Электроснабжение северных населенных пунктов на основе ветродизельных комплексов

• Автор: Бобров, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

1.1. Структура и особенности систем электроснабжения потребителей Таймыра.

1.2. Перспективы применения возобновляемых источников энергии для

электроснабжения изолированных потребителей.

1.3. Исследование ветроэнергетического потенциала районов Таймыра

1.4. Классификации современных ВЭУ и рекомендации по их применению.

1.5. Методики определения выработки электроэнергии ВЭУ.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

2.1. Аналитический метод оценки надежности ВЭУ

2.2. Математическая модель надежности ветропарка с учетом погодных условий.
2.3. Математические модели техникоэкономических характеристик ВЭУ.
2.4. Комплексная оценка эффективности ВЭУ
Выводы по главе
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ СТУКТУРЫ ВДК В СОСТАВЕ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
3.1. Методика определения состава и мощности ДЭС.
3.2. Определение выработки электроэнергии ВЭУ с учетом графика нагрузки
3.3. Многокритериальный анализ технических решений ветродизелышх
эиергокомплсксов.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТАЙМЫРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
4.1. Оценка показателей надежности отдельных ВЭУ и ветропарков.
4.2. Определение объемов выработки и себестоимости электроэнергии от ВЭУ в населенных пунктах Таймыра.
4.3. Разработки вариантов структуры ВДК.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Введение
Оптимальное использование возобновляемых источников энергии ВИЗ имеет большое значение при проведении региональной энергетической политики. Проблема энергетической безопасности надежности электроснабжения, насущная для многих стран, трансформируется в энергобезопасность субъектов РФ, особенно тех, что расположены в труднодоступных районах с автономным электроснабжением.
Расходы на годовую закупку и доставку дизельного топлива для дизельных электростанций ДЭС в ряде случаев превышают затрат на всю выработанную ими электроэнергию и постоянно растут. При замещении, на ДЭС дизельного топлива, электроэнергией, выработанной на ветроэнергетических установках ВЭУ, затраты на топливо существенно снижаются. В конечном счете, уже через несколько лет можно начать экономию денежных средс тв, которые ежегодно тратятся на закупку и завоз дорогостоящего дизельного топлива в удаленные населенные пункты, находящиеся в зоне децентрализованного электроснабжения.
Развитие возобновляемых источников энергии и ветроэнергетики в частности, является перспективным направлением развития энергетических отраслей и активно поддерживается правительством РФ 7.
Степень разработанности проблемы.
Проблемами ветроэнергетики занимаются известные ученые и специалисты Иванова И.Ю., Колодин М.В., Галкин М.П, Горин А.Ы., Новожилов М.А., Радионова Ю.А., Безруких П.П., Гайтов Б.Х., Соломин С.В. и др. Вопросы функционирования ВЭУ с другими энергетическими установками, а также вопросы экономических аспектов применения ВЭУ нашли отражение в работах Марченко О.В., Соломина С.В., Копылова А.Е., Абдрахманова , Якимова , Назмеева Ю.Г., Макаровского С.Н. и др.
Анализ работ вышеперечисленных авторов позволяет определить подход к разработке и обоснованию методов определения выработки
5
электроэнергии ВЭУ с учетом надежности и погодных условий, а также оптимизации состава ВЭУДЭС при реконструкции автономных энергосистем.
Целью диссертационной работы является исследование автономных систем электроснабжения с применением ветродизельных комплексов и разработка рекомендаций по повышению их энергоэффективности на примере северных населенных пунктов Таймыра.
Задачи исследовании
1. Провести анализ структуры электроснабжения децентрализованных зон Таймыра и обосновать необходимость применения ВДК.
2. Исследовать ветроэнергетический потенциал населенных., пунктов Таймыра в целях производства электроэнергии.
3. На основе теории Марковских, процессов разработать математическую модель для оценки выработки электроэнергии ВЭУ с.учетом надежности и изменения погодных условий
4. Предложить варианты построения ВДК в существующих децентрализованных СЭС региона.
5. Разработать методику выбора оптимального состава агрегатов ВДК
в. процессе проектирования на основе факторного эксперимента и комплексного критерия эффективности технических решений.
6.Сформулировать предложения по коррекции топливноэнергетического баланса автономных СЭС населенных пунктов Таймыра путем использования ветроэнергетического потенциала ВЭП местности.
Теоретической и методологической основой диссертационного исследовании послужили фундаментальные и прикладные исследования отечественных и зарубежных ученых, нормативные документы, материалы научнопрактических конференций, периодические издания данные производителей ветроустановок, статистические данные всемирного архива погоды.
В процессе исследования использовались принципы системного анализа, положения, теории вероятностей, теории надежности, метод Марковских процессов, методы статистического и экономического анализа, методы поиска оптимального варианта решения экстремального факторного эксперимента.
Актуальность


Здесь находится самая северная точка России мыс Челюскин, граничит на юге с Эвенкийским автономным округом, на югозападе и западе с ЯмалоНенецким Туруханским автономным округом, на востоке и юговостоке с Республикой Саха Якутия. Ландшафт территории округа представлен арктической пустыней, тундрой и лесотундрой. Значительную часть территории занимают ледники и вечная мерзлота. Полуостров Таймыр пересекают горы Бырранга, протяженность которых составляет км, а высота достигает м над уровнем моря. Большинство поселков расположены на берегах крупных рек Енисея, Хеты и Хатанги и др. Месторасположение населенных пунктов на территории северной части Красноярского края показано на рис 1. Численность населения Таймырского ДолганоНенецкого автономного округа составляет ,1 тыс. Норильского промышленного района, численность которого 0 тыс. Население по территории округа распределено крайне неравномерно и проживает преимущественно вдоль главных рек и притоков. Анализ СЭС поселков и возможностей возобновляемой энергетики. Обоснование использован и я ветроэ нсргсти кн. О. Минимум приведенных затрат на сооружение ВДК. Минимум расхода дизельного топлива на выработку электроэнергии. ВДК. Оф Минимальный срок окупаемости проекта. Максимум удельной выработки
. Рис 1. Рис 1. Севера общей численностью 9,4 тыс. Плотность населения 0,5 чел. Наибольший удельный вес в экономике округа имеет добыча угля. Самое крупное промышленное предприятие Таймыра угледобывающая шахта Котуй. На территории округа действуют газовые промыслы трех месторождений, ведется добыча россыпного золота и платиноидов, эксплуатируются месторождения подземных вод. Промышленность представлена также предприятиями полиграфической и пищевой отраслей . Сельское хозяйство округа специализируется на оленеводстве, охотничьем, пушном и рыбном промыслах, а также на переработке продукции этих отраслей. Ежегодный промысловый отстрел диких оленей в последние годы сократился в десять раз и составляет тыс. По принципу электроснабжения, север Красноярского края можно условно поделить на две части. Централизованное электроснабжение потребителей осуществляется от Норильской энергосистемы, расположенной на Югозападной части Норильские ТЭЦ УстьХантайская ГЭС Курейская ГЭС Таймырского автономного округа и частично на территории северозападной части Турухаиского района Рис. Рис. Территория электроснабжения Норильской энергосистемой. Энергосистема осуществляет электроснабжение городов и поселков, расположенных вблизи энергосистемы Норильск,. Дудинка, Светлогорск, Снежногорск и др. Норильска и Дудинки. Таблица1. Наименование электростанции Установленная мощность, МВт. ТЭЦ1 г. ТЭЦ2 г. ТЭЦ3 промплощадка Надежд инского. Оставшаяся часть территорий Таймыра, севера Эвенкии и Туруханска получает электроснабжение за счет децентрализованных источников электроэнергии Основным источником электрической энергии в, поселках Таймыра, не подключенных к Норильской энергосистеме являются дизельные электрические станции На территории Таймыра на сегодняшний день, функционирует автономных дизельных электростанции таблица 1. МВт. Эти ДЭС обеспечивают жизнедеятельность примерно0 населенных пунктов на площади 0 тыс. Основное оборудование автономных ДЭС состоит из более дизельных генераторов разных типов и модификаций, в. Электроэнергия передается, на небольшие расстояния с помощью воздушных линий Рабочие напряжения 0, 0,4 1 и 6 кВ. Исключениями являются поселки Караул, Хатанга и Диксон, которые имеют потребителей Л категории. Изолированные энергоузлы региона сельские населенные пункты, поселения коренных народов, скотоводов, охотников и рыбаков, фермерские хозяйства и морские порты. Потребители такого типа рассредоточены по всей территории Таймырского автономного округа. Таблица 1. Список населенных пунктов Таймыра с указанием установленной мощности ДЭС. Диксон о. Крупные портовые поселки, такие как Диксон, Караул, Хатанга и др. ДЭС большой мощности. Для бытовых, технологических нужд индивидуальных хозяйств, населения сельских пунктов, геологоразведочных работ, охотничьих факторий функционируют малые ДЭС с мощностью до 0 кВт.