Комбинированное использование солнечной и ветровой энергии с гидроаккумулированием У Куан

Введение к работе

Актуальность темы. В настоящее время в Китае остро

ощущается нехватка электроэнергии. Каждый год из-за дефицита электроэнергии третья часть производства промышленности страны не может полностью реализоваться. Идут интенсивные поиски развития традиционной энергетики и развития энергетики так называемых нетрадиционных возобновляемых источников энергии(ВИЭ), прежде всего, это малая гидроэнергетика, солнечная и ветровая энергетика, использование биомассы и др.. Традиционная энергетика, использующая органическое и ядерное топливо оказывает негативное влияние на окружающую среду: тепловое, химическое и радиоактивное загрязнение, и создает угрозу возможных аварий энергетических гигантов. Это особенно важно для Китая, где проживает свыше одного миллиарда населения. Развитие энергетики нетрадиционых ВИЭ существенно разрешит эти проблемы. В настоящее время в связи с технико-экономическими трудностямим, отсуствует возможность маштабного использования ВИЭ, но уже осуществлен зиачительнный прогресс в данной области .

В некоторых районах, где имеются более благопроятные условия для использования ВИЭ, использование этих источников уже конкуретно способно по сравнению с традиционными источниками, особенно развивается ветроэнергетика в северно-западных районах-и в Автономном Районе Внутренней Монголии Китая, где солнечная радиация составляет в среднем бООВт/м" при 3100 часах солнечной погоды в год и повторяемость скорости ветра v > 3м/с составляет 60%, причем там в настоящее время во многих населенных пунктах еще нет снабжения электроэнергией из общей энергосистемы. Таким образом, использование ВИЭ в таких районах становится все более актуальным.

В настоящее время научные работники большое внимание уделяют: 1) разработке и усовершенствованию конструкции и элементов энергоустановок на базе ВИЭ; 2) их коммунальному использованию как солнечных водонагревателей, солнечных фотоэлементов, и ветроагрегатов малого масштаба (хорошие результаты получены в Индии, Китае и Германи); 3)промышленно-масштабное использование ВИЭ: солнечные электрические станции (в СНГ, США. Германии и др.) и мощные ветроустановки, включаемые в объединеную энергосистему (особенно, в Дании и Калифорнии).

Что касается комбинированного использования ВИЭ как комплексной системы энергоснабжения изолированного потребителя, то этому уделялось очень мало внимания и мало литературы и публикаций по их теоретической разработке и практическому применению.

Как выше сказано, географические и климатические условия Внутренней Монголии Китая дают основу для создания энергокомплекса на базе ВИЭ, способного решать энергетические задачи для изолированных от общей энергосистемы потребителей. Создание такого энергокомплекса в аналогичных районах в некоторых развивающихся странах для решения энергетической задачи также весьма актуально. Важное значение при этом приобретает защита окружающей среды.

'Здесь возникает целый спектр задач, подлежащих решению для обоснования такого энергокомплекса. Не претендуя на исчерпывающую полноту, назовем некоторые из них необходимые для начальной стадии исследования. К числу таких задач можно отнести следующие:

разработку кадастров местных ресурсов ВИЭ и статистику их исходных данных в виде вероятностей притоков Энергии во времени;

исследование особенностей ВИЭ;

исследование характеристики потребителей и их требований;

определение возможных соотношений установленных мощностей установок на основе различных источников;.

оптимизация структуры энергокомплекса с учетом функцио-нированной надежности;.

определение оптимальных параметров энергокомплекса на базе ВИЭ на детерминированной основе с учетом неопределенности притоков солнечной и ветровой энергии;

технико-экономическое обоснование энергокомплекса на базе ВИЭ для изолированных потребителей;

рассмотрение альтернативных вариантов энегоснабжения для изолированых потребителей.

Исследование данной диссертационной работы проведено:

методом математической статистики при обработке характеристик притоков солнечной и ветровой энергии,

статистическим методом обоснования комбинированного использования солнечной и ветровой энергии для энергоснабжения изолированных потребителей,

стохастическим методом обоснования энергокомплекса СЭС-ВЭС-ГАЭС в условиях неопределенности исходной информации.

К защите представляются:

1. Оценка перспективности использования энергокомплексов на базе ВИЭ.

2. Статистика характеристик солнечной радиации и характеристик скоростей ветра.

3. Корреляционный анализ режимов работы СЭС, ВЭС и графиков нагрузки изолированных потребителей.

4. Метод определения необходимого обьема гидроаккумулиро
вания энергокомплекса СЭС-ВЭС-ГАЭС для полного обеспечения
энергоснабжения изолнрованых потребителей.

5. Математические модели для определения оптимальных установ
ленных мощностей СЭС-ВЭС в условиях неопределенности.

6. Определение закона распределения месячной выработки
электроэнергии на СЭСи ВЭС как случайных процессов.

Научная новизна: В диссертационной работе получены

следующие новые научные результаты:

1. Предложен статистический подход к созданию модели
энергокомплекса СЭС-ВЭС-ГАЭС.

2. Разработана методика определения объема гидроаккумулирования для комбинированного использования солнечной и ветровой энергии.

3. Получен закон распределения месячной выработки электроэнергии на СЭС и ВЭС как случайных процессов.

4. Предложены математические модели для определения
оптимальных параметров СЭС-ВЭС в условиях неопределенности.

Практическая ценность:

1. Разработан способ, позволяющий определить емкость аккумулирования для комбинированного использования солнечной и ветровой энергии.

2. Подтвержден тот факт, что комбинированное использование ветровой и солнечной энергии является более эффективном режимом работы, чем их отдельное использование в условиях конкретной местности Китая при условии минимизации необходимого обьема энергоаккумулирования.

3. Получен закон распределения месячной выработки электроэнергии на СЭС и ВЭС, позволяющий применить математические модели, в которых учитывается неопределенность исходной информации.

4. Разработанны математические модели, позволяющие рассчитывать параметры СЭС и ВЭС в условиях неопределенности.

5. Разработанные модели энергокомплекса позволяют задавать разную обеспечность электроэнергией потребителей (помесячно).

Апробация, работы. Основные положения диссертационой работы и ее отдельные разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах и заседаниях кафедры гидроэнергетики и электроэнергетики возобновляемых источников Московского Энергетического Института (Технического Университета) в 1987-1991 годах. Дополнения и изменения в работу внесены в 1995 году.

Публикации. По теме диссертации опубликование одна статья.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 112 наименований и приложения. Работа содержит. 101 страницу машинописного текста, 15 рисунков, Ютаблиц.