Методологические основы разработки и создания вертикально-осевых ветроэнергетических установок для агропромышленного комплекса России

• Автор: Соломин, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 412 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Сравнительный анализ основных типов ВЭУ
1.2. Состояние производства и эксплуатации ВЭУ в России
1.3. Анализ негативных факторов ВЭУ
1.4. Нормативы, законы, акты по ветроэнергетике в РФ и за рубежом
1.5. Размещение ВЭУ на ответственных инженерных объектах
1.6. Состояние исследований в разработке методов проектирования
1.7. Законодательная база
1.8. Основные идея исследований. Критерии оптимизации
1.9. Основные выводы по главе. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ВО ВЭУ
2.1. Описание методологии разработки ВО ВЭУ
2.2. Алгоритмы оптимизации параметров
2.3. Определение параметров профиля лопасти
2.4. Разработка и оптимизация ротора ВО ВЭУ
2.5. Исследование прочностных характеристик ротора
2.6. Исследование вибраций и резонансов
2.7. Аэродинамическое регулирование
2.8. Разработка генератора
2.9. Разработка электронного регулятора (контроллера)
2.10. Оптимизация сборки ВЭУ
2.11. Основные выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ВО ВЭУ И
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
3.1. Требования к компонентам ВЭУ
3.2. Изготовление лопасти
3.3. Антиобледенительное покрытие

3.4. Изготовление генератора
3.5. Изготовление электронного регулятора (контроллера)
3.6. Вибробалансировка ротора
3.7. Проведение испытаний
3.8. Испытания лопастей
3.9. Испытания ротора
3.10. Испытания антиобледенительных покрытий и устройств
3.11. Исследования вибраций
3.12. Измерение шума ВЭУ
3.13. Измерение вибраций ВЭУ
3.14. Испытания генератора
3.15. Испытания регулятора
3.16. Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И СОЦИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА
ВНЕДРЕНИЯ ВЭУ В АГРАРНУЮ ОТРАСЛЬ
4.1. Тенденции рынка энергетики в России
4.2. Потенциальный рынок малых ВЭУ
4.3. Технико-экономическая оценка использования ВЭУ
4.4. Семейство малых ВО ВЭУ
4.5. Направление дальнейших исследований по теме работы
4.6. Основные выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Литература (библиографический список)
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Работа посвящена созданию методологических основ проектирования надежного и экономичного энерго- и электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, разработке новых ветроэнергетических установок для сельскохозяйственного производства и быта населения.
С древнейших времен человек использовал энергию ветра для помола зерна, перекачивания воды и других работ, заменяющих мускульную силу. Задачей ветроэнергетики на современном этапе является обеспечение энергией удаленных потребителей. Именно вопрос энергоснабжения разрозненных сельскохозяйственных потребителей наиболее актуально стоит в большинстве регионов России, территории которых имеют природные ресурсы, возможность развития инфраструктуры и создания производства. Необходимость
неоправданно больших капиталовложений в строительство линий электропередач в условиях сложного рельефа местности и совокупности с малой потребляемой мощностью объекта (в среднем до 50-100 кВт) подтверждает актуальность поиска альтернативных методов решения задачи электрификации.
В период мирового кризиса энергетика села все чаще сталкивается с глобальной зависимостью от топливно-энергетических ресурсов и их дефицитом, а также с неизменным ростом цен на топливо, что сказывается на стоимости производства. При этом в отрасли преобладает высокая
энергоемкость, ощущается сильный дефицит инженеров-энергетиков, а также существуют проблемы с надежностью электроснабжения отдельных
территорий и хозяйств. Все это происходит на фоне высокого процента износа электрооборудования. С другой стороны в России имеются все необходимые ресурсные, технические, энергетические и экономические условия для
широкомасштабного эффективного использования ветроэнергетических установок, в том числе для сельскохозяйственных районов.

окружающую среду и здоровье человека в плане генерации вибраций, шума, инфра и ультразвука, а также электромагнитных колебаний. В связи с этим вопрос исследования свойств ВЭУ требует особо пристального внимания. Практика показывает, что со временем появляется все больше владельцев малых и сверхмалых ВЭУ, размещающих ветроустановки на своих зданиях. Причем данный процесс идет бесконтрольно, без учета действующих стандартов, требований и норм, без соответствующего анализа параметров ВЭУ на предмет безопасности и влияния на здоровье и самочувствие человека.
Подобные технические решения, как отмечалось выше, уже реализуются как в России, так и за рубежом. При этом несложные расчеты показывают наличие экономической выгоды таких решений. Размещение экологически безопасных ВЭУ на кровле жилых, офисных и промышленных зданий позволяет снизить затраты на монтаж и пусконаладку по причине отсутствия у ВЭУ высокой дорогостоящей мачты, уменьшить потери на передачу электроэнергии и эксплуатационные расходы в связи с близостью к потребителю [50,51], уменьшить зависимость жильцов от центрального электро- и теплоснабжения за счет использования автономного источника питания, создаст перспективы строительства специальных «экологических» домов и украсит эстетический вид зданий. С этой целью необходим тщательный анализ параметров ВЭУ для создания системы определения (или отбраковки) ВЭУ для установки на инженерных объектах. При создании такой системы необходимо, прежде всего, уделить внимание снижению вибраций и шумов, генерируемых ВЭУ, до уровня, допустимого действующими СНиП, ГОСТ и другими регламентирующими документами.
На конец 2011 года в «ГРЦ-Вертикаль» без проведения какой-либо
специальной рекламной кампании поступило свыше 400 запросов на
размещение малых (до 10 кВт) ВЭУ на кровле сельских и городских жилых
домов и других объектах, что является показателем спроса на ВЭУ в таком
применении. В основном данные заказы поступают от фермеров средней