Диссертация (1143334), страница 8
Текст из файла (страница 8)
е. комплексные системы набазе возобновляемых источников энергии (КС ВИЭ).В их числе классические установки, использующие ветровую, солнечнуюи гидро- энергию, биогазовые установки с метангенерацией отходов животноводства и сельского хозяйства, а также нетрадиционные источники- тепловые насосы,преобразующиенизкопотенциальноетеплогрунта,а также сбросных вод и мусоросборочных полигонов.воздуха,морей,42СВЕРДЛОВСКАЯ ОБЛАСТЬРис. 6. Карта и маршрут инспекционной поездкив Ивдельский район Свердловской области (глубина поездки – 150 км от Ивделя,650 км от Екатеринбурга)В этой связи актуальным становится вопрос об обеспечении удаленных населенных пунктов микрогенерирующими комплексными системами на основе возобновляемых источников энергии.43Таблица 11Населенные пункты Ивдельского района Свердловской областис децентрализованным энергоснабжениемНаселенный пунктБурматовоВерхний ПелымВижайГлухарныйДенежкиноЧисленностьпроживающих(чел.)50831923481731031116Годовой (тыс.
м3)расход газа(потенциально)66,4811,5339,48123,32455,26Кол-во инд.домов (ед.)ЕкатерининкаИвдель400177751335925563,2855319,2ЛангурЛозьвинский1331804460172,92235,48МасловоМитяево56051872780,567,61НагорныйНадымовкаОусПолуночноеПонилПристаньСеверныйСтарая СамаСуеватпауль7132150426402501355904244501880804519718,09105,693117,94103,331,630176,612804,94,16ТалаяУлымсосХорпияШипичныйЮркиноЮрта АнямоваЮрта Бахтиярова42801320301711274401064,163,69105,73172,69039,2523,168237,8511,54224900183013,6968499,1Юрта КуриковаЮрта ПакинаЮрта ХандыбинаВСЕГОВ целом в России, по данным ВИЭСХ, показатели количества децентрализованных потребителей представлены в табл. 12 (в знаменателе – число жителей)[41].Таблица 1244Потенциальные децентрализованные потребители ВИЭ в РоссииЧисленностьжителей внаселенномпункте, чел.Сельскиежители(оценка 2011 г.)Вахтовыепоселки(оценка 2011 г.)ЖителималыхгородовСевераОхотники, рыбаки,кочевники, геологи, строителиЛЭП и трубопроводовДо 502 64061 8002 26060 8008 00052 000От 51–500101872 094 805490109 6001608 000501–30005 3155 368 1607655 800–3001–10 тыс.3381 882 83940119 600146373 000–ВСЕГО9 407 604345 800373 00060 000Из таблицы следует, что около 10 млн.
жителей России находятся на удаленных децентрализованных территориях и, как правило, используют дизель-генераторы, требующие завоза значительных объемов топлива.1.6. Выводы и постановка задач исследованияМинистром Энергетики и ЖКХ Свердловской области в 2011 г. утверждена«Стратегия развития топливно-энергетического комплекса Свердловской областина период до 2020 года» (Приказ Министра №50 от 15.06.2011).Разработка основных направлений и мероприятий «Стратегии» по разделувозобновляемой энергетики Свердловской области осуществлялась УрО РАН,а также УрФУ при непосредственном участии кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета.Существенный вклад при разработке раздела 4.6 «Возобновляемые источники энергии» «Стратегии развития ТЭК Свердловской области на период до 2020г.» внесли заведующий кафедрой АС и ВИЭ УрФУ доктор технических наук профессор С.
Е. Щеклеин и автор данной работы. При подготовке предложений длявключения в раздел ВИЭ «Стратегии…» были выполнены исследования гидропотенциала Свердловской области, энергетического потенциала сбросных вод для использования на испарителях тепловых насосов, проведен анализ энергетическогопотенциала отходов животноводческих комплексов на предмет использования в45биогазовых установках, а также оценены возможности применения ветроэнергетическихустановокисолнечныхфотоэлектрическихпреобразователейи солнечных коллекторов для условий Уральского региона.Для Среднего Урала, как и всей России, характеризующихся на большей частисвоей территории резко-континентальным климатом, требуется иной, по-сравнениюс моно системами ВИЭ, практикуемыми в мире, подход к внедрению и использованию возобновляемой энергетики, комплексно учитывающий следующее:– пониженные средне-годовые значения инсоляции (125–200 Вт/м2),– в среднем (по территории РФ) низкая скорость ветра (3–5 м/с),– огромные пространства страны (17 млн.
км2),– удаленность потребителей от традиционных централизованных источниковэнергии (сотни и тысячи км).Таким подходом может стать использование мКС ВИЭ.В связи с указанным, постановка задач настоящего исследования состоялав следующем:1. Разработать классификацию энергетических мКС ВИЭ для расчета эффективных многокомпонентных комплексов, состоящих из оборудования различныхвидов возобновляемых источников энергии.2. Разработать математическую модель мКС ВИЭ и алгоритм оптимизациисостава оборудования с учетом стохастических характеристик конкретной территории, базирующиеся на методе выпуклой оптимизации, а также предложить графическую интерпретацию поиска наиболее эффективной мКС ВИЭ, использующейбезрисковый (ДГ, ГГ), рисковые (ВИЭ) и сочетания рисковых и безрискового источников энергии.3.
Разработать и создать в натурных условиях реальный объект для проведения комплексных исследований использования ВИЭ в различных сочетаниях видови мощностей оборудования.4. Провести экспериментальные исследования, математическое моделирование и натурные испытания на различных реальных объектах мКС ВИЭ для верификации математической модели.5. На основе математической модели разработать компьютерные программыдля расчета оптимальной (по составу и установленной мощности каждого типа оборудования) мКС ВИЭ для конкретной территории.466. Показать потенциал ВИЭ в Свердловской области (ветроэнергетика, солнечная и гидроэнергетика, биогазовые установки, тепловые насосы на основе геотермальной энергии) и возможности использования мКС ВИЭ.7. Предложить новые разработки оборудования возобновляемых источниковэнергии и рекомендации по их использованию в составе мКС ВИЭ.8.
Разработать рекомендации по практическому использованию и повышению эффективности различных видов ВИЭ для территорий с высоким значениемградусо-суток отопительного периода.Исследования проводились с 1997 г., когда в Уральском государственом техническом университете-УПИ на кафедре «Атомная энергетика» была открыта новая специальность и организована подготовка по профилю «Нетрадиционныеи возобновляемые источники энергии».С образованием в 2011 г.
Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина было изменено и название кафедры, отражающее теперь два направления в ее деятельности «Атомные станции и возобновляемые источники энергии».Сочетание проблематик возобновляемой и атомной энергетики косвенно отражено в последней главе данного исследования и касается разработки пассивныхустройств-завихрителей, интенсифицирующих теплообмен в солнечных коллекторах, снижающих вибрации трубопроводов с двухфазными течениями рабочеготела.
Последнее необходимо и в теплонасосных установках, на геотермальных(ВИЭ) и на традиционных ТЭС, использующих органическое топливо или атомнуюэнергию.Существенную поддержку на протяжении реализации проекта «Энергоэффективный дом» оказывали Правительство Свердловской области в лице Губернатора Росселя Э. Э., председателей правительства (в разное время) Воробьева А. П.и Кокшарова В. А. (ныне ректор УрФУ), заместителей председателя правительстваДанилова Н. И. (основатель в 1999 г. кафедры «Энергосбережение» УрФУ и Штагера В. П.
– Министра энергетики Свердловской области и одного изпервых выпускников кафедры «Атомная энергетика» УПИ.На рис. 7 представлена блок-схема комплекса исследований, выполненныхна установках нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в рамкахдиссертационной работы.47Рис. 7. Блок-схема комплекса исследований,выполненных в ходе реализации диссертационной работы за период с 1997 по 2016 г.48Глава II.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И МЕТОДОЛОГИИРАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО МИКРОГЕНЕРИРУЮЩЕГОЭНЕРГОКОМПЛЕКСАНА БАЗЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИМикрогенерирующий энергокомплекс на базе возобновляемых источниковэнергии, как уже отмечалось, может быть обозначен как мКС ВИЭ.
Для последующего использования в создаваемых программах расчета потребовались разработкаклассификации и математической модели мКС ВИЭ.Цель данной главы – разработать и представить методологию определенияэффективного энергокомплекса с использованием расширенного ряда возобновляемых источников энергии– мКС ВИЭ, на основе анализа математической модели иметода выпуклой оптимизации.Задачи, решаемые в главе:- представить классификацию мКС ВИЭ по видам оборудования и уровнюиспользования мощности;- ввести понятия безрискового и рисковых источников энергии для математической модели мКС ВИЭ;- предложить математическую модель мКС ВИЭ, целевую функциюи граничные условия ее оптимальности;- разработать алгоритм расчета оптимальной мКС ВИЭ для данной территории по критерию минимальной стоимости выработки 1 кВт-ч энергии;- разработать компьютерную программу расчета оптимального по составуоборудования мКС ВИЭ для конкретной территории.В настоящее время, как отмечалось в 1-й главе, известны гибридные ветро-солнечные, ветро-дизельные и дизель-ветро-солнечные установки, использующие два илитри типа ВИЭ (их можно обозначить, соответственно, дуплекс и трио-мКС ВИЭ).Описание оптимизационных моделей указанных комплексных систем имеется в научных трудах не малого числа исследователей России: Стребков Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
