Повышение эффективности использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей

• Автор: Ахметжанов, Радмиль Азатович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ

1.1. Анализ энергопотребления в сельском хозяйстве.

1.2. Общая характеристика солнечной и ветровой энергии в условиях Челябинской области.

1.3. Состояние и перспективы развития гелио и ветроэнергетики в мире и России.

1.3.1. Развитие гелиоэнергетики.

1.3.2. Развитие ветроэнергетики

1.4. Опыт использования солнечной и ветровой энергии для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей.

1.4.1. Использование солнечной энергии

1.4.2. Использование ветровой энергии.

1.4.3. Совместное использование солнечной и ветровой энергии.
1.5. Обзор существующих методов расчета энергетических характеристик гелио, ветро и комбинированных гелиоветроэнергетических установок
Выводы и постановка задач исследования
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА СОВМЕСТНОГО ПОСТУПЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ В УСЛОВИЯХ
ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ.
2.1. Основные положения теории исследования комплексных
климатических показателей
2.2. Определение корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией.
2.3. Получение аналитической зависимости между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации
Выводы.
Глава 3. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.
3.1. Цель моделирования
3.2. Определение параметров внешней среды внутри суток.
3.2.1. Определение интенсивности солнечной радиации
3.2.2. Определение скорости ветрового потока.
3.2.3. Определение температуры окружающего воздуха.
3.3. Математическое описание тепловых процессов, протекающих при работе комбинированной гелиоветроэнергетической установки
3.4. Программная реализация и проверка адекватности модели.
Выводы.
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОСВЯЗИ ДОЛИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЯ, ЗАМЕЩАЕМОЙ ЭНЕРГИЕЙ СОЛНЦА И ВЕТРА, С КЛИМАТИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ И ПАРАМЕТРАМИ ГЕЛИО И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
4.1. Исходные данные, использованные при исследовании
4.2. Представление результатов моделирования в обобщенном виде и их анализ.
4.3. Оценка влияния различных параметров на долю тепловой нагрузки потребителя, замещаемую за счет использования солнечной и ветровой энергии
4.4. Разработка схемы комбинированной гелиоветроэнергетической установки для горячего водоснабжения
.
Глава 5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГЕЛИО, ВЕТРО И КОМБИНИРОВАННЫХ ГЕЛИОВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.
5.1. Методика оценки экономической эффективности использования солнечной и ветровой энергии для получения тепла.
5.2. Оптимизация основных параметров гелио, ветро и комбинированных гелиоветроэнергетических установок.
5.3. Методика расчета систем теплоснабжения, основанных на гелио
и ветроэнергетических установках
5.3.1. Расчет и выбор основных параметров
5.3.2. Расчет энергоэкономических показателей
5.3.3. Выбор наиболее эффективного варианта теплоснабжения
с использованием солнечной и ветровой энергии
5.4. Рекомендации по сооружению и размещению отдельных элементов гелио и ветроэнергетических установок.
5.4.1. Рекомендации по гелиоэнергетическим установкам
5.4.2. Рекомендации по ветроэнергетическим установкам
Выводы.
Основные выводы
Список использованной литературы


По характерным населенным пунктам можно определить принадлежность той или иной территории к определенному району. Таблица 1. Третий Всрхнсуральск, Чссма, Пласт, Увельскос, Еткуль . Четвертый Чебаркуль, Аргаяш, Челябинск, Миасскос, Кунашак . По данным многолетних наблюдений в годовом ходе максимум суммарной солнечной радиации приходится на июнь, а минимум на декабрь месяц рисунок 1. Рисунок 1. Анализ распределения солнечной энергии в течение года показывает, что основная ее величина поступает в летние и весеннеосенние месяцы. Так, по данным метеостанции г. Челябинска, около солнечной энергии приходится на апрельоктябрь и только на ноябрьмарт. Причем из всего количества солнечной энергии, поступившей за декабрьмарт, около приходится на март . Подобная картина характерна и для других районов области. Очевидно, что применение ГЭУ в зимнее время экономически неоправданно, и практическое значение имеет использование солнечной радиации только в летний период. Ветровая энергия. В Челябинской области имеются четыре района, значимо различающихся по ветроэнергетическому потенциалу таблица 1. Первый ветровой район расположен в горной местности, точнее, на открытых вершинах хребтов и поветренных склонах. Второй район расположен преимущественно в степной, а третий в лесостепной зоне Челябинской области. Четвертый район находится за Уральским хребтом. Таблица 1. Второй Бреды, Кизильское, Аргаяш, Октябрьское 3. Третий Челябинск, Чебаркулъ, Верхний У фал ей 2. Анализ годового хода скорости ветра в этих районах рисунок 1. Здесь в зимние месяцы скорость ветра в 1,5. В остальных ветровых районах максимум практически не выражен, и разница между зимними и летними значениями скоростей ветра не превышает 1 мс . Рисунок 1. Оценка возможностей эксплуатации реальных ВЭУ показала, что наибольшая эффективность применения ВЭУ достигается в нервом ветровом районе. Так, время работы насосных ВЭУ может достигать 0. Время работы ветроэлектрических установок 0. При переходе от первого к другим ветровым районам наблюдается заметное ухудшение режима эксплуатации ветроэнергетических установок на . Коэффициент использования установленной мощности в трех первых ветровых районах составляет . Хотя первый район и обладает значительными ветроэнергетическими ресурсами, транспортировка выработанной ВЭУ энергии с гор в равнину потребует значительных затрат. Поэтому на ближайшую перспективу для развития ветроэнергетики следует рассматривать вторую и третью ветровые зоны, ко всему прочему покрывающие около территории Челябинской области. Сопоставление графиков годового хода солнечной и ветровой энергии на примере второй ветровой зоны показало, что приход энергии данных источников имеет характер, несовпадающий по времени рисунок 1. Рисунок 1. Из анализа рисунка 1. Следовательно, в условиях Челябинской области для повышения надежности энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием солнечной и ветровой энергии перспективно использование КГВЭУ. Однако для оценки эффективности применения данных установок необходимо знать режим совместного поступления солнечной и ветровой энергии. Использование солнечной энергии получило ощутимое распространение во многих странах мира благодаря таким ее положительным качествам, как возобновляемость, почти повсеместная распространенность и экологическая чистота. Как известно, имеется три основных направления использования солнечной энергии прямое преобразование солнечной энергии в электроэнергию, преобразование солнечной энергии в тепло и преобразование солнечной энергии в электрическую по термодинамическому циклу солнечные термодинамические станции. Наибольшее распространение в мире получили первые два направления, поэтому остановимся только на них. Фотоэнергетика. На сегодняшний день суммарная установленная мощность фотоэлектрических преобразователей в мире достигла 0 МВт и с каждым годом увеличивается . В году производство солнечных батарей составило 0 МВт. К году ожидается увеличение производства в 2,5 раза, а к году предполагается его утроение. В таблице 1.