Разработка методики повышения надежности электроснабжения отдаленных поселений за счет ветроэнергетики : на примере Астраханской области

• Автор: Грозных, Вадим Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 272 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ МИРА И РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
1.1. Состояние и тенденции развития энергетики Российской Федерации до 2020 года и место вторичных энергоресурсов в обеспечении надёжности электроснабжения и повышении энергоэффективности
1.2. Мировые тенденции использования возобновляемых, вторичных и низкопотенциальных источников энергии
1.3. Потенциал возобновляемых источников энергии и его реализация на территории Российской Федерации
1.4. Особенности, область применения, препятствия на пути использования
ветровой энергии
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗА ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ МАЛЫХ ПОСЕЛЕНИЙ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
2.1. Понятийный аппарат методологии ценологического подхода
2.2. Математический аппарат рангового анализа и устойчивость 77-распределений
2.3. Сравнительный анализ наиболее распространенных статистических методов прогнозирования
2.4. Преимущества и область применения линейной регрессии
2.5. Математическая модель функционирования ВЭУ
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕОБХОДИМОЙ МОЩНОСТИ ВЭС ДЛЯ МАЛЫХ ПОСЕЛЕНИЙ РЕГИОНА
3.1. Анализ топливно-энергетических и человеческих ресурсов Астраханской области
3.2. Прогноз потребления электроэнергии Российской Федерации, Южного федерального округа, областей и республик в его составе
3.3. Методика определения энергоэффективности единичной ВЭУ
3.4. Методика оценки электропотребления малых населённых пунктов
3.5. Диспозиция и выбор числа ВЭУ для населённых пунктов Астраханской области
3.6. Применение ВЭУ для отопления и горячего водоснабжения
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С УЧЁТОМ ВВОДА ОБЪЕКТОВ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ
4.1. Проблемы бесперебойности и надёжности электроснабжения от ВЭУ
4.2. Проблемы взаимодействия, самозапуска, взаимного влияния ВЭУ
4.3. Схематические решения автономного и комбинированного электроснабжения частных домовладений малых поселений и предприятий малого бизнеса
4.4. Универсальная методика формирования ценологической структуры
распределенных возобновляемых источников энергии малой мощности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.
Задачи удовлетворения существующей и будущей потребности населения и промышленности России в электрической и тепловой энергии связаны с ограниченными запасами органических ископаемых и требованиями экологии, что приводит к необходимости использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Практически наиболее значимым и освоенным в мире видом ВИЭ является ветровая энергия, которая в настоящее время не только используется в более широких масштабах, чем остальные возобновляемые виды энергии, но и имеет большие перспективы развития в ближайшие десятилетия. Россия обладает огромным потенциалом ветровой энергии, но по установленной мощности ветроэнергетических установок (ВЭУ) отстает не только от ведущих промышленно развитых стран, но и от большинства развивающихся стран. Установленная мощность ВЭС России на начало 2011г., равная 15,4 МВт, в 2900, 2600, 1750, 1350, 850 раз ниже, чем в Китае, США, Германии, Испании, Индии соответственно. Это положение является тем более нетерпимым, если вспомнить, что в 30-е годы XX века Россия являлась мировым лидером ветроэнергетики.
Перспективными регионами с точки зрения развития ветроэнергетики являются Поволжье; Северный Кавказ; Якутия; Калмыкия; Приморье; Архангельская, Ленинградская, Калининградская, Саратовская, Сахалинская и Магаданская области. Энергетическими ветровыми зонами в России являются также побережье и острова Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, районы Каспийского и Аральского морей, нижней Волги, побережья Охотского, Баренцева, Черного, Азовского морей. Длительность полезного энергетического потока ветра варьируется в этих регионах от 2000 до 5000 часов ежегодно.
Существует тесная корреляционная связь между экономической целесообразностью прокладки новых энергосетей и плотностью населения: показатели эффективности централизованного расширения сетей тем больше, чем выше плотность и

Расчёты экологического ущерба от электростанций, использующих ВИЭ, показывают, что заметное влияние на окружающую среду могут оказывать лишь объекты большой мощности. Установки малой и средней мощности можно считать практически безвредными в отношении окружающей среды, экологический эффект от их эксплуатации будет неизмеримо выше их возможного экологического ущерба [72, 76].
Важным недостатком энергии ветра, который можно компенсировать расстановкой ВЭУ внутри ВЭС является его непостоянство во времени и пространстве. Если в условиях полной автономии объединить несколько десятков ветроагрегатов равной мощности, то средняя их мощность будет постоянной [69].
[ Ветроэнергетические установки ]

j Автономные |

(a>=const| ta=var |
/"
1 сг || АГ | сг h
Для совместной работы с другими источниками

Сетевые

co=eonst
[oy=const| I ea=var
СГ АГ
мэг!

crltoml
ЧсвгІ

Ч аг Нпч ЧмдпІ Ч сг 1Чпч~
Рис. 1.8. Классификация ВЭУ (ш - частота вращения ветроколеса; АГ - асинхронный генератор; СГ - синхронный генератор; МДП - машина двойного питания; БС - балластное сопротивление; ПЧ - преобразователь частоты; БСК - бесконтактный синхронный генератор; МЭГ - магнитоэлектрический генератор;
СВГ - синхронный высоковольтный генератор).
ВЭУ по исполнению делятся на два типа: горизонтально-осевые (ось вращения параллельно ветровому потоку); вертикально-осевые (ось вращения перпендикулярно ветровому потоку) [32, 69, 114, 155]. Преимуществом горизонтально-осевых ВЭУ является наибольший коэффициент использования энергии ветра (КИЭВ), который находится в диапазоне [0,44;0,50]. Оба типа ВЭУ подразделяются на использующие силу сопротивления или подъёмную силу. Как первый, так и второй тип ВЭУ делят-