коллекторам (119,9 млн. м 2) и 25 ГВт к плоским без остекления (35,7 млн.м 2). Мощность воздушных коллекторов составила 1,7 ГВт (2,4млн.м2).Подавляющее большинство установок находится в Китае (116,5 ГВт), Европе(34,9 ГВт), США и Канаде (16,8 ГВт), что вместе составляет 87,8% от общей установленной мощности.Остальную часть делят между собой Австралия и Новая Зеландия (5,7 ГВт),Южная Америка (5,2 ГВт), прочие азиатские страны, такие как Южная Корея, Тайвань, Тайланд, Индия (4,9 ГВт), Япония (4,7 ГВт), Израиль и Иордания(3,8 ГВт) и некоторые страны Африки (1,3 ГВт).1.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
