Удалов С.н. Возобновляемые Источники Энергии
Голосов: 1 Возобновляемая энергетика сегодня является наиболее динамично развивающимся направлением электро- и теплоэнергетики. Особое значение возобновляемые ресурсы имеют в децентрализованных системах электроснабжения, характерных для значительных территорий России и других стран. В учебном пособии рассмотрены энергетические характеристики основных видов природных возобновляемых источников энергии (ВИЭ): ветра, потоков воды, солнечного излучения, геотермальных вод, биомассы и способы их преобразования в электроэнергию.
Рассмотренные в работе возобновляемые источники энергии и способы их.
- Характерной особенностью указанных источников электроэнергии является малая инерционность и, соответственно, малый запас. Инжиниринг георесурсов. Повышение запаса динамической устойчивости автономной энергетической системы на базе.
- Книжный магазин: 'Возобновляемые источники энергии'; Удалов, С.Н.; Изд-во: Новосибирск: НГТУ, 2007 г.; ISBN: 978-5-7782-0760-8.
Значительное внимание уделено вопросам повышения энергоэффективности преобразования первичного энергоресурса и рациональному построению автономных систем электроснабжения с использованием электростанций, использующих различные виды ВИЭ. Рассмотрены экономические аспекты использования возобновляемой энергетики в автономном электроснабжении. На примере некоторых регионов Сибири показаны возможности практического использования подобных систем энергообеспечения. Пособие предназначено для студентов электроэнергетических и электротехнических специальностей.
17 транспортировки, тыс.руб/м3 Удельная стоимость 250 200 150 100 50 0 100 1 280 370 км Рис. Удельная стоимость транспортировки щепы в зависимости от расстояния транспортировки Эффективность работы газогенераторной электростанции можно оценивать по величине общего (годового) экономического эффекта (ОЭЭ), обусловленного экономией дизельного топлива, тыс. Р.: ОЭЭ = Вдиз ⋅ Цгсм – З(NГГ), где Цгсм – стоимость ГСМ (дизельного топлива и масла) для конкретных децентрализованных потребителей, тыс. Руб./тонну; З(NГГ) – годовые затраты на эксплуатацию газогенераторной электростанции, р.; Вдиз – объем сэкономленного топлива, обусловленного применением газогене- ратора, тонны. Изменения ОЭЭ в зависимости от стоимости биомассы Цm.биом и степени неравномерности графика нагрузки KЗП представлен на рис.69 для станции мощностью 30 кВт. Себестоимость электроэнергии от газогенераторной электростан- ции определяется как З ( N ГГ ) С=, Wгод где Wгод – годовая выработка электроэнергии. Расчеты показывают, что для мощностей до 400 кВт и цены на биомассу 0,10,7 руб./кг себестоимость производимой электроэнергии находится в пределах 14 руб./кВт⋅ч, что определяет экономическую целесообразность использования биомассы лесов для производства электроэнергии в локальных системах электроснабжения.
161 700 650 600 550 ОЭЭ, тыс.руб./год 500 450 400 350 300 250 200 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 KЗП Цm.биом = 0,1 руб./кг Цm.биом = 0,5 руб./кг Цm.биом = 0,3 руб./кг Цm.биом = 0,7 руб./кг Рис. Изменение ОЭЭ для газопоршневого варианта исполнения газогенераторной электростанции, при варьировании параметра КЗП = 1–0,1 Вопросы для самопроверки 1. Что такое биомасса?
Назовите ее разновидности. Каковы основные способы использования биомассы в энерге- тических целях? В чем заключаются преимущества переработки первичной биомассы в биотопливо?
Назовите преимущества биотоплива по сравнению с углем и другими ископаемыми энергосистемы. 162 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Современный период развития энергетики характеризуется про- тиворечивыми тенденциями, которые не позволяют просто наращивать ее мощности в соответствии с экономическим и социальным развитием общества. Экологические проблемы и ограниченность запасов углево- дородного топлива вынуждают искать новые виды энергоресурсов и, соответственно, новые технологии энергообеспечения потребителей. Особенно остры проблемы энергообеспечения децентрализован- ных зон, где стоимость электроэнергии многократно превышает дейст- вующие тарифы централизованного электроснабжения. Реальной воз- можностью улучшения технико-экономических показателей локальных систем электроснабжения является использование местных, в том числе возобновляемых, энергоресурсов. Важнейшими преимуществами возобновляемой энергетики яв- ляются: неисчерпаемость энергоресурсов, экологическая чистота, от- сутствие топливной составляющей в стоимости производимой энергии, как правило, большая надежность, срок службы и меньшие расходы на эксплуатацию энергетического оборудования. Однако такие проблемы использования энергии природных во- зобновляемых источников как изменчивость в пространстве и во време- ни и низкая энергетическая плотность усложняют и удорожают техно- логию их практического применения для энергообеспечения потребите- лей.
В этой связи, на сегодняшний день особое значение приобретают вопросы изучения и систематизации энергетического потенциала терри- тории, совершенствование методик выбора энергетического оборудова- ния и способов оптимизации рабочих режимов и состава систем элек- троснабжения с электростанциями, использующими природные возоб- новляемые энергоресурсы. В книге сделана попытка систематизации подходов к электро- снабжению локальных потребителей с использованием энергии природ- ных возобновляемых источников. Системный подход, как представля- ется авторам, включает составление энергетических кадастров возоб- новляемых энергоресурсов территории, разработку критериев оптими- зации локальных систем электроснабжения и методик технико- экономического анализа вариантов систем электроснабжения с учетом современных достижений в области оборудования и технологий возоб- новляемой энергетики.
Удалов С.н. Возобновляемые Источники Энергии
Очевидно, что в рамках данной работы не возможно в полном объеме отразить все поставленные проблемы локальной электроэнерге- 163 тики с использованием возобновляемых энергоресурсов. Тем не менее, эта работа является шагом вперед в данной области и может быть по- лезна как для студентов и научных работников, так и для инженеров, занимающихся практическими вопросами возобновляемой энергетики. Книга может быть рекомендована в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Возобновляе- мые источники энергии» и «Электроснабжение». 164 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возоб- новляющихся энергоисточников.
Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию //Беляев Л.С., Марченко О.В., и др. – Новосибирск: Наука, 2000. Новая энергетическая политика России. – М.: Энергоатомиздат, 1995.
Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России. Национальный доклад – М., 1999. Inter- solar.ru / events/congress/nationalreport.shtml 5. Виссарионов В.И., Кузнецова В.А., Малинин Н.К., и др. Расчет ресурсов ветровой энергетики.
– М.: Изд-во МЭИ, 1997. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кривенкова С.В., и др. Расчет ресурсов солнечной энергетики.
– М.: Изд-во МЭИ, 1998. Технико-экономические характеристики ветроэнергетики (спра- вочные материалы). Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Лебедь В.Л., Малинин Н.К./Под ред.
– М.: Изд-во МЭИ, 1997. Энергетическое оборудование для использования нетрадицион- ных и возобновляемых источников энергии: Справочник-каталог. Вис- сарионов В.И., Белкина С.В., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К. – М.: АО «Новые и возобновляемые источники энергии», 2004. Алексеев В.В.и др. Перспективы развития альтернативной энергетики и ее воздействие на окружающую среду.
– М.– Кацивели: Изд-во МГУ, НАН Украины, Морской гидрофизич. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экологические аспекты гидро- энергетики.
– Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. Виссарионов В.И., Золотов Л.И. Экологические аспекты возоб- новляемых источников энергии. – М.: Изд-во МЭИ, 1996. Ottinger R., Wooley D.R., Robinson N.A. Environmental Costs of Electricity. New York, London, Rom: Oceana Publications, 1990.
Безруких П.П., Церерин Ю.А. Нетрадиционная энергетика. К науч.-техн.журн. «Экономика топливно-энергетич. Комплекса России». – М.: ВНИИОЭНГ, 1993.
Берковский Б.М., Кузьминов В.А. Возобновляемые источники энергии на службе человека./Под ред. – М.: Наука, 1987. О роли локальных источников небольшой мощно- 165 сти на рынке электроэнергетики//Энергетик. – с.22-24 16.
Social Costs of Energy Consumption (Социальная стоимость потребления энергии).Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 1988, 190 p. Автономов А.Б.
Мировая энергетика: состояние, масштабы, перспективы, устойчивость развития, проблемы экологии, ценовая ди- намика топливно-энергетических ресурсов//Электрические станции, 2000. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых ис- точников энергии в России//П.П. Безруких, Ю.Д.
Арбузов, Г.А. Борисов и др. – СПб.: Наука, 2002.
Кадастр возможностей/Под ред. – Томск: Изд-во НТЛ, 2002.
Solar Energy dictionary, Industrial Press Inc., New York, 1982. A typical day in the life of planet earth Sun World, september 1992, vol.16, N 3, 9. Wood M., Fulop L. Environment and development: Why energy matters.
Sun World, June 1992, vol.16, N 2, 24-25. Возобновляемые источники энергии: Учебник/ Но- восибирск: Изд-во НГТУ, 2007. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии.
М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. Ender C: Windener–gienutzung in der Bundes–republic Deuchland Stand. DEWI–Magazin, 2004, Nr.25, s. Использование энергии ветра.
– М.: Энергоатом- издат, 1983. Андрианов В.Н., Быстрицкий Д.Н., Вашкевич К.П., Секторов В.Р. Ветроэлектрические станции./ Под ред. –М.-Л.: ГЭИ, 1960. Промышленные испытания электрических машин.
– Л.: Энергоатомиздат, 1984. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. –М.-Л.: ГЭМ, 1956. Радин В.И., Загорский А.Е., Шакарян Ю.Г. Управляемые электрические генераторы при переменной частоте. – М.: Энергия, 1988.
Лукутин Б.В., Лукутин О.Б., Суздалев О.А., Шандарова Е.Б. Ветроэлектростанция с регулируемыми аккумуляторными батареями. Патент на полезную модель RU 42218 U1. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б. Автономное 166 электроснабжение от микрогидроэлектростанций. – Томск: STT, 2001.
Лукутин Б.В., Лукутин О.Б., Шандарова Е.Б. Ветроэлектростанция с регулятором мощности балласта.
Патент на полезную модель RU 45214 U1. Лукутин Б.В., Лукутин О.Б., Шандарова Е.Б., Борцова Т.Ю. Устройство для регулирования частоты вырабатываемого тока автономного генератора.
Патент на полезную модель RU 33837 U1. Кажинский Б.Б. Гидроэлектрические и ветроэлектрические станции малой мощности. – М.: Госпланиздат, 1946.
Оборудование для малых ГЭС. Water Power and Dam Const.» 1986, 38, № 4,. Использование водной энергии. – М.: Машгиз, 1960. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия, 1980.
Балагуров В.А. Проектирование специальных машин переменного тока. – М.: Высшая школа, 1982. Системы возбуждения синхронных генераторов с управляемыми преобразователями. – М.: Изд-во АН СССР, 1960. Лопастные насосы: Справочник./Под ред.
Steam workshop downloader. – Л.: Машиностроение. Лукутин Б.В., Сипайлов Г.А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. Фрунзе.: Илим, 1987.
1305429 (СССР). Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Карелин В.Я., Волшаник В.В. Сооружение и оборудование малых гидроэлектростанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986. Лукутин Б.В., Обухов С.Г.
Динамика микрогидроэлектростан- ции с автобалластной стабилизацией напряжения.//Электротехника. Пивоваров В.А.
Проектирование и расчет систем регулирова- ния гидротурбин. – Л.: Машиностроение, 1973. Патент 456330 (США) Способ регулирования генератора и/или устройство для регулирования генератора. Патент 4417194 (США) Асинхронная генераторная система с переключаемым емкостным регулированием. Патент 0098047 (ЕПВ) Электрическая система регулирования. Патент 2548845 (Фр) Способ и устройство стабилизации частоты переменного тока в автономном генераторе с переменным режимом нагрузки, приводимым в действие природным потоком.
Патент 2909069 (ФРГ) Способ и устройство для подсоединения и отсоединения нагрузки в условиях неполной нагрузки преобразователя ветряной энергии. Патент 4511807 (США) Регулирующая система для электрического генератора. Патент 4095120 (США) Регулирование нагрузки электрических генераторов с ветряным приводом. Partmin/ St/ Antonien. Hessler Erwin, Electro- technik, Schweiz, 1985, 36. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Озга А.И.
Выбор параметров циф- рового регулятора частоты автономной микрогидроэлектростан- ции.//Гидротехническое строительство. Способы стабилизации параметров электроэнер- гии автономной микрогидроэлектростанции.//Мех. И электрификация сельского х/ва. Лукутин Б.В., Обухов С.Г.
Эквивалентная нагрузка генератора микрогидроэлектростанции с автобалластной нагрузкой. // Электроме- ханика.
Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Выбор способа регулирования мик- рогидроэлектростанцией с автобалластной нагрузкой. //Гидротехническое строительство.
Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Микрогидроэлектростанция с авто- баллстной нагрузкой, регулируемой по частоте выходного напряже- ния.//Электромеханика. Выблов А.И., Лукутин Б.В., Обухов С.Г., шандарова Е.Б. Устройство для регулирования амплитуды и частоты напряжения автономного электрогенератора.
Свидетельство на полезную модель. RU 16320 U17H02P9/04. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б. Способы повыше- ния качества выходного напряжения микрогидроэлектростанции с ти- ристорным автобалластом. //Промышленная энергетика.
– 2000.– № 8.–. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б. Автономное электроснабжение от микрогидроэлектростанций.
– Томск: STT, 2001. Стабилизация напряжения автономных микро- гидроэлектростанций. //Техника в сельском хозяйстве.
Лукутин Б.В., Обухов С.Г. Система управления затвором мик- рогидроэлектростанции. Патент RU 2005138C1 F03B15/06. В БИ № 44–48, 1993.
Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б. Устройство для регулирования частоты вырабатываемого тока электрогенератора. Свидетельство на полезную модель RU 6958 U16H02P 9/04.
Performance of Two-Phase Nozzles for Total-Flow Geothermal Impulse Turbines. Lawrence Livermore Laboratory, University of California, Livermore, California 94550, USA 67. Церини Д.Дж., Хейс Л.Г. Выработка электроэнергии с помо- щью турбины с ротационным сепаратором, работающей на геотермаль- ном рассоле. Бифазные энергетические установки. Штат Кали- форния.
– Котракт RP1196. Барилович В.А., Смирнов Ю.А.
Термодинамический анализ геотермальных тепловых электрических станций с гидропаровыми тур- бинами.//Промышленная теплотехника. Patel Mukund R/ Wind and Solar Power Systems. –L.: N.Y., Wash- ington. DC.: CRC Press, 1999.
Твайдел Д., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. – М.: Энергоатомиздат, 1990. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – СПБ.: СЗТУ, 2003. Обзор современных технологий использования биомассы. – Москва, 2002.
Обзор современных технологий получения жидкого топлива из биомассы быстрым пиролизом 75. Технологии и оборудование возобновляемой энергетики. Ката- лог технологий и изделий, разработанных и производимых в системе ГНУ ВИЭСХ. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003.
Удалов С.н. Возобновляемые Источники Энергии Скачать
Биотопливо: мыслить за пределами нефтяной тру- бы.// Российское экспертное обозрение. Российская биотопливная ассоциация//www.biotoplivo.ru 79. Лещинская Т.Б., Князев П.В. Применение автономного источ- ника электрической энергии для электроснабжения сельскохозяйствен- ного района.//Электрика.
Некрасов М.Д., Козлов А.Ф. Экономика рубок леса плавного и промежуточного использования. Карельский филиал АН СССР.
Отдел экономики. – Петрозаводск, 1985.
169 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Эффективность использования ветроэнергетических ресурсов Для оценки эффективности использования ветроэнергетических ресурсов Кемеровской области использованы данные метеорологиче- ских наблюдений в населенных пунктах Тайга и Новокузнецк (таб- лица П1.1). Таблица П1.1 Средняя месячная и годовая скорость ветра (м/с) Населенный янв фев март апр май июн июл авг сен окт ноя дек год пункт Тайга 4,0 3,8 3,7 3,7 3,4 2,8 2,3 2,5 2,8 3,7 4,1 4,0 3,4 Новокузнецк 3,8 3,7 3,7 4,4 4,2 3,3 2,7 2,8 3,1 4,0 4,4 3,9 3,7 Минимальная среднемесячная скорость ветра наблюдается в июле и составляет 2,3 и 2,7 м/с для Тайги и Новокузнецка соответственно. Приняв, в качестве номинальной скорости ветра 8,0 м/с, определим мощность ВЭУ для объекта электроснабжения с установленной мощностью оборудования 1 кВт и среднесуточным электропотреблени- ем 6 кВт⋅ч. 3 W Vном При V ср.мес V ном, Р ВЭУ = Р, где W – среднесуточное электропотребление объекта электроснабжения, кВт⋅ч; V ср.мес – среднемесячная скорость ветра в июле, м/с. Установленная мощность ВЭУ составит 10 и 6,5 кВт для Тайги и Новокузнецка соответственно. Расчет экономических показателей ВЭУ проиллюстрируем на примере станции, установленной в районе г. Полная стоимость комплектного оборудования ВЭУ: К уст = К уст.уд ⋅ РВЭУ = 50000 ⋅10 = 500000 р.
Стоимость проектных работ: К пр = 12·МРОТ = 12 · 2300 = 27600 р.