Разработка модели электрообеспечения малого потребителя при использовании возобновляемых источников энергии : на примере Брянской области

• Автор: Губанов, Максим Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава Е Исследование технологий использования возобновляемых источников энергии для создания автономных систем частного электроснабжения
1.1. Электроэнергетика России и системы электроснабжения малых потребителей
1.2. Обзор зарубежного опыта создания энергонезависимых поселений
1.3. Анализ технологий использования возобновляемых источников энергии для создания энергонезависимых систем
1.4. Анализ ценологических методик обоснования электрообеспечения потребителей
Глава II. Теоретические и методологические основы разработки ценологической модели электрообеспечения малого потребителя
2.1. Анализ методик прогнозирования электрообеспечения малых потребителей
2.2. Разработка методологии расчета затрат электроэнергии в зависимости от состава потребителей и объекта потребления
2.3. Исследование вариантов моделей систем электроснабжения «умного» дома, оценка их эффективности
2.4. Анализ системы электропотребления умного дома
Г лава III. Разработка модели развития энергосистемы малого потребителя с учетом территориально-доступных энергоресурсов на основе ценологической устойчивости на примере Брянской области
3.1. Сравнительная оценка использования энергоресурсов и распределение малых домохозяйств в Саксонии (Германия)
3.2. Статистический анализ топливно-энергетических и человеческих ресурсов Брянской области
3.3. Разработка методики прогнозирования электрообеспечения малого потребителя Брянской области
3.4. Разработка модели схемы электроснабжения умного дома
3.5. Разработка схемы электроснабжения умного дома
Глава IV. Анализ и оптимизация структуры системы электроснабжения населенных пунктов с учётом ввода автономных потребителей
4.1. Применение ВИЭ для создания системы автономного электроснабжения умного дома
4.2. Расчет затрат на проектируемый «умный дом», вычисление экономической эффективности и срока окупаемости проекта
4.3. Оптимальная структура электрообеспечения малого потребителя при использовании возобновляемых источников энергии
4.4.Анализ результатов исследования и рекомендации по их применению
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Высокая централизация электроэнергетики в России вызывает проблемы надежного и экономичного электроснабжения малых отдаленных потребителей, к которым относятся частные дома, деревни, поселки, объекты малого бизнеса и сельского хозяйства. Стремительный рост цен на электроэнергию при неизменно высокой длительности аварийных отключений в распределительных сетях ставят под угрозу устойчивое экономическое развитие энергодефицитных регионов со значительной долей сельского населения. В условиях большой протяженности территорий и неравномерного распределения ресурсов для снижения транспортных потерь в сетях, повышения надежности и снижения вредного воздействия на окружающую среду целесообразно построение системы распределенной генерации на основе локально-доступных и возобновляемых ресурсов. Приоритетным является использование ВИЭ малым потребителем в качестве второго независимого источника питания при наличии подключения к электрической сети и наличие обязательств у сетевых компаний по покупке избыточной электроэнергии из ВИЭ по специальным «зеленым» тарифам.
Для организации электроснабжения изолированных потребителей ВИЭ может стать альтернативой капиталоемкому сетевому подключению или использованию традиционных дизельных электрогенераторов. При этом высокая удельная стоимость производимой электроэнергии из ВИЭ и технологическая взаимосвязанность объема производства с переменными климатическими условиями требует оптимизации энергетического баланса. Разработка и применение эффективных средств энергосбережения в ЖКХ позволяет значительно снизить общий расход энергоресурсов. Использование средств автоматизации для управления всей системой жизнеобеспечения здания создает комфортные условия проживания и трудовой деятельности людей. Общее снижение электропотребления и частичная замена использования электрической

Конструктивно ВЭУ с горизонтальной осью вращения состоят из следующих основных компонентов:
- несущий винт, втулка ротора, тормозная система;
- электрогенератор и приводной механизм;
- система измерения скорости ветра и слежения за ветром;
- гондола, мачта и фундамент;
- электрические коммутационные аппараты и система регулирования.
В настоящее время существует широкий диапазон мощностей промышленно выпускаемых ветрогенераторов. Наибольшую мощность в 6 МВт имеет ВЭУ Епегсоп Е-126 высотой 135 метров и с диаметром ротора 127 метров, установленная в городе Эмден (Германия) [69].
Задачей настоящего исследования является возможность использования ВЭУ для электроснабжения частных домов и поселений, поэтому целесообразно более детально рассмотреть малые ветроустановки.
Согласно европейским нормам к малым к малым ВЭУ относят установки с площадью ветроколеса не более 200 м2 и высотой мачты не более 10 м. По номинальной мощности их разделяют на микро- (0-5 кВт), мини- (5-30 кВт) и средние (30-100 кВт) установки. Обычно микроустановки применяются для генерации электроэнергии “ постоянного напряжения 12/24/48 В в автономных системах частных домов или однофазного переменного напряжения 230 В при наличии сетевого подключения. Миниустановки рассчитаны на электроснабжение объектов сельского хозяйства и малого бизнеса вдали от сетевой инфраструктуры, они работают на трехфазном переменном напряжении 0,4 кВ. Средние ветроустановки используют для подпитки распределительных сетей 10-20 кВ с целью повышения надежности электроснабжения энергодефицитных регионов.
Европейские нормы описывают различные классы ветра 1-1У, по которым выбирается определенный вид ВЭУ. Для районов с классом I среднегодовая скорость ветра составляет более 10 м/с. На рисунке 1.5 представлена зависимость мощности малой ВЭУ от силы ветра (серая линия). Рабочая зона находится между скоростью ветра Г,ап, при которой происходит запуск установки, и скоростью