Совершенствование параметрических характеристик энергоэффективных и экологически безопасных систем комплексного теплоэнергоснабжения автономных потребителей на базе ветроустановок

• Автор: Кухарцев, Владислав Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

1.1 Расчет потенциала энергии ветра

1.2 Обзор современных ветроустановок и их характеристик

1.3 Влияние ветроустановок на окружающую среду.

1.4 Типы ветроустановок

1.4.1 Ветроустановки с горизонтальной осью вращения

1.4.2 Ветроустановки с вертикальной осью вращения

1.5. Концентраторы ветрового потока

1.5.1. Типы концентраторов.

1.5.2 ВЭУ канального типа

1.5.3 Методика расчета ветровой установки канального типа

1.6 Использование энергии ветра

1.6.1 Производство электрической энергии.
1.6.2 Производство различных энергоносителей на базе ВЭУ
1.6.3 Сжатие воздуха.
1.7. Выводы по главе 1.
Глава 2. Использование сжатого воздуха как альтернативного энергоносителя в промышленной энергетике
2.1 Сферы применения сжатого воздуха.
2.2. Потребители сжатого воздуха.
2.3. Классы загрязненности сжатого воздуха.
2.4. Устройства очистки воздуха
2.5. Способы осушки воздуха.
2.6. Энергетические показатели работы компрессорных установок
2.7. Охлаждение воздуха и утилизация тепла.
2.8. Сравнение вариантов производства сжатого воздуха по традиционной схеме и с непосредственным приводом компрессора от ветроустановки. .
2.9. Выбор компрессора для совместной работы с ветроустановкой.
2 Совместная работа компрессора и ветроустановки.
2 Выводы по главе
Глава 3. Аккумулирование энергии ветра
3.1. Потребление и производство сжатого воздуха.
3.2. Типы энергоаккумулирующих систем.
3.3. Расчет емкости аккумулятора сжатого воздуха
3.4. Работа воздушного аккумулятора в зависимости от режимов потреблениягенерации энергии.
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Использование энергии ветра для целей теплоснабжения автономных потребителей
4.1. Потребление тепловой и электрической энергии на коммунальнобытовые нужды в северных регионах России.
4.2. Современные схемы систем тепло и электроснабжения на традиционном топливе.
4.2.1. Электроснабжение от дизельгенератора и теплоснабжение от водогрейной котельной
4.2.2. Обеспечение электроэнергией от дизельгенератора и теплом от электро котельной
4.2.3. Электроснабжение от дизельгенератора, теплоснабжение от утилизатора тепла ДЭС и пиковой водогрейной котельной
4.3. Схемы тепло и электроснабжения на базе энергии ветра.
4.3.1. Схема теплоснабжения потребителя на базе ветроэлектрической установки с использованием электрокотельной
4.3.2. Схема системы электро и теплоснабжения с использованием ветроэлектрической установки с водогрейной котельной.
4.3.3. Система тепло и электроснабжения на базе ветроэлектрической установки и электрокотельной.
4.3.4. Схема системы электро и теплоснабжения автономного потребителя с использованием ветротеплонасосной энергоустановки
4.3.5. Экономическая оценка систем тепло и электроснабжения автономного потребителя с помощью ветротеплонасосной и ветроэлектрической установок.
4.3.5.1. Капитальные затраты
4.3.5.2. Затраты на топливо.
4.3.5.3. Затраты на ремонтное обслуживание
4.3.5.4. Амортизация
4.3.5.5. Сравнение вариантов тепло и электроснабжения.
4.3.6. Схема тепло и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки
4.3.7. Схема тепло и электроснабжения на базе ветровоздушной теплонасосной установки с использованием парокомпрессионного теплонасосного цикла.
4.3.8. Схема тепло и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной
4.4. Сопоставление различных схем тепло и электроснабжения на базе
традиционного топлива и энергии ветра.
4.5. Выводы по главе
Выводы по работе
Список используемой литерату ры.
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Третья и вторая зоны, занимающие центральную и южную части Западной Сибири, а также неширокую полосу континентальной территории, протянувшуюся почти параллельно арктическому и дальневосточному побережьям, располагают умеренными запасами ветровой энергии. Для ее использования возможно применение ветроагрегатов малой вторая зона и средней мощности. Остальная часть азиатской территории страны, имеющая сложный рельеф и большую залесенность, является малоперспективной для развития ветроэнергетики . Одной из характеристик ветровых ресурсов является их валовой потенциал. Для того, чтобы определить его в районе, площадью 5, принято, что полное восстановление энергии ветрового потока, ослабленного ветроколесом, происходит на расстоянии десяти его линейных размеров ти диаметров ветроколеса . Выполненные расчеты ветроресурсов для каждой энергосистемы и входящей в нее административной области показали, что в среднем по всей исследуемой территории только на высоте м, теоретические запасы ВЭР превышают суммарное потребление энергии в 0 раз, а технически возможные утилизируемые в раз, что свидетельствует о высоких потенциальных возможностях ветроэнергетики. Даже при плотности размещения ВЭУ средней
мощности ветроколесо диаметром м на высоте м 1 установка на 0 км , с помощью ветроагрегатов можно экономить 2,5 млн. Именно такое его количество ежегодно завозилось в районы Крайнего Севера СССР для обеспечения коммунальнобытовых нужд населения . В настоящее время ветроэнергетический потенциал рассчитывается на стандартные атмосферные условия 4, . Па В0 0 мм рт. В0 барометрическое давление, мм рт. Т0 температура воздуха. К ро плотность воздуха, кгм3. Для определения целесообразности применения ВЭУ, производится первоначальная оценка ветропотенциала местности, исходя из данных ближайших к ней метеорологических станций. Среднегодовая скорость ветра определяется арифметическим осреднением за год
. Эр0Еп. С ее помощью определяется энергетическая ценность ветра. Градации скорости дм и и, по ти интервалам имеют следующий вид , ,. Границы градаций соответствуют средним скоростям ветра между смежными диапазонами скоростей, т. Высотой установки ВЭУ принимают высоту головки ветроагрегата для роторов с горизонтальной осью или Нюу Нра2 для агрегатов с вертикальной осью. Причем, НЮУ полная высота ветроустановки, м высота ротора ветроколеса, м. Вгчас
. Н0 высота измерения скорости ветра на метеостанции, м. Высота современных ВЭУ составляет м. При изменении температуры воздуха меняется и его плотность. При увеличении плотности, на ветроколесо при той же скорости ветра, будет попадать большая масса воздуха, что увеличит мощность, снимаемую с вала ветряка. Для г. Жиганск Республика Саха Якутия по данным проведены расчеты по четырем представленным методикам. Результаты приведены на рис. Приложении 1. Т средняя температура атмосферного воздуха за период, К. Рис. Расчет ветропотенциала и влияние различных факторов на эту величину. Ряд 4 без учета всех факторов по средней скорости ветра. Оценку ветропотенциала района, исходя из климатических параметров ряда ближайших к нему метеостанций, рекомендуется производить на первом этапе техникоэкономического анализа. Однако, для принятия решения о строительстве ветроустановок, требуются комплексные исследования местности учитывающие расположение ветроагрегатов на местности, особенности рельефа, наличия естественных препятствий ветру, сезонные изменения скорости и направления ветра и т. Установки, использующие силу сопротивления вращаются с окружной скоростью, меньшей скорости ветра. Установки, основанные на подъемной силе, имеют скорость конца лопасти, существенно превышающую скорость ветра. По геометрическому заполнению ветроколеса. Для большинства установок оно определяется числом лопастей. ВЭУ с большим геометрическим заполнением развивают номинальную мощность при относительно слабом ветре, причем максимум мощности достигается при небольших оборотах ветроколеса. ВЭУ с малым заполнением достигают максимальной мощности при высоких оборотах на больших скоростях ветра . На рисунке 1.