Основы и методы определения комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона и его использования

• Автор: Сидоренко, Геннадий Иванович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 314 с. : ил.

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Топливноэнергетический комплекс Республики Карелия и роль возобновляемых источников энергии в топливноэнергетическом балансе
1.2. Анализ методического, алгоритмического и программного обеспечения для ресурсных оценок потенциала возобновляемых источников энергии

1.2.1. Анализ методов оценки потенциала гидроэнергетических ресурсов региона

1.2.2. Анализ методов оценки потенциала ветроэнергетических ресурсов региона

1.2.3. Современные оценки объемов использования древесной энергии и методы оценки ресурсов лесной биомассы
1.2.4. Методы оценки экономического потенциала возобновляемых энергетических ресурсов региона и их анализ
1.2.5. Анализ подходов к экономическим оценкам воздействия энергетических объектов на окружающую среду

1.3. Современные подходы к управлению региональным энергетическим комплексом

1.4. Цели и задачи исследований

2. ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КАРЕЛИИ И ИХ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
2.1. Изученность валовых гидроэнергетических ресурсов Карелии
2.2. Разработка и создание баз данных для гидроэнергетических исследований региона
2.3. Анализ стока рек Карелии
2.4. Модели распределения гидроэнергетических ресурсов на местности и оценки энергии
2.5. Обоснование и разработка методики оценки гидроэнергетических ресурсов руслового стока региона во времени
2.6. Энергетическое подобие водотоков и разработка нового метода обобщенных кривых для оценки энергии малых рек Карелии
2.7. Уточненные оценки гидроэнергетических ресурсов Карелии
2.8. Методика расчета и оценки технического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии
2.8.1. Методика, алгоритм и программа расчета технического потенциала малой гидроэнергетики для естественных водотоков
2.8.2. Оценка технического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии на основе схем использования малых ГЭС
2.9. Методика и оценки экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов региона
2.9.1. Оценки экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии
2.9.2. Развитие методики оценки экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов на основе технологий САПР МГЭС
2.9.3. Укрупненная экономикоматематическая модель МГЭС
2.9.4. Математические модели оборудования и сооружений МГЭС и алгоритмы оптимизации основных параметров
2 Основные выводы по главе
3. ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КАРЕЛИИ И ИХ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ И ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
3.1. Изученность ветроэнергетических ресурсов Карелии
3.2. Разработка и создание баз данных для исследования ветроэнергетических ресурсов региона
3.3. Методика расчетов ветроэнергетического потенциала
3.4. Основные характеристики ветрового режима
3.5. Оценки валовых ветроэнергетических ресурсов Карелии
3.6. Методика и оценки технических ветроэнергетических ресурсов Карелии
3.7. Методика расчета и оценка экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов Карелии
3.7.1. Укрупненная экономикоматематическая модель ВЭС, используемая в алгоритмах оценки экономического потенциала
3.7.2. Экономический потенциал ветровой энергии региона
3.8. Основные выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И ОЦЕНКА ЭНЕРГИИ БИОМАССЫ ЛЕСОВ КАРЕЛИИ
4.1. Классификация древесного топлива
4.2. Углеродный баланс как основа оценок ресурсов биомассы региона
4.2.1. Углеродный баланс Карелии
4.2.2. Некоторые технические решения, снижающие выбросы СО2 в атмосферу
4.3. Методика и оценки валового и технического потенциала энергии древесной биомассы региона на примере Карелии
4.3.1. Методика определения биомассы фракций в спелых и перестойных лесах
4.3.2. Методика определения биомассы фракций в молодняках, средневозрастных и приспевающих лесах
4.4. Методика оценки технического потенциала энергии биомассы при рубках леса
4.5. Методика оценки технического потенциала и нормативов по определению топливной биомассы при промышленной переработке древесины
4.6. Методика оценки экономического потенциала энергии древесной биомассы на примере Карелии
4.7. Оценки потенциала энергии древесной биомассы лесов Карелии
4.8. Основные выводы по главе
5. МЕТОДЫ ОБОСНОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ ВОВЛЕЧЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РЕГИОНАЛЬНЫЙ ТОПЛИВНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС
5.1. Основные методические положения выбора перспективных направлений и объемов развития возобновляемой энергетики
5.2. Оптимизационная модель регионального энергоснабжения на основе ВИЭ с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений
5.3. Методика выбора перспективных демонстрационных объектов для развития возобновляемой энергетики
5.4. Основные выводы по главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ ПЛ. РАЗРАБОТКА КОНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА С СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЙ В УСТАНОВКАХ НА ОСНОВЕ ВИЭ
1. Основные уравнения
2. Разработка алгоритма МКЭ на основе прямоугольного конечного элемента с степенями свободы
3. Численные результаты тестирования алгоритма расчета
ВВЕДЕНИЕ


Применительно к физикогеографическим условиям Карелии и используемой карте обобщенный учет следует производить а при модуле стока менее лсеккм для водных потоков с начальным расходом от 0. I мс для равнинного рельефа, чему соответствуют площади водосбора приблизительно от до 0 км б при модуле стока более лсеккм соответственно от до км . Обобщенный учет производится по градациям участков табл. Таблица 1. Обозначение градации Граничные значения среднегодовых расходов, м3с Коэффициенты к формуле 1. А 0 0. Б 0. В 0. Г 0. Д 1. Е 2. Х 0ДЪе,, 1. Для района, охватывающего целый бассейн, р равен расходу главной реки по створу, замыкающему район. Осредненные кривые связи выполняются порознь для каждого типа рельефа. Для этого выбирается приблизительно 5 водотоков различной величины и для каждого из них строится кривая нарастания площади водосбора в зависимости от падения. Кривые, полученные для отдельных водотоков, затем обобщаются в виде осредненной кривой Г Я. Значения коэффициентов для различных градаций приведены в табл. Для градаций Д и Е табл. Этот метод распространяется не только на малые водотоки. Он применим и для верховых участков более крупных водотоков, учитываемых индивидуально. Подсчет производится суммарно по группам, одинаковым по удельной мощности участков, и по 6 градациям участков, в зависимости от величины среднегодовых расходов в верхнем и нижнем замыкающих створах. Суммарная потенциальная энергия всех находящихся в данном районе участков определяется по формуле
Ао
где
0 АН 0Г,
где среднее падение А находится по осредненной кривой связи Т7 рН. Эта кривая должна строиться по данным не менее как для 5 водотоков порознь для каждого типа рельефа. Рекомендуемое расчленение водотока на две части для подсчета по ним потенциальной мощности двумя различными методами не является рациональным , тем более что оно значительно осложняет практическое применение рассматриваемого метода. Применение данного метода приводит к большой дифференциации гидрологической и энергетической оценки отдельных участков территории. При этом также приходится пользоваться методом индивидуального учета и осредненными кривыми связи и Т7 ,, не обеспечивающими для водотоков Карелии получение вполне надежных результатов. Метод обобщенных коэффициентов С. В.Григорьева , . На основании каталога рек малые водотоки разделяются на группы по протяженности и затем находится средняя их длина в каждой группе по отдельным бассейнам или районам изучаемой территории. Устанавливается зависимость между длиной реки и их площадью водосбора Р ц1 и по ней находится площадь водосбора, соответствующая средней реке по каждой группе рек. Вычисляется средний по бассейну модуль стока и по площади водосбора средней реки определяется ее средний многолетний расход в устье. Устанавливается зависимость между длиной реки и их полным падением Н чЩ и по ней находится падение, соответствующее средней реке по каждой группе рек. Вычисляется предельная потенциальная мощность средней реки, т. Я, 1. Н полное падение реки в м расход воды в устье в м3с. А потенциальная мощность реки, вычисленная как сумма мощностей последовательных ее участков от истока до устья А у Н потенциальная предельная мощность реки в устье. Для применения этого метода необходимо выполнение следующих условий 1 наличие полных данных по каждому району или бассейну о количестве и протяжении малых и мельчайших водотоков 2 наличие удовлетворительных связей Яу1 и Я р1 3 постоянство условного коэффициента теоретической мощности в пределах одного бассейна. Недостаточная надежность связей Н у1 и Я , а также изменчивость условного коэффициента теоретической мощности значительно понижают точность подсчета и этим ограничивают использование этого метода. Не достаточно обоснована и методика объединения водотоков в группы. Однако, этот метод менее трудоемкий, чем предыдущий. В также предложен метод так называемой средней реки, т. Для средней реки определяется ее валовая потенциальная мощность, которая далее припишется в качестве удельной для всего региона.