Обоснование параметров ветроэлектрической станции на базе ветроэнергетических установок малой мощности для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей

• Автор: Шелубаев, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Особенности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием ВЭУ

1.1 Состояние и особенности развития сельской электроэнергетики

1.2 Особенности развития ветроэнергетики

1.3 Основные технико-экономические показатели ВЭУ

1.3.1 Классификация ВЭУ. Основные технические показатели

1.3.2 Основные экономические показатели ВЭУ

1.4 Возможности использования ВЭС в Челябинской области

Глава 2 Теоретическое исследование показателей ВП

2.1 Характеристики ветрового потока в условиях Челябинской области
2.2 Исследование основных показателей ВЭУ в зависимости от местных условий
2.3 Исследование показателей ВЭС в зависимости от местных условий
Выводы
Глава 3 Экспериментальное исследование элементов существующих схем ВЭУ и режима поступления ветровой энергии
3.1 Экспериментальное исследование выходных характеристик генератора ВЭУ в условиях Южного Урала
3.1.1 Задачи экспериментальных исследований
3.1.2 Измерительные приборы
3.1.3 Результаты экспериментальных исследований ВУС-
3.2 Исследование режимов поступления ветровой энергии и потребления электроэнергии сельскохозяйственными потребителями
3.3 Исследование элементов существующих схем ВЭУ на основе эксперимента
3.3.1 Параметры генератора
3.3.2 Параметры выпрямителя

3.3.3 Параметры сглаживающего фильтра
3.3.4 Параметры инвертора
Выводы
Глава 4 Разработка технических решений по эффективному использованию ВЭУ. Имитационное моделирование схемы ВП
4.1 Разработка схемы параллельной работы ВЭУ с энергосистемой
4.2 Разработка схемы использования ВЭУ в системе автономного электроснабжения
4.3 Имитационное моделирование параллельного включения генераторов ВЭУ в составе ВП
4.4 Разработка схемы включения ВЭУ в составе ВП. Компоновка схемы электроснабжения потребителей с использованием ВЭУ
Выводы
Глава 5 Технико-экономическое обоснование параметров ВЭС
5.1 Исследование технико-экономических показателей ВП на примере Челябинской области
5.2 Исследование стоимости электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ
5.3 Исследование стоимости передачи электроэнергии, вырабатываемой
ВЭУ в составе ВП
5.4 Рекомендации по выбору ВЭС и ВП
Выводы
Основные выводы
Список литературы
Приложения

Введение
Актуальность темы. Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей (СХП) ввиду удаленности от энергосистемы и малой мощности требует больших затрат. Большая протяженность и разветвленность линий электропередач (ЛЭП), износ сельских электрических сетей вызывают значительные потери электроэнергии. В результате наблюдается рост затрат на электроснабжение СХП, что в целом снижает эффективность производства сельскохозяйственной продукции и ухудшает условия комфортного проживания на селе.
В условиях действия Федерального закона Российской Федерации № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» предлагается повысить эффективность электроснабжения СХП. Одним из путей является развитие распределенной генерации (РГ), представляющей собой электростанции малой мощности, использующие местные энергоресурсы [14, 49]. РГ позволяет снизить потери, а значит, затраты на передачу электроэнергии.
Существующие установки РГ для выработки электроэнергии используют органические виды топлива. В условиях роста стоимости топлива снижается эффективность таких установок РГ.
Для снижения затрат на электроснабжение в качестве РГ наиболее перспективным направлением является использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При этом ВИЭ могут снизить затраты на потребляемую электроэнергию за счет замещения органического топлива. Анализ развития ВИЭ указывает на перспективность использования энергии ветрового потока по признаку доступности для СХП.
В настоящее время в мире действует большой парк ветроэнергетических установок (ВЭУ) большой, средней и малой мощности. Наиболее распространенными являются ВЭУ большой мощности, установленные, как правило, на территориях, где наблюдается высокая скорость ветра.

Глава 2 Теоретическое исследование показателей ВП
Режим работы ВЭУ в составе ВП связан с ветровыми условиями местности. Следовательно, для исследования показателей ВЭУ и ВП предлагается рассмотреть характеристики ветрового потока, в частности, условий поступления максимальной мощности ветрового потока на примере Челябинской области.
2.1 Характеристики ветрового потока в условиях Челябинской области
Ветер характеризуется скоростью и направлением. Важнейшей характеристикой, оценивающей кинетическую энергию ветра, является его скорость. Скорость ветра можно измерить, а ее изменчивость - прогнозировать с вероятностью той или иной степени достоверности [3].
Скорость и направление ветра измеряют на метеорологических станциях, данные публикуются в специальных ежемесячниках. На большинстве метеостанций показания приборов, измеряющих скорость ветра, регистрируют восемь раз в сутки с интервалом в три часа или шесть раз через четыре часа. Эти показания дают возможность получить достаточно полные сведения о средней скорости ветра и его направлении [122]. В Челябинской области замеры проводятся на 14 метеостанциях, охватывающих все четыре ветроэнергетических района [77].
Направление ветрового потока для работы ВЭУ является менее значительной характеристикой. Но при расположении нескольких установок разумно рассмотреть влияние ВЭУ друг на друга с учетом розы ветров. Следовательно, основным статистическим параметром ветра является средняя скорость [122].
На сегодняшний день накоплены обширные сведения о характере ветровых потоков. Так как скорость ветра возрастает с высотой, замеры выполняются