Повышение энергетической эффективности комплексов децентрализованного электроснабжения : на примере Республики Саха (Якутия)

• Автор: Парников, Николай Макарович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ КОМПЛЕКСА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
1.1. Исследование энергетического баланса комплекса децентрализованного электроснабжения ОАО «Сахаэнерго»
1.2. Технико-экономические характеристики локальных систем электроснабжения на основе дизельных электростанций
1.3. Анализ удельных энергетических характеристик ДЭС региона
1.4. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ СООТВЕТСТВИЯ РЕЖИМОВ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ СТРУКТУРЕ И МОЩНОСТИ КОМПЛЕКСА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЯКУТИИ
2.1. Анализ режимов энергопотребления автономных систем электроснабжения
2.2. Оптимизация структуры и мощности ДЭС локальных систем электроснабжения
2.3. Повышение энергетической эффективности ДЭС путем управления количеством одновременно работающих агрегатов
2.4. Определение рационального оперативного резерва мощности ДЭС
2.5. Выводы
3. ПЕРСПЕКТИВЫ ИНВЕРТОРНЫХ ДЭС И РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ИХ РЕЖИМАМИ
3.1. Энергетические комплексы с переменной частотой вращения дизеля
3.2. Математическая модель ДЭС
3.3. Математическое моделирование рабочих режимов ДЭС
3.4. Разработка алгоритмов и систем управления режимами инверторной ДЭС
3.5. Выводы
4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ РЕГИОНА
4.1. Оценка экономической эффективности использования возобновляемых источников энергии
4.2. Обоснование метода оценки энергетической эффективности автономных ветродизельных энергетических комплексов
4.3. Разработка структуры энергоэффективных ветро-дизельиых энергетических комплексов
4.4. Определение энергетической эффективности ветро-дизельных энергетических комплексов и оценка возможности их применения в энергетическом балансе децентрализованных зон
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Около 70 % территории России относятся к зонам децентрализованного электроснабжения, на которых проживают по разным оценкам от 10 до 20 млн. человек. Большинство этих территорий расположены в районах с суровыми климатическими условиями - Сибирь, Дальний Восток, Крайний Север. Надежное энергообеспечение населения децентрализованных зон является важнейшей народнохозяйственной задачей, от успешного решения которой во многом зависит не только социально-экономическое развитие регионов, но и безопасность людей.
Для электроснабжения потребителей децентрализованных зон традиционно используются установки малой энергетики - малые электростанции, работающие на автономную электрическую сеть одного или нескольких близлежащих населенных пунктов. Основу малой энергетики России составляют дизельные электростанции, общее количество которых превышает 47 тыс., а установленная мощность достигает 15 млн. кВт.
Большинство функционирующих сегодня объектов малой энергетики в разных регионах России имеют ряд схожих проблем, обусловленных главным образом большим износом основного энергетического оборудования, острым дефицитом инвестиционных ресурсов, тяжелыми и дорогими условиями транспортировки грузов, удаленностью от центров снабжения и обслуживания и т.п. Вместе с тем, локальные системы электроснабжения децентрализованных зон, как правило, имеют и ряд существенных региональных отличий, связанных с природно-географическим положением региона, развитием инфраструктуры, наличием местных энергоресурсов и т.п. Кроме того, отдельные объекты малой энергетики обычно связаны едиными технологическими процессами завоза топлива и технического обслуживания в рамках одного региона.
Для регионов России, значительная часть которых не присоединена к центральным электрическим сетям, надежное функционирование комплекса децентрализованного электроснабжения является залогом энергетической безопасности, обеспечивающей защищенность граждан, общества, государства, экономики от внутренних и внешних факторов угроз дефицита всех видов энергии и энергетических ресурсов.

Энергетическая эффективность комплексов децентрализованного электроснабжения - важная компонента национальной безопасности страны, призванная ускорить ее социально-экономическое развитие, а повышение энергетической эффективности комплексов децентрализованного электроснабжения является на сегодня актуальной задачей энергетики России.
Предмет исследования. Способы и методы повышения энергетической эффективности комплексов децентрализованного электроснабжения на примере Республики Саха (Якутия).
Объект исследования. Комплекс локальных систем электроснабжения Республики Якутия с учетом технических, географических, климатических, экономических, экологических условий и энергетического потенциала возобновляемых источников энергии территории.
Цель работы. Исследование комплекса децентрализованного электроснабжения Республики Саха (Якутия) и разработка рекомендаций по повышению энергоэффективности локальных систем электроснабжения, расположенных в отдаленных районах с суровыми климатическими условиями.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
- проведен комплексный анализ эффективности использования энергетических ресурсов и установлены качественные и количественные функциональные зависимости основных влияющих факторов на процессы энергопотребления;
- определены закономерности формирования и регулирования графиков электрических нагрузок потребителей децентрализованных зон в зависимости от сезонной составляющей и времени суток;
- разработана универсальная методика, позволяющая определять необходимый типоразмер и количество силовых агрегатов для вновь проектируемых и реконструируемых дизельных электростанций (ДЭС);
- разработана математическая модель дизельной электростанции, проведены исследования ее рабочих режимов с переменной частотой вращения и получены рациональные законы управления ДЭС, обеспечивающие минимизацию расхода топлива на частичных режимах работы;
Выработка ЭЭ, т.у.т. -ч>— Расход условного топлива, т.у.т.
Рис.1.16. Выработка электроэнергии и расход условного топлива по РЭС «Сахаэнерго» в 2006 году, т.у.т.
Вопрос нахождения зависимости между выработкой электроэнергии (тыс. кВтч) и расходом натурального топлива (тонн) опосредованно дает возможность оценить тип и эффективность работы установленных ДЭС. Теоретически, данная зависимость должна быть представлена в виде прямой линии, т.е. отношению названных факторов ставится в соответствие коэффициент пропорциональности, а величина и направление отклонения от линейного тренда будут свидетельствовать о высокой или низкой эффективности работы ДЭС в сравнении со средним показателем по «Сахаэнерго».