Диссертация (1143334), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

И. (МЭИ) [35] предложена методика проектирования энергокомплекса на базе ВИЭ, состоящего изветровой (ВЭС), солнечной (СЭС) и гидравлической (ГЭС) электростанций на основе имитационно-оптимизационной модели. Методика реализована в виде программы имитационного моделирования, которая может быть использована в составе САПР энергокомплексов на базе возобновляемых источников энергии (САПРВИЭ), в составе автоматизированной системы научных исследований в областивозобновляемых источников энергии (АСНИ ВИЭ) [36].

Недостатком разработкиявилось то, что практического воплощения на реальном объекте она не получила,если не считать использования в качестве учебно-лабораторного комплекса в высшем учебном заведении. Однако, методика послужила одной из отправных точекдля последующего развития в данном диссертационном исследовании.В работах доктора технических наук Бреусова В.

П. (СПбГПУ) и казахскогоученого Ташимбетова М. А., рассматривается комплексное использование ВИЭ35в республике Казахстан [37]. На примере Жамбыльской области южного Казахстана проведено обоснование выбора комбинированного энергокомплекса на основе ВИЭ для целей электроснабжения сельского населенного пункта потребноймощностью 100 кВт [38]. Определена средняя выработка электроэнергии системыэлектроснабжения и показано обеспечение годового графика нагрузки потребителя.

Решение задачи оптимизации установленных мощностей энергоустановок системы электроснабжения на основе ВИЭ показало, что при современных удельныхкапитальных затратах на такие энергоустановки, комбинированное использованиеВИЭ в рассматриваемом варианте является целесообразным [39]. Недостатком работы явилось отсутствие опытной эксплуатации внедренного комплекса ВИЭ.Важные для продвижеия комплексных систем ВИЭ исследования провелв ЧГАА (г. Челябинск) доктор технических наук Шерьязов С.

К. [40]. Для эффективного энергообеспечения потребителей от ВИЭ необходимо было определитьэнергетические характеристики возобновляемых источников. В качестве энергетических характеристик солнечной радиации Шерьязовым С. К. рассматриваются интенсивность солнечного излучения и продолжительность солнечного сияния,а для ветрового потока – скорость ветра, обеспечивающая среднесуточную мощность ветрового потока.

Энергетические характеристики ВИЭ определяются на основе данных наблюдений. При этом необходимо было учитывать случайный характер поступающей возобновляемой энергии.В виду стохастичности солнечного сияния Шерьязов С. К. исследовал вероятность его появления. При этом рассматривалась продолжительность солнечногосияния «внутри дня» в условиях Южного Урала. Результаты исследования показали, что наиболее вероятные часы солнечного сияния распределяются симметрично относительно полудня.В ходе исследования Шерьязовым С.

К. установлены осредненные значенияинтенсивности солнечного излучения hS при распределении продолжительностисолнечного сияния (S) симметрично относительно полудня. Интенсивность солнечного излучения предложено определить какS hS  h0  bS  exp  0,25 S0 36(1.1)где h0=1360 Вт/м2 – солнечная постоянная;bS – коэффициент, зависящий от времени года, приведен в таблице 9;S0 – возможная продолжительность солнечного сияния (долгота дня), ч.Таблица 9Параметр уравнения интенсивности солнечной радиацииПараметрbSМесяц1234567891011120,30,40,450,50,550,60,550,50,450,40,30,2Коэффициент bS показывает долю солнечной постоянной, приходящую на горизонтальную поверхность в полдень.

Произведение коэффициента bS на солнечную постоянную позволяет определить интенсивность солнечной радиациив полдень. Коэффициент bS имеет ярко выраженный годовой ход и в летний периодимеет наибольшее значение.По средней интенсивности солнечного излучения, приведенной для соответствующей продолжительности солнечного сияния, определялась солнечная радиация за заданное время S:НS = hSS(1.2)Для объективной оценки поступающей солнечной энергии (по Шерьязову С.К.),необходимо знать вероятность появления продолжительности солнечного сияния,которая характеризирует ее обеспеченность p(S) (рис.

4). Вероятностная характеристика дневной продолжительности солнечного сияния определяется для каждогомесяца по данным наблюдений метеорологической службы.37H,30МДж/кв.мVII25IV2015X10I5002468101214S,ч16- расчетнаяРис. 4. Зависимость суммарной солнечной радиацииот продолжительности солнечного сияния внутри дняИзвестно, что удельная мощность ветрового потока представляется какосредненная величина за расчетный период и необходимо знать осредненную величину v3.

Для этого требуются знать распределение повторяемости скоростиветра, которую можно определить для каждого месяца по данным наблюдений.Тогда по эмпирической повторяемости (t( v )) или дифференциальнойфункции распределения f ( v ) скорости ветра можно определить ожидаемую среднюю мощность ветрового потоказа расчетный период1  31N 0    v f ( v )dv  ( v 3 )ñð2 02, Вт/м2Среднее значение мощности ветрового потока рекомендуется определить засутки. Тогда скорость ветра, при которой ожидается среднесуточная мощность ветрового потока, представляется как энергетическая характеристика ветра.Зависимость энергетической характеристики ветрового потока от среднейскорости ветра (рис. 5) по Шерьязову С.

К. хорошо апроксимируется уравнениемвида:vñð.ì  1,4  1,1vcp38vср.м1412108642002468101214vcpРис. 5. Зависимость энергетической характеристики ветрового потокаот средней скорости ветраНедостатом исследований явилось отсутствие реализованной системы комплексного использования различных видов ВИЭ для полномасштабной апробациитеоретических расчетов.В работах указанных авторов применялись различные методы оптимизации,получены значимые для развития ВИЭ результаты, в том числе, разумеется, учитывающие стохастичность возобновляемых источников энергии.

Подобная оптимизация (по двум, трем, максимум – четырем типам ВИЭ), решалась на основе, какправило, технико-экономического анализа характеристик оборудования и выработки им энергии и рассматривала либо электро-, либо теплогенерацию..В то же время, при расчетах динамических моделей никто из авторов не закладывал в программы расчета мКС ВИЭ одновременно оборудование электро- итеплогенерации, а также непосредственно стохастические характеристики или одновременно стохастические и детерминированные параметры по широкому спектру каждого вида ВИЭ для конкретного региона или местности расположения объекта с целью оптимизации состава оборудования.В целом, реальное комплексное использование ВИЭ до последнего времениограничивалось ввиду объективных обстоятельств и низкой конкурентоспособности (дороговизны) оборудования.

Однако, рост тарифов на энергетические услуги39и органическое топливо ставят вопрос повышения эффективности использованияимеющихся возобновляемых ресурсов в России на новый уровень.В связи с этим возникает задача поиска оптимальных решений по широкомуприменению ВИЭ, например, на основе комплексного подхода и метода выпуклойоптимизации, предлагаемых в данном исследовании.1.5. Проблемы энергообеспечения удаленных поселенийв Свердловской областиСвердловская область по промышленному потенциалу входит в четверкусубъектов Российской Федерации (после Москвы, Санкт-Петербурга и Московскойобласти).

Энергетическое хозяйство Свердловской области кардинально не отличается от состояния в других регионах России. Поэтому, данные, приведенные втабл. 10 по шести управленческим округам Свердловской области в целом характеризуют проблему ветхости тепловых сетей и удаленных линий электропередач встране (данные Минэнерго Свердловской обл.

за 2014 г).Таблица 10Состояние сетей в управленческих округах Свердловской областиУправленческиеОкруга УрФОТепловые сети (км)(только муниципальные)Электрические сети (км)(только муниципальные)Всегов т. ч. ветхиеВсегов т. ч. ветхиеВосточный УО675310,81483357Западный УО856522,539601445,2Северный УО894332,32240,2192Южный УО1095360,72641,1930Горнозаводскойг. Екатеринбург1222,41404,6337,3611,93914,71417,51889,1697,8ВСЕГО по области6147,82475,315657,45513,0Видно, что около 30 % всех сетей требуют в н.в. ремонта или замены, чтовлечет необходимость весьма значительных финансовых вложений, в противномслучае усугубляется риск возникновения аварийных ситуаций.

Руководство МРСКне считает возможным восстановление всех имеющихся в Ивдельском (Свердловская область) районе ЛЭП по причине отсутствия финансирования (сотни млн40руб.). В данном случае альтернатива использования ВИЭ становится привлекательной.В июле 2012 г. была проведена ознакомительная поездка экспертов в удаленные малонаселенныепоселкиИвдельскогорайона Свердловской области(500 км на север от областного центра Екатеринбурга) с участием автора данногоисследования.

Целью поездки была оценка готовности удаленных поселений к зимнему периоду и формирование предложений по энергообеспечению удаленныхтерриторий и повышению его надежности. Карта и маршрут инспекционной поездки в удаленные децентрализованные районы севера Свердловской областипредставлены на рис. 6 (прямоугольные сектора, идущие от г.

Ивделя) .Основной вывод экспертов: энергоснабжение удаленных поселков посредством линий электропередач находится под постоянной угрозой и требует значительных затрат на поддержание и восстановление последних.Перечень населенных пунктов и количество проживающих в одном изудаленныхрайонов (Ивдельском,север Свердловской области)показаныв табл. 11. В данной таблице представлен расчет годового объема газа, потенциально необходимого для обеспечения каждого населенного пункта без указания затрат на прокладку газопроводов (данные ОАО «Свердлоблгаз»).

Понятно, что для5–10 жителей удаленного поселка тянуть нитку газопровода длинной 35–50 км экономически нецелесообразно. Поэтому единственным источником энергиитам остаются дизельгенераторы, требующие постоянной доставки топлива.Ивдельский район Свердловской области –известный в прошлом центрГУЛАГа СССР, на территории которого содержались около 40 тыс. заключенных.Энергоснабжение было организовано через ЛЭП, которые не ставились на балансмуниципалитетов и являлись собственностью ГУВСИНа.После существенного сокращения к 2010 г. в районе Ивделя осталось всего3,5 тыс. заключенных, большинство лагерей были закрыты, но в населенных пунктах остались проживать обслуживающий персонал и семьи бывших военных илиосвободившиеся.

Постепено линии электропередач приходили в негодность, ветшали и переставали выполнять свою функцию. Люди были вынуждены перейти надизельное электроснабжение, т.к. имеющаяся в стране программа восстановлениясетей не распространяется на нестоящие на балансе муниципалитетов сети.41Таким образом десятки населенных пунктов только в одном районе Свердловскойобласти России остались без централизованного энергоснабжения.Для повышения эффективности и надежности энергообеспечения удаленныхдецентрализованных объектов в качестве альтернативы могли быть применены системы с расширенным составом разных видов ВИЭ, т.

Характеристики

Список файлов диссертации