Диссертация (1143334), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Опыт эксплуатации комплексных систем ВИЭ за рубежомВо многих странах мира мощные системы ВИЭ базируются, как правило, наиспользовании моно ветро-, солнечных фотоэлектрических или солнечных теплогенерирующих комплексов.В то же время, имеются многочисленные примеры одновременного применения энергокомплексов на основе двух и более видов ВИЭ.Так, в Канаде для обеспечения энергией некоторых отдаленных поселковприменяются гибридные схемы — ветро-дизельные (ВДУ) и ветро-водородные.Водород используется для производства электроэнергии в двигателях внутреннегосгорания. Ветро-водородная схема применяется в проекте Prince Edward Island30Wind-Hydrogen Village и в городе Рамеа.
Мощность генератора водорода составляет 250 кВт. Ежегодно он позволяет экономить 120 тыс. л топлива, тем самымпредотвращает выбросы в атмосферу: CO2 – 320 т, NOx – 6,8 т, SO2 – 0,6 т.В институте TAFE Tasmania (Австралия) действует комплекс, состоящий издвух ветроустановок, электролизера и дизельной установки, которая приспособлена для работы с водородом.Пример эффективного использования ВДУ: на острове Фэр (Шотландия) дляпоселка с населением 70 человек была построена электростанция с двумя ДЭС, первой (мощность – 20 кВт) было достаточно для электроснабжения летом, а другой(50 кВт) – для электроснабжения зимой (табл.
8). Ветровые условия на островевесьма благоприятны. Средняя скорость ветра – 9,6 м/с. В июне 1982 г. там былаустановлена ВЭС мощностью 50 кВт. С тех пор производство энергии возросло в3,7 раза. Эксплуатация ВДУ на острове Фэр показала, что себестоимость электрическойэнергии,получаемойотДЭС,составляла8 центов/кВт×ч,а от ВЭС – 3,5 цента/кВт×ч.
Для этой станции было разработано специальноеустройство, которое показывало, когда счетчик энергии переключается на болеевысокий тариф.Таблица 8Производство энергии на комплексной ВДУ (о. Фэр) за год работыПроизводство энергии наострове Фэр за год работыэнергоустановкиВыработка энергииабс. кол-во, кВт×чотн. кол-во, %Комплексная ВДУВЭСДЭС185 024168 89516 147100,0091,288,721.4. Анализ использования комплексных систем ВИЭ в РоссииМировой опыт освоения ресурсов возобновляемых источников энергии показывает, что использование только одного вида ВИЭ в системах энергоснабженияавтономных потребителей не позволяет обеспечить надежное и бесперебойноеэнергоснабжение из-за физических особенностей самих ВИЭ.
Все чаще энергоснабжение автономных потребителей стараются обеспечить путем комбинации31разных видов ВИЭ в так называемые энергетические комплексы (ЭК). В их составобычно входят энергоустановки на базе ВИЭ, дизельные (бензиновые) энергоустановки (ДЭУ), а также разного вида системы аккумуляции энергии.ВоВсероссийскоминститутеэлектрификациисельскогохозяйства(ВИЭСХ, г.Москва) до 2017 г. велись работы по большинству направлений возобновляемой и нетрадиционной энергетики.
Под руководством академика, докторатехнических наук Стребкова Д.С. в ВИЭСХ были созданы научные школы по большинству основных направлении ВИЭ, которые в своих исследованиях и разработках учитывают особенности климато-географических характеристик России [13–17].Неоценимый вклад в развитие возобновляемой энергетики Российской Федерации внес и продолжает вносить руководитель секции ВИЭ РАО ЕЭС доктор технических наук Безруких П. П.[18, 19]. Он в течение 15 лет объединяет усилия научного сообщества, занимающегося вопросами исследований и внедрения ВИЭ в РФ.БлагодаряегоусилиямвРоссии,вусловияхмогущественныхгазо-и нефтяных монополий, наличия значительных запасов органических ресурсов,удалось на государственном уровне последовательно отстаивать и продвигать вопросы развития ВИЭ.Существенный вклад в становление возобновляемой энергетики внес и продолжает вносить Санкт –Петербургский политехнический университет Петра Великого (основатель кафедры Возобновляющихся источников энергии академик,доктор технических наук, профессор Васильев Ю.
С., его преемник и до последнеговремени заведующий кафедрой, доктор технических наук, профессор ЕлистратовВ. В.). Учеными университета проведены исследования потенциала возобновляемыхисточниковэнергиивовсехрегионахРоссии,созданыатласыи справочники по потенциалам Федеральных округов и областей Российской Федерации [20–21], что позволяет рассчитывать комплексный потенциал энергии прииспользовании различных сочетаний ВИЭ [22] .Выполненныев МЭИ-ТУпод руководством заведующегокафедройВИЭ доктора технических наук профессора Виссарионова В. И.
и его коллег32Малинина Н. К. и Дорошина А. Н. расчеты [23–26] показывают, что уже сегоднявозможно создание ЭК на основе комплекса ветровой, теплонасосной, дизельнойустановок и системы аккумуляции водорода. При этом имеется возможность отказаться от использования ДЭУ. Однако для окончательного решения данного вопроса требуется эксплуатационный опыт. В целом же расчеты и исследования показывают высокую энергетическую эффективность комплекса, а при решении проблем доставки топлива – и экономическую эффективность.
Основным недостающим звеном в указанных расчетах являлось отсутствие реальной полномасштабнойапробации комплексной установки ВИЭ с опытом эксплуатации и статистическихданных по ее функционированию.В работах Российского ученого доктора технических наук Бутузова В. А. [27–29] показано, что в РФ ВИЭ на основе солнечной энергии наиболее широко в настоящее время используются в Краснодарском крае, где:- ежегодно добывается до 10 млн. м 3 геотермальной воды;- эксплуатируется более 70 солнечных водонагревательных установок общейплощадью более 6,5 тыс.
м2;- десятки ветроагрегатов и фотоэлектрических преобразователей.В результате анализа Бутузовым В.А. 69 скважин геотермальных месторождений Краснодарского края и республики Адыгея по характеристикам дебета, температуры на устье, общей минерализации, установлены прогнозные и утвержденные запасы: суммарная расчетная тепловая мощность 238 МВт и годовой потенциал выработки тепловой энергии – 834 тыс. МВт×ч.Основополагающие исследования эффективности применения солнечныхколлекторов в России, выполненные Бутузовым В.
А, послужили толчком для анализа возможностей и внедрения различных систем СК в более рискованном (сточки зрения инсоляции и уровня градусо-суток отопительного периода (ГСОП))Уральском регионе, что рассматривается в 4-й главе данной диссертации.В трудах российского ученого, доктора технических наук Попеля О. С. [30–32] описаны исследования следующих простейших вариантов конфигурации мКС33ВИЭ: в качестве первичных источников энергии выбраны фотоэлектрическая батарея, ветроустановка и их комбинация.
В качестве системы аккумулирования и вторичных источников энергии используется электрохимическая батарея и комбинация с водородным накопителем. Для упрощения анализа рассмотрена возможностьпокрытия с помощью ВИЭ постоянной в течение года нагрузки мощностью 1 кВт[33],достаточнойдляпокрытияминимальныхпотребностейв электроэнергии жилого дома на одну семью.Представленные Попелем О.С.
в качестве примера результаты относились кмКС ВИЭ, функционирующим в климатических условиях Западного Кавказа (метеостанция Берма-мыт) и Сибири (Магадан) со следующим исходными данными:- фотопреобразователи, КПД – 15%, угол наклона к горизонту равен широтеместности, ориентация – южная;- ветроустановка: минимальная рабочая скорость ветра – 3 м/с, при скоростиветра более 9 м/с, генерируемая мощность постоянна;- электрохимический аккумулятор, КПД – 95%, саморазряд – 0,1 % в час.Попелем О.С.
был создан комплексный стенд для экспериментальных исследований основных компонентов автономных энергоустановок с возобновляемымипервичными источниками энергии и водородными накопителями и автономнаясолнечно-ветровая энергоустановка для теплоснабжения ряда помещений и электропитания слаботочных систем Большого оптического телескопа Специальнойастрофизической обсерватории РАН в горах Западного Кавказа. Разработаны методы математического моделирования и анализа технико- экономических показателей автономных солнечно-ветровых энергоустановок с электрохимическими аккумуляторами энергии и водородными накопителями для различных потребителей,расположенных в различных климатических условиях.
Обоснована принципиальная возможность создания полностью автономных солнечно-ветровых энергоустановок (без сочетания с генераторами на органическом топливе) и оценены их технико-экономические показатели. Разработана и создана первая в России автоном-34ная солнечно-ветровая энергоустановка теплоснабжения и аварийного электроснабжения слаботочных потребителей Большого оптического телескопа Специальной астрофизической обсерватории РАН.Среди выводов Попеля О. С., важных для данной работы, следующие:- применение солнечных и ветровых установок в качестве первичных источников энергии позволяет создать полностью автономные энергоустановки, обеспечивающие в различных климатических условиях гарантированное круглогодичноепокрытие электрических нагрузок, по крайней мере, небольших потребителей;– наиболее эффективными представляются комбинированные установки, оптимально (в зависимости от климатических условий) сочетающие солнечныеи ветровые установки;– требуется развитие работ по экспериментальной отработке и дальнейшемусовершенствованию математических моделей автономных энергоустановок на возобновляемых источниках энергии, являющихся необходимой основой для обоснования оптимальных их конфигураций с учетом существенно различных реальныхклиматических условий эксплуатации и характеристик потребителей [34].В работе кандидата технических наук Сидельникова А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
