автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Основы и методы определения комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона и его использования

оози^^^

На правах рукописи

Сидоренко Геннадий Иванович

ОСНОВЫ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ РЕГИОНА И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность:

05.14.08 - Энергоустановки на основе возобновляемых видов

энергии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 2006

003057328

Работа выполнена на кафедре "Возобновляющиеся источники энергии и гидроэнергетики" ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" и в Институте прикладных математических исследований Карельского научного центра Российской академии наук

Научный консультант: академик РАН, доктор технических наук,

профессор Васильев Юрий Сергеевич

Официальные оппоненты:

академик РАН, доктор технических наук, профессор

Данилевич Януш Брониславович

доктор технических наук, профессор

Арсеньев Герман Семенович

доктор технических наук, профессор

Бальзанников Михаил Иванович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ)

Защита состоится «20» июня 2006 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.229.17 при ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, гидрокорпус П, аудитория 411.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет".

//

Автореферат разослан _ мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета —- Орлов В.Т.

Актуальность темы

Главной целью "Энергетической стратегии России" является определение путей и формирование условий безопасного, эффективного и устойчивого функционирования энергетического сектора страны, а также формирование рациональной системы взаимоотношений между субъектами топливно-энергетического комплекса (ТЭК), потребителями и государством. Более широкое использование местных, возобновляемых источников энергии соответствует цели и задачам "Энергетической стратегии России".

Одной из важнейших является проблема обеспечения энергетической безопасности регионов. В новых условиях повышается роль и значение развития региональной энергетики. Степень обеспеченности регионов собственными топливно-энергетическими ресурсами является одним из основных показателей восприимчивости регионов к угрозам энергетической безопасности.

При построении систем регионального энергоснабжения с преимущественным использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) необходимо детально учитывать природно-климатические характеристики и особенности региона, ресурсные ограничения, а также экологические и социальные аспекты.

В современных условиях актуальна проблема поиска новых рациональных решений в развитии региональной энергетики на основе использования комплексного потенциала ВИЭ, что позволяет обеспечить технико-экономические и социальные эффекты, а также снижение воздействия ТЭК на окружающую среду.

Научная проблема состоит в том, чтобы разработать методологию (методики, алгоритмы, программы и базы данных), позволяющую проводить оценку комплексного потенциала возобновляемых источников энергии региона и находить наиболее рациональные варианты его использования в региональном топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений.

Целью диссертационных исследований является разработка основ и методов определения комплексного потенциала возобновляемых энергетических ресурсов региона и его использования. В соответствии с целью решались следующие задачи:

• анализ методического, алгоритмического и программного обеспечения для ресурсных оценок потенциала ВИЭ; разработка баз данных для исследования ресурсов ВИЭ региона; анализ современного состояния топливно-энергетического комплекса Республики Карелия;

• разработка нового метода "обобщенного учета" для оценки энергии малых рек; получение методики расчета валовых гидроэнергетических ресурсов руслового стока для нахождения оценок во времени; усовершенствование методик оценки технического и экономического потенциалов гидроэнергетических ресурсов региона;

• выявление количественной оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона и разработка оптимизационной

з

экономико-математической модели ветроэлектрической станции (ВЭС);

• определение для энергетических нужд энергопотенциала лесной биомассы региона; анализ регионального углеродного баланса;

• разработка модели оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, других экологических и ресурсных ограничений; разработка методики выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики;

• разработка прикладного программного обеспечения для определения комплексного энергопотенциала возобновляемых источников энергии региона и его использования.

Научная новизна. Новые результаты заключаются в следующем.

• Разработана методология ресурсных исследований (методы, алгоритмы, программы и базы данных) для определения комплексного потенциала возобновляемых источников энергии в отдельном регионе.

• Проведено комплексное изучение и обоснование использования возобновляемых источников энергии в регионе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Получены новые современные оценки гидроэнергетических и ветроэнергетических ресурсов, а также потенциала древесного топлива. Впервые создан компьютерный водноэнергетический кадастр Карелии.

• Для оценки энергии малых рек разработан новый метод "обобщенных кривых", основанный на энергетическом подобии водотоков. Разработаны экономико-математические модели малых гидроэлектростанций (МГЭС) и ВЭС для оценки экономического потенциала. Для моделирования течений в установках на основе ВИЭ разработан новый прямоугольный конечный элемент (КЭ) с 24 степенями свободы.

• Усовершенствована методика и получены формулы для оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона, в которых учитывается дисконтирование. Разработана методика расчета энергопотенциала лесной биомассы региона. Предложены новые технические решения, направленные на снижение выбросов углекислого газа в атмосферу.

• Разработана модель и программы (Е1ЧЕ11СОМ, £N>100, ЕСОЕГ\) оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Разработана методика выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики.

Новизна работы подтверждена 2 патентами Российской Федерации.

Достоверность результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждается использованием в разработках научно-обоснованных и проверенных методов различных научных дисциплин, корректным применением адекватного математического аппарата, а также совпадением полученных результатов моделирования с известными аналитическими и численными решениями и оценками.

Практическая значимость диссертации состоит в получении

современных оценок ресурсов ВИЭ для Республики Карелия; разработке и оценке сценариев развития энергетики Карелии; разработке прикладных программ для определения ресурсов ВИЭ; оптимизации техническо-экономических параметров установок на основе ВИЭ.

На основе диссертационных исследований автора выполнен анализ прогнозных вариантов вовлечения в ТЭК Республики Карелии возобновляемых источников энергии и определены приоритетные направления развития возобновляемой энергетики для Республики Карелия на перспективу, а также определены необходимые условия и шаги для этого.

Основные результаты научных исследований были использованы при разработке программ развития энергетики в Республике Карелия, Владимирской и других областей, а также Управлением научно-технического прогресса Минэнерго России при разработке программ развития возобновляемой энергетики в России.

Некоторые результаты диссертационных исследований были использованы при выполнении следующих международных проектов: "Энергетический мастер-план Карелии" (1994), Тасис ERUS 9504 "Развитие местных источников энергии в Республике Карелия" (1997), Bioenergia-Alan Tietotaidon Siirto-Ohjelma Luoteis-Venajalle, University of Joensuu (1999), Study on Energy Investments in North-West of Russia, Finnbarents (2000), Bio2002Energy. Development of the Use of Bioenergy in the Baltic Sea Région. Baltic Sea Régional Energy Coopération (BASREC) & Nordic Council of Ministers (NMR) (2002), Energy Road (2003-2004), Recent Development in Energy Sector of Karelia in 19992003 (University of Joensuu, Metla Oy) (2004), Sustainable Biomass Management Chains to Meet Kyoto Requirements (Russian-Swedish Bio-Energy Information and Training Centre, Swedish National Energy Agency, Swedish University of Agricultural Sciences, 2005).

Практические результаты, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в следующих документах: "Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России" (1994), "Программа развития топливно-энергетического комплекса Республики Карелия на период до 2015 года" (1995), "Программа социально-экономического развития Республики Карелия" (2000), Федеральная программа "Энергоэффективная экономика. Раздел Нетрадиционная энергетика" (20032004), "Концепция использования ветровой энергии в России" (2005).

В 1993-2004 годах автором диссертации были организованы между Карельским НЦ РАН и университетом г.Йоэнсуу шесть российско-финляндских семинаров, посвященных изучению различных научных и технических проблем в области экологически "чистой" энергетики (первый семинар прошел в Петрозаводске (1993), второй - в Контиолахти (Финляндия, 1994), третий в Петрозаводске-Валааме (1995), четвертый в Петрозаводске (1997), пятый и шестой в Йоэнсуу (Финляндия, 2003 и 2004)).

Результаты теоретических исследований используются в учебном процессе Петрозаводского государственного университета при подготовке инженеров по специальности "Энергообеспечение предприятий". Автором диссертации

разработаны и читаются три курса лекций в Петрозаводском государственном университете и в Институте экономики, управления и права при Правительстве РК: "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", "Экономика энергетики" и "Тарифы и тарифная политика".

Автор защищает:

• Методологию ресурсных исследований для определения комплексного потенциала возобновляемых источников энергии в отдельном регионе, реализованную автором в программной системе Е1ЧЕ1иЮМ.

• Новый метод "обобщенных кривых", основанный на энергетическом подобии водотоков и предназначенный для оценки энергии малых рек. Усовершенствованную методику расчета гидроэнергетических ресурсов руслового стока для получения оценок во времени и технологию разработки компьютерного водноэнергетического кадастра. Оценки потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии и его территориальное распределение.

• Экономико-математические модели МГЭС, в которых учитываются энерго-географические особенности Карелии, и их использование для оценки экономического гидроэнергетического потенциала региона.

• Экономико-математическую модель ВЭС; методику и формулы для оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона, в которых учитывается дисконтирование. Разработку нового прямоугольного конечного элемента с 24 степенями свободы для численного моделирования течений в установках на основе ВИЭ. Оценки потенциала ветроэнергетических ресурсов Карелии.

• Методику расчета экономического энергопотенциала лесной биомассы региона. Новые технические решения в области биоэнергетики, направленные на снижение выбросов углекислого газа в атмосферу.

• Модель оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Методику выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики.

Личный вклад автора в выполненное исследование. Диссертация является результатом многолетних исследований автора, которые проводились им в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, в Карельском научном центре РАН и в университете г.Йоэнсуу (Финляндия). Приведенные в диссертационной работе результаты исследований были получены автором при разработке и решении задач по отдельным темам, заданиям и проблемам, в которых автор принимал участие в качестве научного руководителя, ответственного исполнителя и соисполнителя.

Личный вклад автора определился разработкой теоретических основ и методов определения комплексного потенциала ВИЭ региона и его использования; в создании баз данных по возобновляемым источникам энергии Республики Карелия и в проведении анализа их пространственного и временного распределения на территории Республики Карелия и получении оценок потенциала ВИЭ; в разработке алгоритмов и программ расчета

потенциалов гидравлической и ветровой энергии, а также древесного топлива; в разработке прямоугольного конечного элемента с 24 степенями свободы; в разработке программ, алгоритмов и методик оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном ТЭБ с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений; в разработке методики выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики (ВЭ); в проведении анализа современного состояния ВЭ в Республике Карелия и составлении прогноза ее развития на перспективу.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены и одобрены на семинарах кафедры возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики Санкт- Петербургского государственного политехнического университета, также на всесоюзных, республиканских и международных конференциях и семинарах: "Математическое моделирование в энергетике" (Киев, 1991), "Энергетический мастер-план Карелии" (Петрозаводск, 1993), "Разработка программы развития топливно-энергетического комплекса Республики Карелия до 2015 года", (Петрозаводск, 1995), "Развитие местных источников энергии в Республике Карелия. Осуществление энергетического мастер-плана" (Петрозаводск, 1997), "Научные проблемы энергетики возобновляемых источников", (Самара, 2000), "Российские технологии для индустрии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии", IWRFRI'2001, 28-30 мая 2001. ФТИ им. Иоффе (Санкт-Петербург, 2001), "Возобновляемая энергетика 2003. Состояние. Проблемы. Перспективы", 4-6 ноября 2003. СПбГПУ (Санкт-Петербург, 2003), "Рациональное природопользование: ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое обеспечение", 22-24 июня. КНЦ РАН (Петрозаводск, 2004), "Задачи и опыт работы Российско-шведского учебно-информационного Центра биоэнергетики (БИОЦЕНТРА) и его филиалов в северо-западном регионе России, Перспективы создания филиала БИОЦЕНТРА в Республике Карелия", (4 февраля 2005, Петрозаводск) и па международных семинарах "Perspective of Renewable energy sources utilization in Karelian Fuel-Energy Balance. (Petrozavodsk, Russia, 1993), "Biofuels for sustainable development", (Kontiolahti, Finland, 1995), "Perspectives of Renewable Energy Resources Utilization (Regional Aspects)". (Petrozavodsk, Russia, 1997), "GREEN ENERGETICS: From the modern technologies to the new philosophy" (Petrozavodsk, 1998), "Woody Biomass as an Energy Sources - Challenges in Europe". (Joensuu, Finland, 2000), Workshop "Future ofBioenergy in the Baltic Sea Region", March 6-7, 2002, (Juvaskyla, Finland, 2002), "Перспективы развития биоэнергетики и особенно производств древесных гранул на Северо-западе России" (Йоэнсуу, Финляндия, февраль 2003), Bioenergy Seminar. BROFTA Oy (Petrozavodsk, Russia, 2-4 April, 2003), Bioenergetics NW of Russia (Joensuu, Finland, October, 2004), "Биоэнергетика 2005: Устойчивое развитие биоэнергетики в соответствии с требованиями Киотского протокола" (г.Великий Новгород, Россия, 16-17 июня, 2005).

По теме диссертации опубликовано 53 научные работы, в том числе 2 монографии (в соавторстве), 49 статей и докладов на конференциях, получено 2

патента на изобретение. Диссертационные исследования поддержаны грантом РФФИ N98-02-03350. Под руководством автора были выполнены пять государственных контрактов, в рамках НИОКР Минэнерго России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения, списка литературы из 331 источника, в том числе 86 на иностранных языках. Работа изложена на 314 листах машинописного текста и содержит 60 рисунков и 51 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы научные проблемы, цель и основные положения, выносимые на защиту, и дана общая характеристика работы.

В первой главе дан анализ современного состояния топливно-энергетического комплекса Республики Карелия и определена роль и место возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе (ТЭБ). Топливно-энергетический комплекс Карелии представлен каскадами гидроэлектростанций (632.8 МВт), тепловыми электростанциями (484 МВт) и многочисленными котельными. Тепловые электростанции и котельные используют, в основном, привозное топливо. Из собственных энергетических ресурсов в республике используются1 гидравлическая энергия (20%), древесное топливо (6%) и отходы целлюлозного производства (4%). Установленная мощность Карельской энергосистемы - 1105.8 МВт при объеме производства электроэнергии 4600.3 ГВт.ч (2004 г.). Схема производства и распределения электрической энергии в Республике Карелия показана на рис.1. Гидроэлектростанции обеспечивают около 72% собственного объема производства электроэнергии.

В диссертации автором выполнен анализ современного состояния методического, алгоритмического и программного обеспечения для ресурсных оценок потенциала ВИЭ. Отмечено, что в современных условиях целесообразно создание новых информационных технологий для комплексных исследований ВИЭ региона.

На основе анализа методов "обобщенного учета" (обобщенных коэффициентов С.В.Григорьева, базисных бассейнов С.В.Клопова, "средней реки" и др.) и их использования в условиях Карелии, делается вывод о необходимости разработки новых методов обобщенного учета.

С опубликованием работы Старкова А.Н., Ландберга Л., Безруких П.П. и Борисенко М.М. "Атлас ветров России", а также других работ многие методические вопросы оценки валового и технического потенциала региона были решены. Большой вклад в изучение ветроэнергетических ресурсов России внесли М.И.Бальзанников, П.П.Безруких, М.М.Борисенко, В.М.Евдокимов, В.В.Елистратов, В.В.Зубарев, М.В.Кузнецов, В.А.Минин, А.Н.Старков и другие. Вместе с тем вопросы оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона изучены недостаточно.

1 По данным баланса топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) 1995 года.

ТОПЛШВО ГИДРОРЕСУРСЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

(ввоэпмвт) (мггтыыг) fc иль допг]> сток)

1 '-сГ о ОТ ■ч О* ♦л п сс р

О F 1 О е щ о 3 Е

I ъ X в ам о £ 1 < Вч В 0 1 о | 1

ы о В р

I щ О ш

£ £

Ö

Рис. 1. Схема производства и распределения электрической энергии в Республике Карелия {ЭЭ - электрическая энергия, ТЭ - тепловая энергия)2

Для развития древеснотопливной энергетики н Карелии одним из важных вопросов является изучение и оценка ресурсов древесного топлива. В диссертации выполнен анализ методических подходов, используемых при решении данной проблемы. Вопросы оценок ресурсов биомассы рассмотрены в работах В.В. Алексеева, М.И. Будыко, H.A. Ефимовой, Н.И, Казимирова, В.В.Страхова, Г.А.Борисова, А.И,Уткина, A.Asikainen, R. Van den Broek, Leith H., Paterüon S.S., M.Parikka, P.Hakkiia и других. Дан анализ современного состояния использования древесного топлива в Европейском Союзе. При оценке ресурсов древесного топлива учитываются экологические 01раничения.

: Оценки даны в ГВтч в год.

Для этих целей, в частности, M.Parikka была разработана модель и компьютерная программа BIOSIMS. Отмечены недостатки и достоинства существующих моделей и подходов к оценке ресурсов древесного топлива.

Далее автором выполнен анализ методических подходов к оценке экономического потенциала ВИЗ региона. В работе учтены результаты исследований в области методов технико-экономического обоснования решений и моделирования развития систем энергоснабжения, проводившихся П.ПБезруких, Ю.С.Васильевым, Н.И.Воропаем, Я.Б.Данилевичем, ШТ.Долговым, В.В.Елистратовым, Т.В.Лисочкиной, В.Р.Окороковым, М.П.Федоровым, В.С.Шарыгиным, Д.С.Щавелевым и другими. Общая методика оценки экономического потенциала ВИЭ региона была разработана в работах П.ПБезруких, В.М.Евдокимова и других. Следует отметить следующие недостатками этой методики: в оценках экономического потенциала не учитывается дисконтирование; при оценках экономического потенциала региона рассматриваются однотипные установки одинаковой мощности; упрощенно учитываются экологические, социальные, внеэнергетические и другие эффекты в экономических оценках.

Изложены методические подходы к экономическим оценкам воздействия энергетических объектов на окружающую среду. Можно отметить фундаментальные работы российских ученых: Н.В.Арефьева, А.А.Афанасьева, Г.С.Арсеньева, Ю.С.Васильева, Ю.Б.Гука, П.П.Долгова, В.И.Масликова, А.Л.Новоселова, В.Р.Окорокова, М.П.Федорова, Н.И.Хрисанова, Н.В.Чепурных и др., а также работы зарубежных специалистов: Bergland О., Hohmeyer О., Ottinger R., Wooley D.R., Robinson N.A., Hobs B.F., Meier P.M., Karlsson B.G., Sjodin J., Carlson А. Несмотря на успехи в развитии этого направления исследований следует констатировать, что наиболее неопределенной областью продолжает оставаться экономическая оценка экологических показателей воздействия энергетических объектов на окружающую среду.

Анализ состояния энергетики региона с учетом экономических, социальных и экологических факторов, выявление ресурсных дефицитов разного рода существенно усилил интерес регионов к повышению эффективности использования энергии и вовлечению в энергетический баланс местных топливно-энергетических ресурсов, включая ВИЭ. Особенности правового статуса, географических и природных условий, экономического потенциала, социально-демографической специфики регионов приводят к тому, что даже на основе общих концептуальных подходов в каждом регионе может формироваться своя оригинальная система управления энергетикой.

В концепции экономического управления энергетикой региона (ЭУЭР) центральное место занимает математическая модель энергетики региона. Модель эта должна отражать как внешние, так и внутренние связи энергетики региона. Важным элементом концепции является решение вопроса о том, как оптимальным образом удовлетворить предполагаемый спрос на энергию в будущем с учетом различных ограничений (экологических, ресурсных и др.) и требований минимизации затрат производителей, потребителей и общества в целом.

В заключении сформулированы цели и задачи диссертационных исследований.

Во второй главе рассмотрены гидроэнергетические ресурсы Карелии. Результаты исследований гидроэнергетических ресурсов до 1960 года обобщены в "Водноэнсргетическом Кадастре Карельской АССР" (С.А.Берсонов). После опубликования водноэнергетического кадастра было выполнено уточнение количества и протяженности рек Карелии. Общее количество рек оценивается в 26700 при общей протяженности 83000 км. Таким образом, в кадастре не учтены около 15000 малых рек протяженностью 24000 км. К настоящему времени накоплены новые данные по стоку рек за более чем 30-45 летний период, уточнено количество малых рек и их протяженность, обновлены топографические карты. С учетом новых данных возникает необходимость в уточнении гидроэнергетических ресурсов Карелии и более широком и детальном изучении их свойств.

Для изучения пространственного и временного распределения гидроэнергетических ресурсов автором были созданы две базы данных (БД) -"наблюдения за стоком" рек и "гидроэнергоресурсы" Карелии. БД "наблюдения за стоком" содержит временные ряды среднемесячных расходов воды в постах наблюдений, расположенных на территории Карелии. На машинных носителях хранятся данные наблюдений, проведенных в различное время на 226 постах (около 100000 чисел). Длина временных рядов среднемесячных расходов в БД различна и колеблется от нескольких лет до 50 и более лет. В среднем для бассейна Белого моря - 20 лет и для бассейна Балтийского моря - 24 года. БД "гидроэнергоресурсы" содержит информацию по 380 основным водотокам, а также по малым рекам Карелии (около 110000 чисел). По каждому водотоку хранятся гидрографические, гидрологические и энергетические данные.

Для расчета гидроэнергетического потенциала важное значение имеет определение с приемлемой точностью средних многолетних расходов как в постах наблюдений, так и вдоль русел рек. На основе фактических рядов наблюдений были выполнены расчеты средних многолетних расходов воды, а также коэффициентов вариации. Получены оценки точности расчета этих величин. Значения коэффициентов вариации колеблются, в основном, в пределах 0.20-0.30, что говорит о хорошей естественной зарегулированности водотоков Карелии. Отмечена общая тенденция увеличения коэффициентов вариации с севера на юг. Для рек бассейна Белого моря коэффициенты вариации несколько ниже, чем для рек Балтийского моря. Уточненные нами среднемноголетние расходы воды в постах наблюдений использовались при пересчете водноэнергетического кадастра Карелии. Выполнен анализ карт распределения модулей стока на территории Карелии и построена уточненная карта распределения среднемноголетнего модуля стока. Положение изолиний на этой карте закреплено 204 точками. На территории Карелии широтная зональность нормы годового стока рек под влиянием Белого моря, Онежского и Ладожского озер нарушается. Очертания изолиний проходят параллельно берегам крупных озер и моря или переходят из широтного в меридиональное.

Величины модулей стока колеблются в пределах от В до 14 л/(с,км2). Средние значения модулей стока составляют 10-11 л/(с.км2).

Приведены модели

гидроэнергетических ресурсов

поверхностного и руслового стока. В ПС ЕГЧЕЙСОМ на примере Карелии была отработана компьютерная технология создания региональных водноэнергетических кадастров.

Поясним некоторые новые элементы методического и алгоритмического обеспечения, реализованного в ПС ЕШЖЮМ. Пусть имеется на гидрографической сети I постов наблюдений за расходами воды и в результате наблюдений получен ряд Q{.).

Вычисление гидроэнергетических ресурсов руслового стока во времени выполняется в следующей последовательности:

1, Для / постов наблюдений на гидрографической сети находятся средние за рассматриваемый интервал времени расходы воды 5„<г=1,2,...,/}.

2. По найденным расходам строится карта распределения модулей стока по территории т (х, у).

3. Пусть имеется = 1,2,...,7) водотоков, по которым необходимо вычислить энергию. При этом, как правило, 3 >->■!. Каждый водоток разбивается на участки кр {к] = 1,2,,,..

4, Для каждого участка к},{к1-\1,...,К1) на основе карты модулей стока находится модуль стока в начале >п"л и в конце участка т']к .

5, На основе найденных модулей стока вычисляется средний расход в начале и конце участка по формуле:

2'л =тЬ]к-РЬ]к-Ш3 и (1)

где Рьц и - площади водосбора в начале и конце участка.

6. Далее определяется мощность и энергия на каждом участке. Для водотока ) расчет энергии Э> (кВт.ч) и мощности N^ (кВт) выполняется по формулам:

где К1 - число расчетных участков, на которые разбивается водоток у, -падение уровня свободной поверхности водотока / на участке к,

7. Далее формируются итоговые таблицы.

Недостатком этой схемы вычислений являются пункты 2 и 4, в которых осуществляется построение карт модулей стока по данным наблюдений и выполняется географическая интерполяция по карте модулей стока. Для автоматизации расчетов нами разработан следующий алгоритм. Вся территория Карелии разбивается на треугольные конечные элементы так, чтобы в узлах оказались опорные посты наблюдений. Внутри элемента модули стока находятся по следующим формулам:

тх =0.5-{тх +тх)\ тх = аА ■тА +ав - тв + ас - тс-у тх - /?0 + х +/Зг-У, К

2 _ х >

Рс.

р=га +рв +рс ,

(3)

где ал, аг, ас - коэффициенты влияния точек Л, В, С; /?0, /?,, /?2 -коэффициенты, зависящие от модулей стока и отметок поверхности земли в точках А, В, С; Vх - отметка поверхности земли в точке X (рис.2). Такой алгоритм географической интерполяции модулей стока реализован в ПС ЕМ£1ШОМ. С использованием этого алгоритма были получены оценки валового потенциала гидроэнергетических ресурсов для основных водотоков Карелии (380 рек). Дана классификация основных водотоков Карелии.

Оценка энергии остальных 26320 водотоков также представляет значительный интерес. Для оценки энергии малых рек разработан новый метод "обобщенных кривых". В основе этого метода лежит анализ и классификация рек или их верховых участков по основным типам изменения расхода и профиля по длине. Для каждого типа рек или их верховых участков находятся зависимости V*(/,"), <2'(ь'), Э'[Ь'). Пересчет продольного профиля реки

- ^(ь), среднемноголетнего расхода - 0{ь), мощности - Л'(£), и энергии - Э(£) в относительные и Л*"(/,'), Э'(ь') производится по формулам:

(4)

ьмлх

(5)

нмлх о-млх

(6)

" мах

^Аих = "г • МТшх; Эшх = 8760 ■ ИиАХ;

где аг - коэффициент теоретической мощности водотока, ит мах -максимальная теоретическая мощность водотока, 2ДШ. - среднемноголетний расход в устье реки, Нилх - перепад уровней между истоком и устьем реки, ЬМАХ - длина реки. Также строится зависимость для модифицированной

приведенной мощности водотока:

ЛГ(г )= Л = «г.(7)

л/ мах

Очевидно, что при ¿'=1 будем иметь N"(l) = aт. Это позволяет вычислять коэффициенты теоретической мощности для разных обобщенных кривых.

Будем называть два водотока энергетически подобными, если они имеют подобное распределение энергии или одинаковые функции или Э*(г).

Для условий Карелии показано существование энергетически подобных водотоков. Зависимости (6) назовем "обобщенными кривыми".

Рассмотрим для продольного профиля типа к некоторую зависимость У4*(г). В качестве параметров, определяющих эту зависимость, примем приращение приведенного уклона в точке перелома г:

= '= 2,..,М-1. (8)

В этой формуле /,.* определяет приведенный уклон продольного профиля реки на участке (г —1,0 и определяется по формуле:

= 1=2>~'м> Л* = °; = = (9)

Ц < 1-1 "млх 1 в мах

Параметр J¡ обобщенно характеризует локальное изменение продольного профиля в точке г. Получено уравнение продольного профиля реки в относительных единицах в виде:

}-г 1-г,* I

где индекс Р1 определяется по условию: Р, = ) если I/ ¿1' -< 1у+1*. Показано, что

Л^-^'-У/Ь^Л/-^; (11)

¡Л

О2)

1-г

Также показана справедливость следующих "уравнений равновесия":

2(1 = V IV -л - V,').

>1 1-2

На основе соотношений (8)-(14) для обобщенных кривых может быть подсчитана по методу "линейного учета" модифицированная приведенная мощность водотока и определен коэффициент теоретической мощности. На основе анализа данных по рекам определенного водосборного бассейна определяются соответствующие им обобщенные кривые и их параметры, а также коэффициенты теоретической мощности. Зная теоретическую мощность водотока, по коэффициенту теоретической мощности определяется валовый гидроэнергетический потенциал водотока. Далее для энергетически подобных водотоков удается установить надежные корреляционные связи между теоретической мощностью или удельной теоретической мощностью и длиной водотоков. Применение разработанного метода показано на примере оценки энергии малых рек Карелии. Пример распределения энергетических характеристик показан на рис.3.

КВТ СУЖЙРНЙЯ мошость

кзт/кн

удельная ношоаъ

КВТ ПСПЕНиИПЛЬНЙЯ пошлость

О.........' ' ЯГ"

КИ нлн.квт.ч сутрр-гяя энергия ки

Зг

-ЙГ

КИ КИ

Рис.3. р.Минолан-йоки (1076/102). Энергетические характеристики реки

В частности, для энергетически подобных водотоков Карельского перешейка, которые входят в одну энергетическую зону, справедлива следующая зависимость максимальной теоретической мощности от длины водотока I: Ытшх = 2.8 ■ ¿'56, 15 < I < 50. Таким образом, используя аналогичные формулы для других энергетических зон по списку рек с указанием длины водотока можно определить с достаточной точностью энергию малых и мельчайших водотоков. С учетом этих результатов получена современная оценка валового потенциала гидроэнергетических ресурсов рек Карелии, равная 14200 ГВт.ч в год.

Для оценки технического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии с учетом социально-экологических ограничений было разработано соответствующее алгоритмическое и программное обеспечение (про!раммы ОРТЙТ и ИЕССХ). С использованием этих программ были получены оценки технического потенциала для некоторых водотоков Карелии, Также в диссертации развиты и использованы при получении оценок технического потенциала приближенные методы, основанные на анализе реальных схем использования ГЭС в регионе. Автором была составлена перспективная схема развития гидроэнергетики Карелии, включающая более 300 ГЭС. Некоторые результаты анализа обобщены на рис,4, на котором приведены коэффициенты технического использования гидроэнергетического потенциала реки и ее удельная энергия. С учетом этих данных на основе анализа перспективной схемы развития гидроэнергетики Карелии определена величина технического потенциала в 7400 ГВт.ч.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Уделнэп энергия реки. МВтч/км

Рис.4. Значения коэффициентов технического использования гидроэнергетических ресурсов для некоторых рек Карелии

При оценке экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов региона возникает задача по уточнению и оптимизации параметров малых гидроэлектростанций (МГЭС) и проведение соответствующих техн неэкономических расчетов. Для обоснования параметров МГЭС необходимо решить две взаимосвязанных задачи. Первая задача состоит в выборе оптимальных створов МГЭС в каскаде на основе экономического критерия. Вторая задача состоит в обосновании состава сооружений, типов конструкций и оборудования, оптимальных размеров сооружений.

При решении первой задачи обосновывается число ГЭС на водотоке О, месторасположения створов Х] и подпорные отметки гидроузлов 2Г Для

оценки затрат по ГЭС разработана укрупненная экономико-математическая модель ГЭС, учитывающая физико-географические особенности Карелии. В основу положен статистический материал по стоимостям 159 ГЭС. На основе анализа была получена следующая формула оценки наиболее вероятной стоимости проектов ГЭС в Карелии

где К капитальные вложения в ГЭС (млн. долл.), N - установленная мощность ГЭС (кВт), Н - напор (м); Kt ,Nt, JI, - безразмерные параметры;

= 1 мли.долл., N0 = 1 ООО кВт, Я0 = 1 м - базисные параметры; в - коэффициент, учитывающий местные условия.

На втором этапе для выбранных начальных параметров каскада МГЭС решается задача регулирования стока на основе многолетних гидрологических рядов, хранящихся в БД ПС ENERGOM, и обосновывается установленная мощность МГЭС в каскаде, а также определяется гарантированная выработка электроэнергии каскадом МГЭС (программа REGUL). Для более детальной оценки затрат по МГЭС в расчетах экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов разработана многопараметрическая экономико-математическая модель, которая включает: модель основного оборудования, модель энергопроцесса в водопроводящем тракте и модели зданий МГЭС. Дано описание алгоритма оптимизации основных параметров МГЭС (программа OPTMGES). На основе использования разработанных методик, алгоритмов и программ получена оценка экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии, равная 5000-5800 ГВт.ч в год.

В третьей главе рассмотрены ветроэнергетические ресурсы Карелии. Описаны разработанные базы данных и приведены результаты изучения пространственного и временного распределения ветроэнергетических ресурсов на территории Карелии. В качестве примера на рис.5 показаны результаты моделирования ветроэнергетического потенциала во времени. Удельные валовые ветроэнергетические ресурсы на высоте 10 м распределены по территории Карелии неравномерно и изменяются от 134 до 3400 кВт.ч/м2*год. Максимальное значение имеет место на побережье Белого моря. Изучены характеристики и особенности ветрового режима на территории Карелии. Валовый ветроэнергетический потенциал Карелии оценивается автором в 70007600 млрд.кВтч в год. Технический потенциал ветроэнергетических ресурсов Карелии может достигать 150 млрд.кВтч в год.

Для оценки экономического ветроэнергетического потенциала для условий Карелии построена экономико-математическая модель ВЭС. Основными оптимизируемыми параметрами ВЭС являются: число ветроэнергетических установок т и их расположение на местности Z,. Для i-ой ВЭУ с горизонтальной осью вращения также оптимизируется тип-марка М,

ветроагрегата, диаметр ветрового колеса — Д., мощность генератора - Л*, и высота башни Нг Оптимальные значения этих параметров обеспечивают минимум стоимости производимой ВЭУ электроэнергии.

ЕКЕЯООМ Рис.5. Результаты моделирования ветропотенциала

Дисконтированные капиталовложения в ВЭС определяются по формуле:

I I М < I-1

где К.""' - капитальные вложения в ВЭС в год /; д, =(\ + с1)" - коэффициент дисконтирования, й - годовая норма дисконта, • функция, учитывающая освоение капитальных вложений в ВЭУ-1 во времени, - коэффициент, учитывающий капитальные вложения на строительство фундамента ВЭУ марки М,, ее монтаж и подключение к сети, к. - удельные капитальные вложения в ВЭУ /; Я, - м^ /№,- - приведенная установленная мощность ВЭУ /; Т>1 = г>. -приведенный диаметр ветроколеса ВЭУ /; Н. = - приведенная высота

оси ветроколеса ВЭУ /; №1,00:, н", - базовые значения мощности, диаметра и высоты расположения оси ветроколеса ВЭУ Л Удельная стоимость к, ВЭУ / зависит от переменных М,, N¡, н( и они же определяют размеры и стоимость других компонент ВЭУ (механических и электрических систем). Была найдена зависимость удельной стоимости ВЭУ от этих параметров в виде:

где к; = (Л/,)///,. - удельные капитальные вложения в ВЭУ марки М, с параметрами /V,., д., Я,; , а,, Д., Д. - постоянные коэффициенты для ВЭУ марки Л/,, Л, - масштабный параметр, Л7,. = Л^. /300, Д=Д/30, ЯТ = Я(/30-безразмерные параметры. Для определения входящих в (17) постоянных был проведен анализ технико-экономических показателей ВЭУ, серийно выпускаемых различными фирмами. Например, для модели ЕМЕЯСОЫ, зависимость (17) показана на рис.6. Получены следующие параметры модели: в, = 0.352, а: = 4.2, Д =1.2, Л( =181040. Погрешность этой модели не превышает 5%.

Рис.6. Зависимость стоимости ВЭУ ЕКЕЯССЖ от параметра И.

Ежегодные эксплуатационные издержки на ВЭУ принимаются пропорционально капиталовложениям в ВЭУ

= 1 ±иГ =1 ±ьгк.Г-я„ (18)

I I 1-1 I ¡=1

где и ™рр - издержки эксплуатации ВЭС в год /; 6, - коэффициент, определяющий издержки эксплуатации ВЭУ марки М,, от суммарных капиталовложений в ее строительство.

Выработка полезной электроэнергии на ВЭС за экономический срок службы определяется следующим выражением:

Етр=^ЕГ\ (19)

I

ЕГ = 14, • А-МгЕ.ГЧм^Н,^,), (20)

м

где Е*рр - годовая выработка полезной электроэнергии на ВЭС в год /; Л,, ¿1 -коэффициент затенения ВЭУ марки М, при работе в ветровом парке, /?, <1 -коэффициент, учитывающий потери выработки из-за технических простоев; ¡л. < 1 - коэффициент, учитывающий потери выработки из-за потребления

собственных нужд ВЭС; Е,,№Ри (М,,.£>,,Я,, Л^,) - выработка электроэнергии одиночной ВЭУ марки М, без затенения при высоте оси и диаметре ветроколеса Н,, И, и мощности генератора Nl.

Выработка одиночной ВЭУ Е,,и'т (М^О^Н^И^ рассчитывается на основе фактических многолетних рядов наблюдений за скоростью ветра, хранящихся в БД ПС Е^ЛСОМ. В программе реализован пересчет данных наблюдений на высоту оси ветроколеса. Одной из важных проблем для оптимального размещения ВЭУ является оценка их взаимного влияния друг на друга в реальных ветровых условиях и с учетом фактической топографии местности, наличия различных элементов защищенности ВЭУ. Практически это связано с определением коэффициентов затенения ВЭУ Л„. Коэффициент затенения Л,,, определяется расстояниями между ВЭУ и зависит от розы ветров района, местного рельефа, экологических и других ограничений. Для более обоснованной оценки коэффициентов затенения была разработана модель для численных расчетов аэродинамики ветровых установок. Численный алгоритм расчета обтекания ВЭУ реализован автором на основе МКЭ. Для двумерных течений использовался составной прямоугольный КЭ с 24 степенями свободы, вырождающийся на границе в определенным образом ориентированный треугольный КЭ.

Экономический потенциал ветровой энергии региона 1¥.г [кВт ч/год] представляет энергию, которая может быть выработана за год ВЭС при условии, что чистый дисконтированный доход ЧДД от использования т однотипных ВЭУ положителен или равен нулю.

Ш = (21)

d-T Kw

= (22)

где ВЕт - доход от продажи электроэнергии ВЭУ; Ток - простой срок окупаемости ВЭУ; Т1 - срок службы ВЭУ; 0П - годовая потребность промышленного производства региона в электроэнергии, покрываемая энергоустановкой; Цп - цена ценностей или товаров промышленного производства региона, приходящаяся на единицу потребляемой электроэнергии; Ц7ТЭ - цена электроэнергии от традиционных источников.

Если приведенный срок службы установки г/ больше или равен простому сроку окупаемости

7,1 -~-1—>Ток, (23)

a{d,TL)

то при d < IRR (внутренняя норма доходности проекта ВЭУ) и так как Цп >■ ЦТРЭ экономический эффект использования установок является положительным при любом их числе. Это означает, что в данном случае целесообразно использовать максимально возможную мощность ВЭС, так что экономический потенциал ветровой энергии оказывается совпадающим с техническим потенциалом W3 = WT. При d у IRR экономический эффект от использования ВЭУ всегда будет отрицательным и W3 = 0.

Если приведенный срок службы установки меньше простого срока окупаемости г/ <Т0К, то выполнение условия (21) соответствует следующему ограничению на полную мощность ветроэнергетических систем:

Ег ' Цтрз ~ Uэк _ m < TL • Q„ ■ (Цп ~ Цтрэ) (24)

цтрэ ifox-тц\цт

и одновременно, естественно, должно выполняться соотношение E,wp" -m>Qn. Если отличие срока службы от срока окупаемости значительное, то экономический потенциал определяется выражением:

IV, = V" . (25)

[Ток Цтгэ Цтрэ

В различных зонах региона для ВЭУ даже одного типа могут выполняться различные условия определения экономического потенциала, что в значительной мере зависит от ветровой обстановки. Условие W3=WT в реальных случаях может выполняться, в зависимости от значений коэффициента использования установленной мощности ВЭУ в и региональной

стоимости традиционного топлива Цт. Условие (21) может быть представлено в виде

'-{«{сЦ^ + Ь-Т,) Цтрз 'Т

(26)

где Ь - коэффициент, определяющий издержки эксплуатации ВЭУ; кэ"'р" -удельные капиталовложения в ВЭУ; вэ - коэффициент, определяющий область экономической целесообразности использования установки; Т = 8760 ч/год. Регионы, в которых выполняется условие (26), имеют экономический потенциал ветровой энергии, равный их техническому потенциалу. Определены также и другие условия выделения экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона. Для Карелии экономический потенциал ветровой энергии оценивается автором в 0.76-0.97 млрд.кВтч в год.

В четвертой главе рассмотрены биоэнергетические ресурсы Карелии. Дана классификация древесного топлива. Выполнен анализ углеродного баланса Карелии и показана его связь с источниками образования биомассы. Приведено описание новых технических решений, направленных на снижение выбросов углекислого газа в атмосферу, В частности, на рис.7 приведена схема осушительной системы, позволяющая при проведении осушения также собирать биогаз (патент N99126607/13(027971)). Внедрение системы позволит снизить выбросы метана в атмосферу при осушении болот.

N

5

А.

Ч

и

I

( I

А,1

Рис.7. Осушительная система, позволяющая собирать биогаз болот и предотвращающая выбросы углерода в атмосферу (1 - горизонтальные дрены, 2 - коллектора, 3 - дрены нижнего яруса, 4 - дрены верхнего яруса, 5 - коллектор нижнего яруса, 6 - вакуумные колодцы, 7 - сифоны, 8 - коллектор верхнего яруса, 9 - заглушка, 10 - вакуумный насос, 11 - газоприемная емкость, 12 -пахотный горизонт, 13-экран, 14-водоприемник, 15 - газопровод)

Для оценки ресурсов древесного топлива разработана методика и алгоритмы расчета для оценки энергетического потенциала фракций лесной биомассы. Основой методики оценки является объемно-конверсионный метод,

используемый для оценок углеродного баланса в фитомассе лесных биогеоценозов. Вся энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в однородных по свойствам фракциях биомассы лесных древостоев, оценивается по формуле:

(27)

где У..к - объем биомассы фракции / породы ] класса возраста к, м3; -условная плотность биомассы фракции г породы у класса возраста к, кг/м3; £)свик - высшая теплотворная способность на сухую биомассу, ккал/кг. Согласно (27) для биомассы ствола 0'=с) породы у возраста к запас энергии £гд оценивается по формуле:

Еф=Уф.Ъсл^ст ■ (28)

Суммарный валовый запас энергии Ес абсолютно сухой стволовой древесины лесного биоценоза на территории составит:

Ес =ЦХ- (29)

1 *

С учетом имеющихся данных по численным значениям сухой массы фракций и их отношениям к сухой массе ствола, вычисляется запас энергии в каждой фракции древостоев:

Еук = Еак —> (30)

ас

где ас и а, - процентное отношение биомассы древесины стволов и фракции г всех пород и всех классов возраста к полной фитомассе древостоя.

В табл.1 и табл.2 приведены удельные абсолютно сухие массы фракций спелых и перестойных древостоев, идущих в рубку главного пользования в Карелии. Удельный валовый потенциал энергии абсолютно сухой биомассы фракций, отнесенных к одному плотному кубическому метру стволовой древесины, определяется как произведение удельной массы фракций на удельную теплотворную способность горючей биомассы. На его основе можно получить оценки валового потенциала энергии лесной биомассы территории.

Технический потенциал равен части валового потенциала энергии лесной биомассы, которую реально можно заготовить с использованием современных технологий и применить как топливо. В Карелии наибольшее распространение получили технологии рубок леса главного пользования с хлыстовой и сортиментной вывозкой леса. Приведены нормативы образования древесных

отходов при лесозаготовках для технологии рубок главного пользования с хлыстовой вывозкой леса. Установлено влияние заготовки древесного топлива на структуру транспортной сети. Представлены алгоритмы и программы расчета валового и технического потенциала лесной биомассы региона. На основе данной методики была выполнена инвентаризация энергии, заключенной в биомассе лесов Карелии. Энергия, заключенная в корневом запасе и расчетной лесосеке, оценивается в 419-441 млн.т у.т. и 4.34-4.57 млн.т у.т. Для Республики Карелия приведен пример баланса древесной биомассы при ее заготовке и переработке.

Таблица 1

Удельная масса абсолютно сухих фракций биоценоза спелых и перестойных древостоев, отнесенная к 1 пл.м3 стволовой древесины, т/пл.м3

Порода Объем, % Вся биомасса биоценоза Вся фитомасса древостоя Сухостой и валежник Напочвенный покров

Сосняки 58.3 0.678 0.596 0.064 0.018

Ельники 31.9 0.692 0.654 0.026 0.012

Березняки 8.8 0.774 0.774

Средневз. 99.0 0.692 0.632 0.046 0.014

* расхождение в последнем знаке связано с округлением

Таблица 2

Удельная масса абсолютно сухих фракций фитомассы спелых и перестойных _древостоев, отнесенная к 1 пл.м3 стволовой древесины, т/пл.м3

Порода Вся Стволовая Кора Хвоя, Ветви с Корни с

фитомасса древесина ствола листва корой корой

древостоя

Сосняки 0.596 0.439 0.035 0.011 0.033 0.077

Ельники 0.654 0.410 0.050 0.026 0.046 0.122

Березняки 0.774 0.499 0.084 0.017 0.090 0.084

Средневз. 0.632 0.436 0.044 0.016 0.043 0.092

Экономический потенциал древесной биомассы представляет часть технического потенциала, использование которого экономически целесообразно на котельных и ТЭЦ региона. Реализация этого потенциала, как правило, идет путем перевода котельных на сжигание древесного топлива. Пусть для модернизации или реконструкции котельной необходимы капитальные вложения - АКи. Перевод котельной на сжигание древесного топлива экономически целесообразен при условии:

ЧЦЦ^^-АК^О. (31)

В результате модернизации или реконструкции имеет место снижение производственных издержек, а также социальные и экологические эффекты. Доходы в определяются по следующей формуле:

В — ст ' От ~ с>г' б»- + ВСОг + Вэкол + ВС0!1, (32)

где с„, - цена древесного топлива у котельной, ст - цена традиционного топлива у котельной, - годовой расход древесного топлива на производство тепловой энергии, бг - годовой расход традиционного топлива на производство того же количества тепловой энергии, ЯС0] - экономический эффект обусловленный снижением выбросов С02 в атмосферу, Вжол - экономическая оценка экологического эффекта от снижения других вредных выбросов в атмосферу, имеющих место при сжигании традиционного топлива; Всш -

экономическая оценка социальных эффектов, возникающих при использовании древесного топлива (создание дополнительных рабочих мест, поддержание живучести поселений и т.д.).

Для оценки экономического потенциала древесной биомассы разработаны методики, алгоритмы и программы. Реальный^ практический потенциал использования различной биомассы в Карелии оценивается в 0.9-1.3 млн.т у.т.

В пятой главе рассматриваются основные методические положения выбора перспективных направлений и объемов развития возобновляемой энергетики в регионе на примере Карелии.

Рассматривается следующая оптимизационная модель развития регионального энергоснабжения на основе ВИЭ. Пусть имеется многоузловая система и определены связи между се узлами (транспортные и т.д.). Узел в системе - это район с соответствующими электрическими и тепловыми нагрузками, характеризуемый также определенным расходом моторного топлива. В каждом узле имеются возобновляемые энергетические ресурсы. Пусть имеется К видов возобновляемых ресурсов.

Рассмотрим некоторый узел к. Весь район имеет валовый потенциал Ст\ возобновляемого ресурса г и технический потенциал Акг. Пусть для каждого узла построены зависимости распределения технического потенциала по средним затратам на их освоение. Номерами 1,2,3,,..,)„..,2кг обозначим соответствующие зоны затрат в узле к. В зоне затрат у можно получить дополнительный технический потенциал акп.

Каждой зоне затрат будет соответствовать величина средних удельных затрат на производство энергии зГк? в объеме ак„-. Суммарные затраты на освоение и транспортировку технического ресурса ВИЭ в объеме а Г] составят

з01г1=зГ1,+^,-1кг1, (33)

где 1кГ] - расстояние транспортировки ресурса ВИЭ, с1кг] - удельные затраты на передачу. Пусть в узле к определена потребность в электроэнергии Ж1 и потребность в котельно-печном топливе Г*. Очевидно, что потребность в электроэнергии может быть покрыта за счет использования ВИЭ, а потребность в котельно-печном топливе за счет использования местного топлива.

Необходимо найти минимум затрат на развитие ТЭК на основе использования ресурсов ВИЭ в N узлах с учетом возможности покупки электроэнергии, а также различных видов и сортов ископаемого топлива. Критерий оптимизации запишется в виде:

3=1 -л -л у Л +3**1 -2к1)+Зд =>гшп; (34)

М 1 >1 /Ы »«1 >4

;=1 >1 /Ы »-1 у.1

где - дополнительные затраты при производстве электроэнергии на основе ресурса ВИЭ гзк ^ - дополнительные затраты при производстве электроэнергии на основе ископаемого топлива в объеме г1ц, зСОг - средняя величина затрат в мероприятия, аннулирующие выбросы С02 в атмосферу, с"кГ), с4«, с1 ц - удельные выбросы СОг в атмосферу от добычи и конечного использования возобновляемых ресурсов поставляемой со стороны

электроэнергии уке и поставляемого из других регионов топлива укц, СВ90 -суммарная величина косвенных и прямых выбросов СОг в атмосферу от использования топлива и энергии в регионе в 1990 году, 5, - социальные эффекты, - внеэнергетические эффекты, - бюджетные эффекты, -экологические эффекты, 55 - системные энергетические эффекты. При этом в каждом узле потребители обеспечиваются требуемым количеством конечной энергии в виде электроэнергии Шк и топлива Рк:

г=1 у=1 г-Д£+1 у-1

£ I = (36)

<-«£+1 м м

Доступные ресурсы ВИЭ ограничены величиной технического потенциала:

0¿хк*<:акг1, Уг = 1,Д; Уу = 1,2'г,УА = 1,ЛГ. (37)

Здесь - неизвестные значения используемого энергетического ресурса г в зоне затрат у; - коэффициенты учитывающие потери на

собственные нужды и потери в сетях при передаче электроэнергии в узел к или

учитывающие потери при добыче и транспортировке топлива. Доступные поставки электроэнергии и ископаемого топлива ограничены:

= (38)

1

n м

Нк^/л<гкг, Vk^l,N■, Vj = l,M; II (39)

к=1 >1

Л =в11-у1г, = Уу=1,Л/; (40)

„г, ■ Л"= г'Уг = 1,Д; = У_/ = 1,Л/; (41)

где Ок¡¡,р1щ - части ископаемого топлива и биомассы, используемые для производства электроэнергии; )к - удельные расходы топлива на

производство электроэнергии.

В модели также учитывается воздействие на окружающую среду из-за использования привозного топлива. Поэтому по региональным потребителям энергии должны быть ограничены выбросы загрязнений:

-А ¿С//; V £ = 1,ЛГ; Чр = \,Р. (42)

>1 г=1 >1

В целом, не должно произойти ухудшение экологической среды в регионе:

+ Ур = и>. (43)

г«1

Здесь - неизвестные значения привозного используемого энергетического ресурса 7 потребителем в узле к\ з% - заданные прямые затраты на добычу, распределение, хранение и использование одной тонны условного топлива вида Л )]к£ - коэффициент, учитывающий потери при транспортировке топлива в узел к\ Уке - предельная величина поставок электроэнергии в узел к, определяемая предельной пропускной способностью ЛЭП; У, - предельная величина поставок электроэнергии в Карелию из других энергосистем; Укц -предельная величина поставок привозного топлива типа ] в узел к; Ьерк -коэффициент расхода загрязнения р при поставке электроэнергии из соседних энергосистем в узел к; с1рк - коэффициент расхода загрязнения р при использовании привозного топлива _/ в узел к; - коэффициент расхода загрязнения р при использовании возобновляемого источника энергии г в зоне затрат ) в узле к; икр - доля допустимого количества загрязнения вида р, характеризующая экологическое состояние как нормальное в узле к\Уг~ доля допустимого количества загрязнения вида р, характеризующая экологическое состояние как нормальное.

Данная модель реализована автором в программе ENMOD_S. На основе решения задачи линейного программирования определяются рациональные объемы вовлечения в ТЭБ возобновляемых энергетических ресурсов с учетом ресурсных ограничений, углеродного баланса и других социальных и экологических ограничений. Для экономического анализа энергетических объектов и оценки затрат на производство энергии используется разработанная автором ПС ЕСОЕГЧ.

В качестве примера применения данной модели оценены перспективы вовлечения в ТЭБ Карелии ресурсов ВИЭ при росте цен на поставляемые из-за пределов Карелии электроэнергию и топливо. В соответствии с прогнозом социально-экономического развития потребность в электроэнергии принята 9773 ГВт.ч в год, а суммарная потребность в топливе - 4.745 млн. т у.т. В качестве местных источников энергии используются гидравлическая и ветровая энергия, а также биотопливо. Рассмотрено 50 зон затрат. Выбросы СОг в атмосферу на уровне 1990 года оцениваются в 12.845 млн. т и не должны быть превышены. Рассмотрены различные сценарии при изменении цены за выбросы СОг ■ Показано, что существенное значение приобретает учет косвенных выбросов СОг за поставляемую из соседних областей электроэнергию. При росте цены за выбросы СОг растут объемы использования ВИЭ и, в частности, древесного топлива в региональном топливно-энергетическом балансе, но торф частично вытесняется из баланса из-за больших выбросов СО: в атмосферу.

В диссертации разработана методика выбора демонстрационных объектов ВИЭ. Показано применение данной методики на конкретном примере.

На основе разработанных моделей и с учетом прогнозов потребления топлива и энергии определены возможные перспективные объемы вовлечения в топливно-энергетический баланс биотоплива, гидравлической и ветровой энергии.

Заключение

Основные результаты исследований могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработана методология ресурсных исследований (методы, алгоритмы, программы и базы данных) для определения комплексного потенциала возобновляемых источников энергии в отдельном регионе.

2. Построена модель оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональной энергетике с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений.

3. Впервые создан компьютерный водноэнергетический кадастр Карелии и получены численные оценки гидроэнергетических и ветроэнергетических ресурсов, а также потенциала биотоплива.

4. Для оценки энергии малых рек разработан новый метод "обобщенных кривых", основанный на энергетическом подобии водотоков. Для оценки экономического потенциала разработаны новые экономико-математические модели малых ГЭС и ВЭС. Для моделирования течений в установках на основе

ВИЭ разработан новый прямоугольный конечный элемент (КЭ) с 24 степенями свободы. Усовершенствована методика и получены формулы для оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона, в которых учитывается дисконтирование.

5. Разработана для энергетики методика оценки потенциала лесной биомассы региона. Для некоторых субъектов РФ получены оценки потенциала древесного топлива. Дан анализ углеродного баланса Карелии и предложены новые технические решения, направленные на снижение выбросов СО2 в атмосферу.

6. Проведено комплексное изучение и научное обоснование использования комплексного потенциала ВИЭ в регионе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Разработаны основные методические положения выбора перспективных направлений и объемов развития возобновляемой энергетики региона. На основе разработанных моделей и с учетом прогнозов потребления топлива и энергии определены для Республики Карелия возможные перспективные объемы вовлечения в топливно-энергетический баланс биотоплива, гидравлической и ветровой энергии. Разработана методика выбора демонстрационных объектов на основе ВИЭ для развития возобновляемой энергетики в регионе.

7. Разработано прикладное программное обеспечение (ENER.COM, Е\МСШ, ЕСОЕГЧ) для оценки комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона, а также оптимизации и рационального его использования в региональном топливно-энергетическом балансе.

8. Практические результаты исследований реализованы в 2 патентах на изобретение, 2 программных системах и 6 программах для персональных ЭВМ. Основные результаты научных исследований были использованы при разработке программ развития энергетики в Республике Карелия, Владимирской и других областях, а также Управлением научно-технического прогресса Минэнерго России при разработке программ развития возобновляемой энергетики в России. Результаты работы используются в учебном процессе и исследованиях в ряде организаций и ВУЗах страны.

Задачами дальнейших исследований, на наш взгляд, являются:

А. Развитие теории энергетически подобных водотоков и изучение динамики изменения гидроэнергетических ресурсов. Развитие программного обеспечения для комплексных энергетических исследований региона.

Б. Разработка методов, алгоритмов и программ обоснования параметров систем энергоснабжения на основе ВИЭ с учетом экологических, ресурсных и социальных ограничений, а также комплексного использования различных ВИЭ в комбинированных энергокомплексах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих основных работах:

1. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России - СПб.: Наука, 2002.314 с.

2. Энергетика Карелии. Современное состояние, ресурсы и перспективы развития. С.-Петербург: Наука, 1999. - 303 с.

3. Energy production in Northwestern Russia. In book: Karelia & St.Petersburg. From Lakeland Interior to European Metropolis. Joensuu University Press, 1996.

4. Концепция использования ветровой энергии в России. М.: "Книга-Пента" , 2005., 128 с.

5. Использование и оценка ресурсов древесного топлива в России // Известия РАН, Энергетика, №6,2002, с.24-35

6. Оценки возобновляемых энергетических ресурсов Карелии. Гидротехническое строительство, №5, 1995.

7. Оптимальное трассирование лесных дорог. // Лесной журнал. Известия высших учебных заведений, 2001, №2. с. 40-45.

8. Challenges for the Use of Bioenergy in Northwest Russia. // Woody Biomass as an Energy Source - Challenges in Europe. /Eds.: P.Pelkonen, P.Hakkila,

. T.Kaijalainen, B.Schlamadinger., EFI Proceedings No. 39,2001, pp. 45-62.

9. Основные методические положения выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики (на примере Республики Карелия) // Энергетическая политика, Выпуск 4,2004. с.8-21.

10. Развитие древеснотопливной энергетики в России // Энергетическая политика, Выпуск 1,2004, с.43-53.

11. Influence of Karelia's fuel-energy complex on сатЬоп balance and prospect of use of biofuels. The Workshop "Bioenergy 2005": Sustainable Biomass Management Chains to meet Kyoto Requirements. Veliky Novgorod, Russia, Department of Bioenergy, SLU, Uppsala, Sweden, 2005, Report N08, ISSN 16510720.

12. Гидроэнергетика бассейна Белого моря. В кн.: Использование и охрана водных ресурсов бассейна Белого моря. - Петрозаводск, 1994, с. 72-101.

13. Применение математического моделирования для оценки гидроэнергетического потенциала малых рек с учетом социально-экологических ограничений. В кн.: Математическое моделирование в энергетике. - Киев, 1991.

14. Энергосбережение и нетрадиционная энергетика. Республика Карелия. Информационное агенство «Мега-пресс», 1998, Типография «PunaMusta» Финляндия. - 20 с

15. Высокоточный алгоритм метода конечных элементов для решения уравнений Навье-Стокса // Сб. трудов ОМАД КНЦ РАН. Вып. 1 Петрозаводск, 1994, с. 88-110.

16. Green energetics: From the modern technology to a new philosophy // Green Energetics: from the modern technologies to the new philosophy. Proceedings from

the fourth international seminar. Eds.: P. Pelkonen, G. Sidorenko, T. Tahvanainen, University of Joensuu, Research Notes N 103,1999, pp. 1-15

17. Karelia's energy policy and rational fuel-energy balance // Green Energetics: from the modern technologies to the new philosophy. Proceedings from the fourth international seminar. University of Joensuu, Research Notes N 103,1999, pp. 29-42

18. On the development of small-scale and alternative power engineering in Karelia - from resources to economic assessment // Green Energetics: from the modern technologies to the new philosophy. Proceedings from the fourth international seminar. Eds.: P. Pelkonen, G. Sidorenko, T. Tahvanainen, University of Joensuu, Research Notes №103,1999, pp. 89-106

19. Методика оценки валового и технического энергетических потенциалов лесной биомассы в Карелии // Труды Института прикладных математических исследований. Методы математического моделирования и информационные технологии. Выпуск 1. Петрозаводск, 1999, с.139-152

20. Высокоточное численное моделирование течения вязкой несжимаемой жидкости в областях сложной формы // Труды Института прикладных математических исследований. Методы математического моделирования и информационные технологии. Выпуск 1. Петрозаводск, 1999, с.180-194.

21. Проект ветродизельной станции в г. Мезень Архангельской области // Труды Международного Конгресса: Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источников энергии в России, Москва, 31.05-4.06.99. Часть III, с. 307-315

22. Проблемы топливно-энергетического хозяйства Карелии. В сб. тез. докладов "Важнейшие результаты научных исследований КНЦ РАН" (19941999 гг.), Петрозаводск, 1999

23. Возможности использования энергетических ресурсов Карелии для снижения выбросов С02 в атмосферу // Сборник трудов Международной научно-практической конференции (октябрь 2000 г.) "Научные проблемы энергетики возобновляемых источников", Самара, 2000, с.102-105.

24. Strategy for the Development of Karelian Energefics and Perspectives in Utilization of Renewable Power Sources // Perspective of Renewable energy resources utilization (regional aspects). Proceedings of the third International Seminar, University of Joensuu, №62,1997, pp. 50-65.

25. О концепции развития нетрадиционной энергетики в Республике Карелия.28-30 мая 2001. ФТИ им. Иоффе. Пятый международный семинар "Российские технологии для индустрии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии", IWRFRI'2001 И Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - СПб., Изд.СПбГТУ, 2001. с.18-19

26. Comparative characterization of bioenergy resources in Karelian and the Vladimir region (as a typical region of Russia) and possible Ways of their utilization // Biofuels for sustainable development Proceedings of the Second International Seminar, University of Joensuu Research Notes 33,1995. p.62-78.

27. Моделирование воздействий на окружающую среду энергетических комплексов на возобновляемых источниках энергии. // Математические методы в экологии. - Петрозаводск, 2001. с. 282-284.

28. Ресурсы возобновляемых источников энергии и некоторые модели энергетических установок на их основе. Тезисы докладов научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (1-3 октября 2002 г. Петрозаводск), с.95-96.

29. Russian energy strategy and the role of bionergy - focus on Northwest Russia. //In book: Future of Bionergy in the Baltic Sea Region. Workshop Report PRO/T6037/02. March 6-7.2002. Jyvaskyla. Finland. BASPEC Secretariat. Energy Unit. Stockholm. April 2002.

30. Моделирование фильтрационных потоков в неоднородных изотропных и анизотропных средах. // Методы математического моделирования и информационные технологии. - Петрозаводск, 2002.- с. 282-292.

31. Математическая модель оптимизации параметров энергетического комплекса, использующего ветровую и древесную энергию. В кн.: Обозрение прикладной и промышленной математики, т.Ю, выпуск 1, М. 2003, с.219

32. Численное моделирование обтекания ветроэнергетических установок. В кн.: Методы математического моделирования и информационные технологии. Выпуск 4. Петрозаводск, 2003, с.106-128.

33. Развитие древеснотопливной энергетики в России - ресурсы, барьеры, перспективы. В кн.: Возобновляемая энергетика 2003. Состояние. Проблемы. Перспективы. С.-Петербург, Изд. СПбГТУ, 2003, с.68-73

34. Ресурсы возобновляемых источников энергии и энергетическая модель Карелии. В кн.: Возобновляемая энергетика 2003. Состояние. Проблемы. Перспективы. С.-Петербург, Изд. СПбГТУ, 2003, с.516-521

35. Патент на изобретение N99126607/13(027971). "Вакуумная дренажная система", Государственный комитет по изобретениям и открытиям. 2002.

36. Оценки ресурсов возобновляемых источников энергии и энергетическая модель Карелии. В кн.: Рациональное природопользование: ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое обеспечение. М. 2002, с.357-362

37. Bioenergy Development in Finnish and Russian Karelia (history and outlook for the future). In book: "Bioenergy Development in Finland, Russia and Sweden", Joensuu, Finland, 2004, pp.1-18.

38. Role, present situation and prospect for Renewable Energy Development Worldwide and Russia. In book: "Bioenergy Development in Finland, Russia and Sweden", Joensuu, Finland, 2004, pp. 19-37.

39. Resources and Energy Use of Peat in Russia. In book: "Bioenergy Development in Finland, Russia and Sweden", Joensuu, Finland, 2004, pp.57-67.

40. Wood Energy Resources North-West of Russia - Focus on pellet production. In book: "Bioenergy Development in Finland, Russia and Sweden", Joensuu, Finland, 2004, pp.68-80.

41. Нетрадиционная энергетика. Оценка возможных инвестиций для сокращения выбросов С02. Гидроэнергетика. Древесное топливо. Республика Карелия. Информационное агенство "Мега-пресс", 1999, 8 с. (рус. и англ.)

42. Оптимальное трассирование лесовозных дорог. В сб.: "Методы автоматизированного проектирования транспортных сетей", Петрозаводск, КФ

АН СССР, 1989, с.40-56.

43. Экономико-математическая модель оптимизации гидротранспортных систем // Изв. АН УзССР, №2,1991, с.22-29.

44. Авторское свидетельство N1740519 "Метод трассирования лесовозных дорог" Государственный комитет по изобретениям и открытиям, 1992.

45. Расчет течений жидкости в отводящих устройствах насосных станций с капсульными агрегатами //Изв. АН. УзССР, 1983, №6, с. 36-39.

46. Технико-экономическое обоснование сооружения и эксплуатации Мезенской ветроэлектрической станции (ВЭС-1800). АО "Новые и возобновляемые источники энергии", М., 1999. 73 с.

47. Space-time distribution and integral estimates of renewable energy sources of Karelia // Perspective of Renewable energy sources utilization in Karelian Fuel-Energy Balance. Proceedings of International Seminar, Vol 1, 4-7 April, 1993. Petrozavodsk, Russia, Joensuu, 1993, p. 21-42.

48. Модели элементов автономной энергетической системы, использующей возобновляемые источники энергии // Труды ИПМИ КарНЦ РАН, Выпуск 5,2004, с.224-251.

49. The energy strategy of Karelia // Biofuels for sustainable development Proceeding of the Second International Seminar. Eds.: P. Pelkonen, G. Sidorenko, A. Villa University of Joensuu, 1995, Research Notes 33, p. 79-87.

50. Развитие энергетического сектора и биоэнергетики на северо-западе России // Энергосбережение и проблемы энергетики Западного Урала, №4 (23), 2004, с.30-36.

51. ECOEN Software. Economical Aspects of Renewable Energy Resources Utilization // Perspective of Renewable energy resources utilization (regional aspects). Proceedings of the Third International Seminar. Ed. P. Pelkonen, G. Sidorenko, A. Villa. University of Joensuu, №62,1997, pp. 127-136.

52. Project for Power Supply of Valaamo Based on Utilising Wind Power (complex Wind power plant). // Perspective of Renewable energy resources utilization (regional aspects). Proceedings of the Third International Seminar. Eds.: P. Pelkonen, G. Sidorenko, A. Villa. University of Joensuu, №62, 1997, pp. 176-184.

53. Методика и оценка экономического гидроэнергетического потенциала на основе технологий САПР МГЭС // Труды ИПМИ КарНЦ РАН, Выпуск 6, 2005., с. 89-118.

Соавторами отдельных публикаций являются:

Ю.Д.Арбузов [1,4,21,46], С.П.Андреева [22], С.В.Артемчук [43,45],

A.Asikainen [16], П.П.Безруких [1,4,5,8,9,10,21,38,39,46], Г.А.Борисов [1,2,5,7,16,17,19,22,24,42,44,49], Ю.С.Васильев [39], В.И.Виссарионов [1,4,45],

B.Н.Земляченко [7,42,44], В.М.Евдокимов [1,4,46], В.В.Елистратов [4,39,52], Л.С.Ивашкина [11], М.В.Кузнецов [52], Ю.Г.Лазарева [6], Н.К.Малинин [1], В.И.Масликов [3], И.В.Митрукова [6,12,13], Н.В.Огородов [1], Е.Д.Орлов [35], В.Н.Пузаков [1,4,21], P.Pelkonen [16,37], Д.Г.Сидоренко [27,30,32], И.Г.Сидоренко [32], Л.В.Соловова [18,22], А.Ф.Титов [8,16,37], T.Tahvanainen [16], Т.П.Тихомирова [19,22], А.А.Шпак [1], М.П.Федоров [3].

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Налоговая льгота - Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93, т. 2; 95 3005 - учебная литература

Подписано в печать 15.05.2006. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Уч. печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 195.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного составителями, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Топливно-энергетический комплекс Республики Карелия и роль возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом 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 экономико-математическая модель МГЭС

2.9.4. Математические модели оборудования и сооружений МГЭС и алгоритмы оптимизации основных параметров

Проведение реформ и изменение социально-экономической ситуации в России привело к необходимости разработки новой энергетической стратегии страны [1, 2]. Главной целью "Энергетической стратегии России" является определение путей и формирование условий безопасного, эффективного и устойчивого функционирования энергетического сектора страны, а также формирование рациональной системы взаимоотношений между субъектами топливно-энергетического комплекса (ТЭК), потребителями и государством.

Высшим приоритетом "Энергетической стратегии России" на период до 2020 года является максимально эффективное использование природных топливно - энергетических ресурсов и имеющегося научно-технического и экономического потенциала ТЭК для повышения качества жизни населения страны. Более широкое использование местных, возобновляемых источников энергии соответствует цели и высшему приоритету "Энергетической стратегии России" [2, 3]. В современных условиях важное значение имеет проблема обеспечения энергетической безопасности регионов, повышающая роль и значение развития региональной энергетики [4]. Во многом энергетическая безопасность формируется на региональном уровне. Степень обеспеченности регионов собственными топливно-энергетическими ресурсами является одним из основных показателей восприимчивости регионов к угрозам энергетической безопасности.

В разработанной и принятой Правительством РК [5] "Программе социально-экономического развития Республики Карелия" важное место уделено более широкому использованию возобновляемых источников энергии. Освоение и использование местных энергетических ресурсов (гидравлическая и ветровая энергия, древесное топливо, торф, отходы сельского хозяйства и т.д.) в Карелии позволит снизить дефицит топливно-энергетических ресурсов и улучшит экологическую обстановку.

С момента своего образования и до настоящего времени Карельская энергосистема остается энергодефицитной, что усиливает ее зависимость от многих внешних факторов [6, 7]. Велика зависимость республики от поставок электроэнергии, природного газа, угля и нефтепродуктов. Поэтому увеличение доли собственной выработки электрической энергии и более широкое использование местных возобновляемых источников энергии для производства тепловой и электрической энергии, а также моторного топлива, является одним из главных направлений перспективной энергетической политики Карелии.

Долговременная концепция развития энергетики Карелии может быть сформулирована как: рациональное использование природного газа с экономически, социально и экологически обоснованным вовлечением в топливно-энергетический баланс местных возобновляемых источников энергии [5-8]. Таким образом, в концепции развития энергетики Карелии важная роль отводится экономически, экологически и социально обоснованному использованию возможностей возобновляемой энергетики [8].

Построение систем регионального энергоснабжения с преимущественным использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) необходимо вести на основе научных исследований и разработок, учитывающих природно-климатические характеристики региона, ресурсные ограничения, а также экологические и социальные аспекты.

В современных условиях актуальна проблема поиска новых рациональных решений в развитии региональной энергетики на основе использования комплексного потенциала ВИЭ, что позволяет обеспечить социальные эффекты и снижение воздействия ТЭК на окружающую среду.

Научная проблема состоит в том, чтобы разработать методологию (методики, алгоритмы, программы и базы данных), позволяющую проводить оценку комплексного потенциала возобновляемых источников энергии региона и находить наиболее рациональные варианты его использования в региональном топливно-энергетическом балансе (ТЭБ) с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений.

Целью диссертационных исследований является разработка основ и методов определения комплексного потенциала возобновляемых энергетических ресурсов региона и его использования. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• анализ современного состояния топливно-энергетического комплекса Республики Карелия; разработка баз данных для исследования возобновляемых энергетических ресурсов региона;

• получение методики расчета валовых гидроэнергетических ресурсов руслового стока для нахождения оценок во времени; разработка нового метода "обобщенного учета" для оценки энергии малых рек; усовершенствование методик оценки технического и экономического потенциалов гидроэнергетических ресурсов региона;

• выявление количественной оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона и разработка оптимизационной экономико-математической модели ВЭС;

• определение для энергетических нужд энергопотенциала лесной биомассы региона; анализ регионального углеродного баланса;

• разработка модели оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, других экологических и ресурсных ограничений; разработка методики выбора демонстрационных объектов ВИЭ;

• разработка прикладного программного обеспечения для определения комплексного энергопотенциала возобновляемых источников энергии региона и его использования.

Новые результаты заключаются в следующем.

• Разработана методология ресурсных исследований (методы, алгоритмы, программы и базы данных) для определения комплексного потенциала возобновляемых источников энергии в отдельном регионе.

• Проведено комплексное изучение и обоснование использования возобновляемых источников энергии в регионе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Получены новые современные оценки гидроэнергетических и ветроэнергетических ресурсов, а также потенциала древесного топлива. Впервые создан компьютерный водноэнергетический кадастр Карелии.

• Для оценки энергии малых рек разработан новый метод "обобщенных кривых", основанный на энергетическом подобии водотоков. Разработаны экономико-математические модели малых гидроэлектростанций (МГЭС) и ветроэлектростанций (ВЭС) для оценки экономического потенциала. Для моделирования течений в установках на основе ВИЭ разработан новый прямоугольный конечный элемент (КЭ) с 24 степенями свободы.

• Усовершенствована методика и получены формулы для оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона, в которых учитывается дисконтирование. Разработана методика расчета энергопотенциала лесной биомассы региона. Предложены новые технические решения, направленные на снижение выбросов углекислого газа в атмосферу.

• Разработана модель и программы (Е№1ШОМ, £NN100, ЕСОЕ1Ч) оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Разработана методика выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики.

Новизна работы подтверждена 2 патентами Российской Федерации.

Личный вклад автора в решение проблемы. Диссертация является результатом многолетних исследований автора, которые проводились им в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, в о

Карельском научном центре РАН и в университете г.Иоэнсуу (Финляндия). Приведенные в диссертационной работе результаты исследований были получены автором при разработке и решении задач по отдельным темам, заданиям и проблемам, в которых автор принимал участие в качестве научного руководителя, ответственного исполнителя и соисполнителя.

Личный вклад автора определился разработкой теоретических основ и методов определения комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона и его использования; в создании баз данных по возобновляемым источникам энергии Республики Карелия и в проведении анализа пространственного и временного распределения возобновляемых источников энергии на территории Республики Карелия и получении оценок его потенциала; в разработке алгоритмов и программ расчета потенциалов гидравлической и ветровой энергии, а также древесного топлива; в разработке прямоугольного конечного элемента с 24 степенями свободы; в разработке программ, алгоритмов и методик оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональном топливно-энергетическом балансе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений; в разработке методики выбора демонстрационных объектов ВИЭ; в проведении анализа современного состояния возобновляемой энергетики и составлении прогноза ее развития в Республике Карелия.

Достоверность результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждается использованием в разработках научно-обоснованных и проверенных методов различных научных дисциплин, корректным применением адекватного математического аппарата, а также совпадением полученных результатов моделирования с известными аналитическими и численными решениями и оценками.

Практическая значимость диссертации состоит в получении современных оценок ресурсов ВИЭ для Республики Карелия; разработке и оценке сценариев развития энергетики Карелии; разработке прикладных программ для определения ресурсов ВИЭ; оптимизации техническо-экономических параметров установок на основе ВИЭ.

Использование рекомендаций автора на стадии предпроектных и проектных проработок позволяет повысить конкурентоспособность и экономическую эффективность систем энергоснабжения на основе ВИЭ, что крайне важно для улучшения экологической и социальной обстановки, особенно в энергодефицитных регионах.

На основе диссертационных исследований автора выполнен анализ прогнозных вариантов вовлечения в ТЭК Республики Карелии возобновляемых источников энергии и определены приоритетные направления развития возобновляемой энергетики для Республики Карелия на перспективу, а также определены необходимые условия и шаги для этого.

Основные результаты научных исследований были использованы при разработке программ развития энергетики в Республике Карелия, Владимирской и других областей, а также Управлением научно-технического прогресса Минэнерго России при разработке программ развития возобновляемой энергетики в России.

Некоторые результаты диссертационных исследований были использованы при выполнении следующих международных проектов: "Энергетический мастер-план Карелии" (1994) [9], Тасис ERUS 9504 "Развитие местных источников энергии в Республике Карелия" (1997) [10], Bioenergia-Alan Tietotaidon Siirto-Ohjelma Luoteis-Venajalle, University of Joensuu (1999) [11], Study on Energy Investments in North-West of Russia, Finnbarents (2000) [12], Bio2002Energy. Development of the Use of Bioenergy in the Baltic Sea Region. Baltic Sea Regional Energy Cooperation (BASREC) & Nordic Council of Ministers (NMR) (2002) [13], Energy Road (2003-2004), Recent Development in Energy Sector of Karelia in 1999-2003 (University of Joensuu, Metla Oy) (2004), Sustainable Biomass Management Chains to Meet Kyoto Requirements (Russian-Swedish Bio-Energy Information and Training Centre, Swedish National Energy Agency, Swedish University of Agricultural Sciences, 2005) [274].

Практические результаты, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в следующих документах: "Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России" (1994) [3], "Программа развития топливно-энергетического комплекса Республики Карелия на период до 2015 года" (1995, разработана в соответствие с Постановлением Совета Министров Республики Карелия №184 от 15.05.94 г.) [14], "Программа социально-экономического развития Республики Карелия" (2000) [5], Федеральная программа "Энергоэффективная экономика. Раздел Нетрадиционная энергетика" (2003-2004), "Концепция использования ветровой энергии в России" (2005) [213].

В 1993-2004 годах автором диссертации были организованы между Карельским НЦ РАН и университетом г.Йоэнсуу шесть российско-финляндских семинаров [15-19], посвященных изучению различных научных и технических проблем в области экологически "чистой" энергетики (первый семинар прошел в Петрозаводске (1993), второй - в Контиолахти (Финляндия, 1994), третий в Петрозаводске-Валааме (1995), четвертый в Петрозаводске (1997), пятый и шестой в Иоэнсуу (Финляндия, 2003 и 2004)).

Большинство результатов теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе кафедры "Промышленной теплотехники и энергосбережения" Петрозаводского государственного университета при подготовке инженеров по специальности "Энергообеспечение предприятий" в виде учебных программных систем, методик исследований, методических рекомендаций для курсового и дипломного проектирования, а также при подготовке учебных планов и программ. Автором диссертации разработаны и читаются три курса лекций в Петрозаводском государственном университете и в Институте управления, экономики и права при Правительстве РК: "Возобновляемые источники энергии и установки на их основе", "Экономика энергетики" и "Тарифы и тарифная политика".

Апробация работы выполнена в виде докладов на всесоюзных, республиканских и международных конференциях и семинарах:

Математическое моделирование в энергетике" (Киев, 1991), "Энергетический мастер-план Карелии" (Петрозаводск, 1993), "Разработка программы развития топливно-энергетического комплекса Республики Карелия до 2015 года", (Петрозаводск, 1995), "Развитие местных источников энергии в Республике Карелия. Осуществление энергетического мастер-плана" (Петрозаводск, 1997), "Научные проблемы энергетики возобновляемых источников", (Самара, 2000), Пятый международный семинар "Российские технологии для индустрии. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии", IWRFRT2001, 28-30 мая 2001. ФТИ им. Иоффе (Санкт-Петербург, 2001), Международной конференции "Возобновляемая энергетика 2003. Состояние. Проблемы. Перспективы", 4-6 ноября 2003. СПбГПУ (Санкт-Петербург, 2003), Международной конференции "Рациональное природопользование: ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое обеспечение", 22-24 июня. КНЦ РАН (Петрозаводск, 2004), Российско-шведском семинаре "Задачи и опыт работы Российско-шведского учебно-информационного Центра биоэнергетики (БИОЦЕНТРА) и его филиалов в северо-западном регионе России. Перспективы создания филиала БИОЦЕНТРА в Республике Карелия", (4 февраля 2005, Петрозаводск) и на международных семинарах "Perspective of Renewable energy sources utilization in Karelian Fuel-Energy Balance. (Petrozavodsk, Russia, 1993), "Biofuels for sustainable development", (Kontiolahti, Finland, 1995), "Perspectives of Renewable Energy Resources Utilization (Regional Aspects)". (Petrozavodsk, Russia, 1997), "GREEN ENERGETICS: From the modern technologies to the new philosophy" (Petrozavodsk, 1998), "Woody Biomass as an Energy Sources - Challenges in Europe". (Joensuu, Finland, 2000), Workshop "Future of Bioenergy in the Baltic Sea Region", March 6-7, 2002, (Juvaskyla, Finland, 2002), "Перспективы развития биоэнергетики и особенно производств древесных гранул на Северо-западе России" (Йоэнсуу, Финляндия, февраль 2003), Bioenergy Seminar. BROFTA Оу (Petrozavodsk, Russia, 2-4 April, 2003), Bioenergetics NW of Russia (Joensuu, Finland, October, 2004), "Биоэнергетика

2005: Устойчивое развитие биоэнергетики в соответствии с требованиями Киотского протокола" (г.Великий Новгород, Россия, 16-17 июня, 2005).

По теме диссертации автором опубликовано 2 монографии (в соавторстве), 49 статей, получено 2 авторских свидетельства на изобретение. Диссертационные исследования поддержаны грантом РФФИ N98-02-03350 [20]. Под руководством автора были выполнены пять государственных контрактов [21-27], в рамках НИОКР Минэнерго России.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН, д.т.н., профессору Ю.С.Васильеву за ценные советы и консультации по проблемам возобновляемой энергетики; чл.-корр. РАН, д.т.н., профессору М.П.Федорову за поддержку проводимых исследований и консультации по экологическим проблемам энергетики; д.т.н., профессору В.И.Виссарионову за формирование общего мировозрения на проблемы использования возобновляемых источников энергии; д.т.н. Безруких П.П за внимание, постоянную поддержку и помощь в изучении возобновляемых источников энергии Карелии; д.т.н., профессору Елистратову В.В. за постоянное внимание, поддержку и критическое обсуждение проблем комплексного использования возобновляемых источников энергии; коллективу лаборатории моделирования природно-технических систем ИПМИ Карельского НЦ РАН за содействие при проведении научных исследований.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

5.4. Основные выводы по главе

1. Разработаны основные методические положения выбора перспективных направлений и объемов развития возобновляемой энергетики региона.

2. Разработана оптимизационная модель регионального энергоснабжения на основе ВИЭ с учетом экологических и ресурсных ограничений. Модель реализована в программе ENMODS.

3. Разработана методика выбора демонстрационных объектов на основе ВИЭ для развития возобновляемой энергетики в регионе.

Заключение

Работа представляет законченное научное исследование, в котором дано научно-техническое и методологическое решение крупной научной проблемы -разработаны основы и методы определения комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона и его использования. Проведено изучение и научное обоснование использования возобновляемых источников энергии в Республике Карелия. Основные результаты исследований могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработана методология ресурсных исследований (методы, алгоритмы, программы и базы данных) для определения комплексного потенциала возобновляемых источников энергии в отдельном регионе.

2. Построена модель оптимизации и рационального использования ВИЭ в региональной энергетике с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений.

3. Впервые создан компьютерный водноэнергетический кадастр Карелии и разработана информационная технология его построения. Усовершенствована методика расчета гидроэнергетических ресурсов руслового стока региона. Получена оценка валового потенциала гидроэнергетических ресурсов рек Карелии, равная 14200 ГВт.ч в год. Составлена перспективная схема ГЭС Карелии и на основе ее анализа определен реальный технический гидроэнергетический потенциал.

4. Для оценки энергии малых рек предложен новый метод "обобщенных кривых", основанный на энергетическом подобии водотоков. Разработаны экономико-математические модели малых ГЭС и алгоритмы оптимизации их параметров, в которых учитываются региональные особенности Карелии. Получена оценка экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов Карелии, равная 5000-5800 ГВтч в год.

5. Выявлены численные оценки валового и технического ветроэнергетического потенциала Республики Карелия, которые составили 7000-7600 млрд. кВт.ч в год и 60-150 млрд. кВт.ч в год. Разработана экономико-математическая модель ВЭС. Для моделирования течений в установках на основе ВИЭ разработан новый прямоугольный конечный элемент (КЭ) с 24 степенями свободы. Разработана методика и получены формулы для оценки экономического потенциала ветроэнергетических ресурсов региона, в которых учитывается дисконтирование. Экономический потенциал ветровой энергии оценивается в 0.76-0.97 млрд. кВт.ч в год.

6. Разработана для энергетики методика оценки энергии валового, технического и экономического потенциала лесной биомассы региона. Предложена классификация древесного топлива. Для некоторых субъектов РФ получены оценки потенциала древесного топлива. Дан анализ углеродного баланса Карелии и предложены новые технические решения, направленные на снижение выбросов ССЬ в атмосферу. Реальный потенциал использования древесной биомассы в Республике Карелия может достигать 0.9-1.3 млн. т у.т.

7. Проведено комплексное изучение и научное обоснование использования комплексного потенциала ВИЭ в регионе с учетом углеродного баланса, а также других экологических и ресурсных ограничений. Разработаны основные методические положения выбора перспективных направлений и объемов развития возобновляемой энергетики региона. На основе разработанных моделей и с учетом прогнозов потребления топлива и энергии для Республики Карелия определены возможные перспективные объемы вовлечения в топливно-энергетический баланс биотоплива, гидравлической и ветровой энергии. Разработана методика выбора демонстрационных объектов на основе ВИЭ для развития возобновляемой энергетики в регионе.

8. Разработано прикладное программное обеспечение (Е^КвОМ, £N1^00, ЕСОЕ1Ч) для оценки комплексного потенциала возобновляемых энергоресурсов региона, а также оптимизации и рационального его использования в региональном топливно-энергетическом балансе.

9. Практические результаты исследований реализованы в 2 патентах на изобретение, 2 программных системах и 6 программах для персональных ЭВМ. Основные результаты научных исследований были использованы при разработке программ развития энергетики в Республике Карелия, Владимирской и других областях, а также Управлением научно-технического прогресса Минэнерго России при разработке программ развития возобновляемой энергетики в России. Результаты работы используются в учебном процессе и исследованиях в ряде организаций и ВУЗах страны.

Задачами дальнейших исследований, на наш взгляд, являются:

А. Развитие теории энергетически подобных водотоков и изучение динамики изменения гидроэнергетических ресурсов. Развитие программного обеспечения для комплексных энергетических исследований региона.

Б. Разработка методов, алгоритмов и программ обоснования параметров систем энергоснабжения на основе ВИЭ с учетом экологических, ресурсных и социальных ограничений, а также комплексного использования различных возобновляемых источников энергии в комбинированных энергокомплексах.

1. Основные положения энергетической стратегии России на период до 2020 года. Министерство энергетики РФ. - М., 2001. - 120 с.

2. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / П.П.Безруких, Ю.Д.Арбузов, Г.А.Борисов, В.И.Виссарионов, В.М.Евдокимов, Н.К.Малинин, Н.В.Огородов, В.НЛузаков, Г.И.Сидоренко, А.А.Шпак. СПб.: Наука, 2002. - 314 с.

3. Концепция развития и использования возможностей малой и нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России. М.: Министерство топлива и энергетики РФ, 1994. - 121 с.

4. Воропай Н.И., Пяткова Н.И., Чельцов М.Б. Региональные проблемы энергетической безопасности России. // Изв. РАН Энергетика, №6, 1999, с.47-55.

5. Программа социально-экономического развития Республики Карелия, Петрозаводск, 2000.

6. Борисов Г.А., Сидоренко Г.И. Энергетика Карелии. Современное состояние, ресурсы и перспективы развития. С.-Петербург: Наука, 1999. 303 с.

7. Карелэнерго 2000. Информационное агенство «Мега-пресс», 2000, Типография «PunaMusta» Финляндия. 26 с.

8. Энергосбережение и нетрадиционная энергетика. Республика Карелия. Информационное агенство «Мега-пресс», 1998, Типография «PunaMusta» Финляндия. 20 с.

9. Энергетический мастер-план Карелии / Совет министров Карелии, Министерство торговли и промышленности Финляндии, Европейский банк реконструкции и развития. Хельсинки, 1993. - 51 с.

10. ТАСИС проект ERUS 9504 "Развитие местных источников энергии в Республике Карелия". Раздел "Осуществление энергетического мастер-плана". -Петрозаводск, 1997. 191 с.

11. Bioenergia-Alan Tietotaidon Siirto-Ohjelma Luoteis-Venajalle, University of Joensuu // P.Pelkonen & T.Tahvanainen, 1999. 63 p.

12. Study on Energy Investments in NW of Russia / Under the supervision and coordination G. Sidorenko, Finnbarents, IAMR Karelian Research Centre RAS, 2000.

13. Bio2002Energy. Development of the Use of Bioenergy in the Baltic Sea Region // Baltic Sea Regional Energy Cooperation (BASREC) & Nordic Council of Ministers (NMR), Stockholm, 2002.

14. Разработка программы развития топливно-энергетического комплекса Республики Карелия до 2015 года. Отчет о НИР: Руководитель Л.Д.Криворуцкий, РАН, Кольский научный Центр, ИФТПЭС, Апатиты, 1995. -195 с. (рукопись).

15. Perspective of Renewable energy sources utilization in Karelian Fuel

16. Energy Balance. Proceedings of the First International seminar, Vol. 1, Ed.: P.Pelkonen, G.Sidorenko, 1993.

17. Biofuels for sustainable development. Proceedings of the Second International seminar. Ed.: P.Pelkonen, G.Sidorenko, A.Villa, University of Joensuu, Research Notes №33, 1995.

18. Perspectives of Renewable Energy Resources Utilization (Regional Aspects). Proceedings of the Third International seminar. Ed.: P.Pelkonen, G.Sidorenko, A.Villa, University of Joensuu, Research Notes №36, 1997.

19. Green Energetics: From the modern technologies to the New Philosophy. Proceedings from the Fourth International Seminar. Eds.: P.Pelkonen, G.Sidorenko, T.Tahvanainen, 2000, №103.

20. Bioenergy Development in Finland, Russia and Sweden. Forest Sector Task Force Barents Euro-Arctic Council / Working Group on Economic Cooperation. October 2004. University of Joensuu, 2004. 123 p.

21. Сидоренко Г.И., Митрукова И.В. Гидроэнергетика бассейна Белого моря. В кн.: Использование и охрана водных ресурсов бассейна Белого моря. -Петрозаводск, 1994, с. 72-101.

22. Энциклопедия Республики Карелия. Гидроэнергетика (Сидоренко Г.И.). 2005.

23. Карельская АССР. Природа. Хозяйство // Под ред. Г.С.Бискэ, И.П.Покровской, Петрозаводск: Карелия, 1986. 200 с.

24. Макаревский М.Ф. Запасы и баланс органического углерода в лесных и болотных биогеоценозах Карелии // Экология -1991, № 3, с. 3-10.

25. Проблемы топливно-энергетического комплекса Северо-Запада России. С.Петербург, 2003.

26. Sidorenko G., Borisov G. The energy strategy of Karelia // Biofüels for sustainable development Proceeding of the Second International Seminar. Ed. P. Pelkonen, G. Sidorenko, A. Villa University of Joensuu, 1995, Research Notes №33, pp. 79-87.

27. Fedorov M., Maslikov V. and Sidorenko G. Energy production in Northwestern Russia. In book: Karelia & St.Petersburg. From Lakeland Interior to European Metropolis. Joensuu University Press, 1996. pp. 221-230.

28. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. JL: ЛГУ, 1991. - 343 с.

29. Энергетические ресурсы СССР. Гидроэнергетические ресурсы / А.Б.Авакян, В.А.Баранов, Л.Б.Бернштейн и др. (рук. А.Н.Вознесенский). М.: Наука, 1967. - 600 с.

30. Данилевич Я.Б., Чубраева Л.И. Новые конструкции генераторов и проблемы их создания, СПб.: Наука, 1993. 224 с.

31. Технико-экономические характеристики малой гидроэнергетики (справоч. м-лы). Методич. пособие / В.И.Виссарионов, Н.К.Малинин, Г.В.Дерюгина и др. М.: Изд. МЭИ, 2001. 120 с.

32. Сидоренко Г.И., Митрукова И.В. Применение математического моделирования для оценки гидроэнергетического потенциала малых рек с учетом социально-экологических ограничений. В кн.: Математическое моделирование в энергетике. Киев, 1991.

33. Арсеньев Г.С., Иваненко А.Г. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 272 с.

34. Михайлов Л.П. и др. Малая гидроэнергетика / Под ред. Л. П. Михайлова. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 184 с.

35. Карелин В.Я., Волшаник В.В. Сооружения и оборудования малых гидроэлектростанций. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 200 с.

36. Григорьев С.В. Потенциальные энергоресурсы малых рек СССР. Тр. НИУ ГУГМС, сер.4, вып.39 Л.-М., 1946.

37. Берсонов С.А. Водноэнергетический кадастр Карельской АССР. М.-Л.: Изд. АН СССР, 1960. - 406 с.

38. Григорович H.A. Гидроэнергетический кадастр. Гидроэнергопроект, М. 1937.

39. Калачев П.С. Методика учета гидроэнергетических ресурсов речных систем. Тр. Энергет. Инст. АН Каз. ССР, Алма-Ата, 1953.

40. Даидбеков С.Т., Рустамов С.Г. Методология определения водносилового кадастра. Тр. Энергет. Инст. АН Аз ССР, т.ХШ, Баку, 1947.

41. Мостков М.А. Об исчислении запасов гидравлической энергии. Изв. АН СССР. ОТН, №6,1950.

42. Водохозяйственный кадастр СССР. Методика составления (Сб. статей, отв. редактор Е.В.Близняк). Секция по научной разработке проблем водного хозяйства. 1955.

43. Разработка прикладного программного обеспечения САПР ГЭС и ГАЭС. Подсистема расчета энергетического потенциала малой гидроэнергетики. / Отчет о НИР, МЭИ, Научные руководители: В.И.Виссарионов, Н.К.Малинин. М, 1988. 60 с.

44. Клопов С.В. Методика учета гидроэнергетических ресурсов малых рек. Изв. АН СССР, ОТН, №3, 1949.

45. Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики. М.: Энергоатомиздат, 1985.

46. Использование водной энергии // Под ред. Ю.С.Васильева, М.: Энергоатомиздат, 1995.

47. Использование водной энергии // Под ред. Д.С.Щавелева, Л.: Энергия, 1976. 656 с.

48. Елистратов В.В. Основы и методы гидравлического аккумулирования энергии возобновляемых источников. Дисс. на соиск. уч. степени докт. техн. наук, СПбГТУ, 1996.

49. Ветер: Справочник по климату СССР. Ч. III, Л., 1966.

50. Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.

51. Атлас ветров России // А.Н.Старков, Л.Ландберг, П.П.Безруких, М.М.Борисенко, Министерство топлива и энергетики России, Национальная лаборатория Рисо (Дания), Российско-Датский институт энергоэффективности. М.: Можайск-Терра, 2000. 560 с.

52. Рекомендации по определению климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 80 с.

53. Красовский В.Н. Ветроэнергетические ресурсы СССР и перспективы их использования. Атлас энергоресурсов СССР, Т.1, Ч.З, М.: Энергоиздат, 1935.

54. Винтер A.B., Сидоров В.И. Методика определения ветроэнергетических ресурсов. Изд-во АН СССР, 1954.

55. Ветроэнергетика / Под ред. Д.Рензо. Пер. В.В.Зубарева, М.О.Франкфурта под ред. Я.И.Шефтера М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.

56. Шефер Я.И. Использование энергии ветра. М., 1983.- Изд. 2-ое.

57. Гриневич Г.А. Методические основы ветроэнергетического кадастра. В кн.: Исследования характеристик возобновляющихся источников энергии. Ташкент, Изд-во АН УзССР, 1963.

58. Борисенко М.М., Стадник В.В. Атласы ветрового и солнечного климатов России. СПб.: Изд-во ГГО им. А.И.Воейкова, 1997.

59. Сидоров В.И., Сидоров В.В., Кузнецов М.В. Об использовании ветроэнергетических ресурсов // Изд. АН СССР "Энергетика и транспорт", 1980, №3.

60. Смирнова A.B., Борисенко М.М., Кузнецов М.В. Исследования ветроэнергетических ресурсов Ленинградского региона. В сб. работ ЛГГТЦ. -1989, Вып. 4, с. 3-13.

61. Картелев Б.Г., Ивашинцов Д.А., Кузнецов М.В. и др. О развитии ветроэнергетики и перспективах крупномасштабного использования энергии ветра в Ленинградском регионе // Труды ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1988., Т.208.

62. Борисенко М.М., Смирнова A.B. О расчете климатических характеристик ветра на Финском заливе // Сборник работ Ленинградского ГМЦ. 1987., Вып. 3(16), с. 102-141.

63. Дьяков А.Ф., Перминов Э.М., Шакарян Ю.Г. Ветроэнергетика России: состояние и перспективы развития. М.: Изд-во МЭИ, 1996.

64. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И.Р. Использование энергии ветра в районах Севера. Л.: Наука, 1989. - 208 с.

65. Минин В.А. Основные элементы ветроэнергетического кадастра Севера Европейской части СССР //Проблемы энергетики Мурманской области и соседних районов. Апатиты, 1980, с. 135-151.

66. Милевский В.Ю. Программа климатического описания СССР и методическое описание к ней. Л.: Гидрометеоиздат, 1950. - 31 с.

67. Брюхань Ф.Ф., Корнюшин О.Г., Пономаренко Л.В. Ветроэнергетический потенциал нижнего 500-метрового слоя атмосферы над территорией СССР. Изв. АН СССР. Сер. География, 1987, №3, с.76-82.

68. Борисенко М.М., Соколова С.Н., Корнюшин О.Г. Исследование климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов // Обзор. ВНИИГМИ-МЦД 1987., Вып. 4, Сер. 37.21, - 51 с.

69. Климатические данные по пограничному слою атмосферы. Вып 1. Скорость ветра в нижнем 100-метровом слое атмосферы / Под ред. С.А. Сапожниковой М.: Изд. ВНИИГМИ-МЦД, 1968.

70. Минин В.А., Степанов И.Р., Якунина Т.И. Перспективы промышленного использования энергии ветра на Кольском полуострове. В кн.: Проблемы энергообеспечения Мурманской области. Апатиты, 1992, с. 60-73.

71. Сидоренко Г. Методика оценки использования ветроэнергетических ресурсов региона. ЦНТИ №42-93. Серия Р.44.39.03,1993.

72. Elistratov V., Kuznetsov М. Power Supply System of the Valaamo Island

73. Based on Renewable Energies. In book: Perspective of Renewable energy sources utilization in Karelian Fuel-Energy Balance. Proceedings of the First International seminar, Vol.1, Ed.: P.Pelkonen, G.Sidorenko, 1993, pp. 90-96.

74. Педдер Ю.А. Современные ветродвигатели (теория и расчет). -Петрозаводск, 1935. 93 с.

75. Бальзанников М.И. Решение проблем развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии в Среднем Поволжье. В кн. "Научная школа академика Ю.С.Васильева" СПб.: Изд. СПбГПУ, 2004, с.25-39.

76. Бальзанников М.И. Ресурсы ветровой энергии и перспективы использования ветроагрегатов в Среднем Поволжье // Научные проблемы энергетики возобновляемых источников. Сб. трудов междун. научно-техн. конф. Самара: СамГАСА, 2000.

77. Энергия ветра / Ярас JI., Хоффман JL, Ярас А., Обермайер Г., Под ред. Я.И.Шефтера. М.: Мир, 1982. - 256 с.

78. Твайдейл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990.

79. European Wind Atlas // lb Troen, Erik Lundtang Peterson, Riso National Laboratory, Denmark, 1989.

80. Безруких П.П., Сидоренко Г.И., Борисов Г.А., Использование и оценка ресурсов древесного топлива в России // Изв. РАН, Энергетика, №6, 2002, с.24-35.

81. Безруких П.П., Сидоренко Г.И. Развитие древеснотопливной энергетики в России // Энергетическая политика. Специальный выпуск. Ресурсы возобновляемых источников энергии и опыт их использования в России. №1,2004, с.43-53.

82. Energy for the Future: Renewable Sources of Energy White Paper for a Commutity Strategy and Action Plan COM(97)599 final (26/11/97).

83. R. van den Broek. Wood Energy Today for Tomorrow. Regional Studies. The Role of Wood Energy in Europe and OECD / Under the supervision and coordination M.A.Trossero. March 1997, FAO of the United Nations.

84. P.Hakkila. Woody Energy in Nordic Countries. In book: Woody Biomass as an Energy Sources Challenges in Europe. / Eds.: P.Pelkonen, P.Hakkila, T.Karjalainen, B.Schlamadinger. EFI Proceedings No.39, 2001, pp.7-19.

85. Wood for energy production. Technology Environment - Economy.

86. Second Edition. Trojborg Bogtryk. Centre for Biomass Technology, 1999.

87. Finnish Statistical Yearbook of Forestry. Finnish Forest Research Institute: Helsinki, Finland, 1999.

88. Nutek, 1997. Tradbransle 1997. R 1997:49.

89. Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. М.: Лесная промышленность, 1987. 224 с.

90. Уткин А.И. Биологическая продуктивность лесов (методы изучения и результаты). В кн.: Лесоведение и лесоводство. Т.1, М. 1975, с.9-189.

91. Whittaker R.H., Woodwell G.H., In book: "Productivity Forests Ecosystems. Proc. Brussels Symp. 1969", Paris, 1971, pp. 159-176.

92. Молчанов A.A., Смирнов B.B. Методика изучения прироста древесных растений. М. Наука, 1967. 100 с.

93. Родин Л.Е., Ремезов Н.П., Базилевич H.H. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах. Л.: Наука, 1968.- 143 с.

94. Казимиров H.H., Морозова P.M. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. Л.: Наука, 1973. 175 с.

95. Satchell J.E., In book: "Productivity Forests Ecosystems. Proc. Brussels Symp. 1969", Paris, 1971, pp.619-630.

96. Кучко A.A., Митюшин B.A. В сб. "Лесные растительные ресурсы Южной Карелии", Петрозаводск. Карелия, 1971, с.41-56.

97. Поздняков Л.К., Протопопов В.В., Горбатенко В.М. Биологическая продуктивность лесов Средней Сибири и Якутии. Красноярск, 1969. 155 с.

98. Юркевич И.Д., Ярошевич Э.П. Биологическая продуктивность типов и ассоциаций сосновых лесов (по исследованиям в БССР). Минск. Наука и техн. 1974.-294 с.

99. Поздняков Л.К. Лесное ресурсоведение. Новосибирск. Наука. 1973. -120 с.

100. Wech J. Forest Иске Zuwachs und Ertragskunde. 2. Antl. Radebenin. Berlin. 1955.

101. Paterson S.S. "Medd. Statens skogsforskningsinst", 1961-1962, 50, №5, 1145.

102. Лит X. Экология, 1974, №2, c.12-23.

103. Leith H. Umsehau Wiss. Und Techn. 1974, 74, №6, pp.169-174

104. Leith H. In book "Geograph. Taschenbuch, 1964/1965. Wiesbaden, Steiner, 1964, c.72-80.

105. Будыко М.И.Климат и жизнь. Л. Гидрометеоиздат, 1971. 470 с.

106. Базилевич H.H., Родин Л.Е. Картосхемы продуктивности и биологического круговорота главнейших типов растительности суши земли, 1967. Изв. Всес. Геогр. Общ.

107. Будыко М.И., Ефимова H.A. Использование солнечной энергии природным растительным покровом на территории СССР. Ботанический журнал, 1968, т.53. №10, с.1384-1389.

108. Таблицы для оценки древесного сырья в Карелии / Институт леса Карельского филиала АН СССР.- Петрозаводск, 1978. 25 с.

109. Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности (образование и использование): Справочник. М.: Экономика, 1983.-224 с.

110. On the Ecological and Economic Impacts of Wood Harvesting and Trade in North-West Russia. V.Strakhov, V.Teplyakov, V.Borisof, N.Goltsova, J.Saramaki, P.Niemela, A.-L.Myllynen, Joensuu, February 1996. 152 p.

111. Лесной Фонд России: справочник (по учету на 01.01.1993). М.: Рослесхоз, 1995. 280 с.

112. Торфяные месторождения Карельской АССР. 1979. 639 с.

113. Борисов Г.А., Сидоренко Г.И., Тихомирова Т.П. Методика оценки валового и технического энергетических потенциалов лесной биомассы в Карелии. В сб. "Методы математического моделирования и информационные технологии", Вып.1, Петрозаводск, 1999, с.139-152.

114. Parrika М. Biosims A method for the Estimation of Woody Biomass for Fuel in Sweden. / Swedish University of Agricultural Sciences. Doctoral thesis, Uppsala, 1997.- 157 p.

115. M.Parikka. Biosims a method for the calculation of woody biomass for fuel in Sweden // Ecological Engineering 16, 2000, pp.73-82.

116. Hakkila P., 1979. Wood density survey and dry weight tables for pine, spruce and birch stems in Finland. Skogsforskninggsinstitutet. 96.3. Helsinki.

117. Marklund L.G. Biomassafunktioner for tall gran och bjork i Sverige. Sveriges lantbruksuniversitet. Inst. F. Skogstaxering. Rapport nr 45. 1988, Umea.

118. Alemdag I., S. 1982. Methods of estimating forest biomass from stand volume. A case study with Ontario Jack Pine. Pulp & Paper Canada. 83:9.

119. Crow T.,R & Slaegel, B.E. 1988. A guide to using regression equation for estimating tree biomass. Northern Journal of Applied Forestry. Vol 5. 15-22.

120. Безруких П.П. Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии: Автореферат диссертации д-ра техн. наук. М. 2003. 40 с.

121. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1983.-455 с.

122. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Официальное издание N7-12/47 от 13 марта 1994 г. Москва, 1994. 80 с.

123. Projected costs of generating electricity, Update 1998, Nuclear energy agency, International energy agency, Jrganization for economic co-operation for development.

124. Захарин А.Г., Браилов В.П., Денисов В.И. Методы экономического сравнения вариантов в энергетике по принципу минимума приведенных затрат. -М.: Наука, 1971.

125. Щавелев Д.С., Федоров М.П., Семенов М.В. Технико-экономические основы проектирования объектов и систем. Л.: J111И им.М.И.Калинина, 1984. -72 с.

126. Щавелев Д.С., Губин М.Ф., Куперман В.Л., Федоров М.П. Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства. М.: Стройиздат, 1986. 423 с.

127. Гук Ю.Б., Долгов П.П., Окороков В.Р. и др. Комплексный анализ эффективности технических решений в энергетике /Под ред. В.Р.Окорокова и Д.С.Щавелева. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 176 с.

128. Безруких П.П., Сидоренко Г.И. Основные методические положения выбора демонстрационных объектов возобновляемой энергетики (на примере Республики Карелия). // Энергетическая политика, №4, 2004, с.8-21.

129. Л.Крушвиц. Инвестиционные расчеты. Учебник для вузов. С.Петербург. "Питер", 2001. 432 с.

130. Афанасьев А.А. К проблеме учета внешних издержек производства электроэнергии в процессах принятия решений в энергетике // Изв. РАН Энергетика, 1999, №4, с.84-109.

131. Хрисанов Н.И., Арефьев Н.В. Экологическое обоснование гидроэнергетического строительства, С.-Петербург, Изд. С.-Петербургского университета, 1992. 167 с.

132. Федоров М.П. Обоснование расширения функций в развитых гидроэнергосистемах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. С.-Петербург, 1988.

133. Федоров М.П. Эколого-технические системы в гидроэнергетике. В кн.: Проблемы гидроэнергетики и их решение. Л. Энергоиздат, 1989.

134. Чепурных Н.В., Новоселов А.Л., Дунаевский Л.В. Экономика природопользования: эффективность, ущербы, риски. М.:Наука, 1998, 253 с.

135. Bergland О. Externalities in economic theory and literature // External Effects in the Utilization Renewable Energy. Report of the Seminar at the Technical University of Denmark. Lyngby. 16 September 1993. Risoe National Laboratory, 1993, pp.11-28.

136. Hohmeyer O. Social costs of energy consumption Berlin: Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1988. 190 p.

137. Ottinger R., Wooley D.R., Robinson N.A. et al. Environmental costs of electricity. New York, London, Rom: Oceana Publications, 1990. 769 p.

138. Hobs B.F., Meier P.M. Multicriteria methods for resource planning: an experimental comparision // IEEE Trans. On Power Systems, 1994, V.9, №4.

139. European Commission. ExternE externalities of energy // EuropeanCommission, DGXII Science, Research and Development // JOULE Programme Rep. №1-6 (EUR 16520-16525). Brussels - Luxembourg, 1995.

140. UD DOE. Electricity generation and environmental externalities: case studies, Rep. Of energy information administration withing the US Department of Energy. DOE/EIA-0598. Washington: DC, 1995. 98 p.

141. Гирусов Э.В., Бобылев C.H., Новоселов А.Л.,Чепурных Н.В. Экология и экономика природопользования. М.: ЮНИТИ, 1998. 455 с.

142. Hirst Е. Goldman Ch. Creating the Future: integrated resource planning for electric utilities // Annu. Rev. and Environ. 1991, V. 16., pp. 91-121.

143. Коган Ю., Ускевич В. Интегральное энергетическое планирование // Вест, электроэнергетики. 1993. № 2., с. 52-56.

144. Уолтер Г. Управление спросом на электроэнергию, Мировая электроэнергетика, 1994, № 2, с. 36-41.

145. Кононов Д.Ю. Управление спросом резерв повышения эффективности энергоснабжения потребителей // Электроэнергетика. 1997, № 7, с. 5-6.

146. Баринов В. А., Воропай Н.И. Развитие программного и информационного обеспечения для решения задач планирования развития и функционирования энергосистем в условиях формирования электроэнергетического рынка. Изв. РАН Энергетика, 1999, №6, с.63-71.

147. Подковальников С.В. Развитие рыночной электроэнергетики. Обзор зарубежных подходов // Изв. РАН Энергетика. 2000. №1., с.84-91.

148. Копылов Н.А. Водные силы СССР. Материалы для изучения естественных производительных сил СССР, № 50, JI., 1924, 16 с.

149. Данилевич Я.Б. , Сапожников В.А., Штайнле Л.Ю. Синхронный генератор с постоянными магнитами для гидравлической турбины небольшой мощности на низкую частоту / Электротехника. 2002, №1, с.28-30.

150. Арсеньев Г.С. Уточнение гидроэнергоресурсов Ленинградского экономического района / Труды РГГМУ, 1999, Вып 121.

151. Резниковский А.Ш. и др. Гидрологические основы гидроэнергетики. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 263 с.

152. Арсеньев Г.С. Основы водохозяйственного проектирования. Л.:1. Гидрометеоиздат, 1985.

153. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы речной гидротехники. M-JL: Изд-во АН СССР, 1950.

154. Картвелишвили H.A. Регулирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 215 с.

155. Сванидзе Г.Г. Математическое моделирование гидрологических рядов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 296 с.

156. Арсеньев Г.С. Основы управления гидрологическими процессами: водные ресурсы. СПб.: РГГМУ, 2005. - 231 с.

157. Рождественский A.B. Оценка точности кривых распределения гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 268 с.

158. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т.2. Карелия и Северо-Запад. Ч. 1 .Л., 1972. 528 е., 4.2.-Л., 1972. 278 с.,Ч.З.-Л., 1972. 958 с.

159. Сванидзе Г.Г., Гагуа В.П., Сухишвили Э.В. Возобновляемые энергетические ресурсы Грузии. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

160. Каталог озер и рек Карелии /Под ред. Н.Н.Филатова и А.В.Литвиненко. Петрозаводск, 2001. 288 с.

161. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. Водохозяйственные расчеты. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 560 с.

162. Гашева В.Ф. Некоторые особенности гидрографии Карельской АССР // Сб. работ Ленинградской гидрометеообсерватории. Вып. 4.- Л., 1967.

163. Фельдман Б.Н., Марканова Т.К., Зорина Т.Н. Потенциальные гидроэнергетические ресурсы СССР, реализуемые на малых ГЭС // ГТС, 1986., № 10, с. 4-7.

164. Сидоренко Г.И., Лазарева Ю.Г., Митрукова И.В. Оценки возобновляемых энергетических ресурсов Карелии. Гидротехническое строительство, №5, 1995.

165. Топливно-энергетический комплекс Европейского Северо-Востока: методы исследования, эффективность, направления развития. Екатеринбург: УрО РАН. 2002. 323 с.

166. Гидроэнергетическое использование рек Карельской АССР: Технико-экономический доклад. Том 1 Л., 1990 - 183 е., Том 2 - Л., 1991 - 170 с.

167. Вотруба Л. Проектирование водохозяйственных систем. М.: Стройиздат, 1984.

168. Схема использования местных энергетических ресурсов Карело-Финской ССР / Гипросельэлектро. Ленинградский филиал.- Л., 1951.

169. Сидоренко Г.И. Методика и оценка экономического гидроэнергетического потенциала на основе технологий САПР МГЭС. Труды ИПМИ, № 6, 2005, с.89-118.

170. Сидоренко Г.И. Модели элементов автономной энергетической системы, использующей возобновляемые источники энергии // Труды ИПМИ КарНЦ РАН, Вып.5, 2004, с.224-251

171. Анализ топливно-энергетического баланса КАССР и поиск путей энергоснабжения потребителей: Отчет по теме N 18 / РАН. Карельский научный центр. ОММАНИП. Петрозаводск, 1991. - 203 с.

172. Малые ГЭС Карелии. Отчет.- JL, Гидропроект, 1985., №1188-22 т.

173. Технико-экономические показатели восстанавливаемых и реконструируемых МГЭС Карелэнерго с участием финских фирм. Отчет.- JL, Гидропроект, 1985., № 1188 22 т.

174. Исследование и разработка математических моделей и методов внешнего проектирования гидроэнергетических объектов с учетом требований окружающей среды // Науч. рук. Г.И.Сидоренко. Отчет о НИР, КНЦ РАН, Петрозаводск, 1993. 161 с.

175. Relative cost of electricity production, July 1984, and Energy Efficiency Standards, 1985, California Energy Comm.

176. Johnson M. Installing micro-hydro in the developing nations // Alternative Sources of Energy. 1986. №78., pp.23-24.

177. Гидроэлектростанции СССР. 4.1. M., 1967. 292 с.

178. Gordon J.L. Hydropower cost estimates // Water Power & Dam Constraction, 1983, pp. 30-37.

179. Gordon J.L., Noel C.R. The economic limits of small and low-head hydro // Water Power & Dam Constraction, 1986, pp.23-26.

180. Технико-экономический доклад об основных направлениях развития малой гидроэнергетики СССР. Европейская часть СССР, Северо-Запад РСФСР / Гидропроект. М., 1985.

181. Гидроэнергетическая установка малой и средней мощности. Киев, М., 1982.

182. Справочник по гидротурбинам /В.Б.Андреев, Г.А.Броновский, И.С.Веремеенко и др.; Под общ. ред. Н.Н.Ковалева. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 496 с.

183. Виссарионов В.И. Теория и методы обоснования параметров насосных станций: Автореферат диссертации д-ра техн. наук. JL, 1981. - 25с.

184. Ю.С.Васильев, Л.И.Кубышкин. Автоматизация проектирования гидроэнергетических объектов. В кн.: Труды ЦКТИ. Гидротурбостроение, Санкт-Петербург, 2002, с. 15-23.

185. Гидроэлектростанции малой мощности: Учеб. пособие / Под ред. В.В.Елистратова. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2004. 412 с.

186. Сидоренко Г.И. Высокоточное численное моделирование течения вязкой несжимаемой жидкости в областях сложной формы // Труды ИПМИ, Вып.1. Методы математического моделирования и информационные технологии. Петрозаводск, 1999, с. 181-194.

187. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования (официальное издание) / авторский коллектив под руководством А.Г. Шахназарова. М., 1994.-78 с.

188. Совершенствование финансово-экономической оценки принимаемых решений как фактор повышения эффективности энергетического производства // Денисов В.И., Денисова Г.Е., Крыгина Е.И. и др. Электрические станции, 1994, №*5, с. 23-26.

189. Тиме В.А. Оптимизация технико-экономических параметров гидротурбин. Л.: Машиностроение, 1976. - 271 е., ил.

190. Васильев Ю.С. Основы и методы расчетов оптимальных параметров водопроводящих сооружений ГЭС: Автореферат диссертации д-ра техн. наук. -Л., 1973.-31с.

191. Васильев Ю.С., Виссарионов В.И., Кубышкин Л.И. Решение гидроэнергетических задач на ЭВМ. М, 1987. 159 с.

192. Соколов Б.А. Теория и методы автоматизированного обоснования параметров водопроводящих трактов ГЭО: Автореферат диссертации д-ра техн. наук. С.-Петербург, 1984.

193. Виссарионов В.И., Сидоренко Г.И., Артемчук C.B. Оптимизация параметров каскадов насосных станций при наличии твердых частиц в потоке. Изв. АН. Уз.ССР, Сер. техн. наук, №5, 1984, с. 25 - 33.

194. Сидоренко Г.И. Математическая модель оптимизации параметров энергетического комплекса, использующего ветровую и древесную энергию. В кн.: Обозрение прикладной и промышленной математики, т. 10, выпуск 1, М. 2003, с.219.

195. Данилевич Я.Б., Коваленко А.Н., Шилин B.JI. Автономные системы электро- и теплоснабжения с буферным накоплением энергии. Изв. РАН Энергетика, №2, 2002, с.69-78.

196. Thresher R.W. Current methods for the dynamic analysis of horizontal axis wind turbines. Energy Sources: Conservation and Renewables. AIP, New York, 1985, pp. 472-496.

197. Кузнецов B.M., Нестеров Ю.П. Оптимизация параметров многоагрегатных ветроэлектростанций // Электрические станции. 1988, №7.

198. Wind Energy Resource Atlas of the United States. Pacific Northwest Laboratory. Richland. Washington 99352. DOE/CH 10094-4. March 1987.

199. Марченко O.B. Стоимость энергии и оптимальные параметры ветроэнергетических установок // Изв. РАН Энергетика, №2, 2000, с.97-103.

200. Сидоренко Г.И., Сидоренко Д.Г., Сидоренко И.Г. Численное моделирование обтекания ветроэнергетических установок. // Труды ИПМИ, Вып.4. Методы математического моделирования и информационные технологии. Петрозаводск, 2003, с. 106-128.

201. Бальзанников М.И. Направления совершенствования конструкций ветроэнергетических агрегатов // Энергетическое строительство №10, 1994.

202. Galanis N., Christophides С. Technical and economic considerations for the design of optimum wind energy conversion systems // J.Wind Engin. And Industrial Aerodyn. 1990, V.34, №2, pp. 185-196.

203. European wind turbine catalogue. Copenhagen: Energy Centre Denmark. 1994.-288 p.

204. Morthorst P.E., Jensen P.H. Economics of wind turbins // Wind Energy in Denmark: research and technological development, 1990. Copenhagen: Ministry of Energy, Danish Energy Agency. 1990, pp.54-55.

205. Guidelines for the economic analysis of renewable energy technology applications. Paris: Int. Energy Agency, 1991. 175 p.

206. Марченко O.B., Соломин C.B. Вероятностный анализ экономической эффективности ветроэнергетических установок // Изв. РАН Энергетика. №3, 1997, с.52-60.

207. Бальзанников М.И., Евдокимов С.В. Эффективность использования ветроэнергетических установок в Среднем Поволжье // Региональная экология, №1-2, 1999.

208. Young H.E. The complete tree concept a challenge and an opportunity // Proc. Soc. Am. For., Denver, 1964.

209. M.A.Trossero. A Unified Wood Energy Terminology (UWET). IEA Bioenergy. Task 25. Greenhouse Gas Balances of Bioenergy Systems, 1998, pp.7176.

210. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения, М. ¡Экология, 1991.-256 с.

211. Лесная энциклопедия, Т. 1-2, Москва: Сов. Энциклопедия, 1985. 563 с. (Т.1), 631 с. (Т.2).

212. Полубояринов О.И. Плотность древесины, Л., 1973. 77 с.

213. J.Koskela, P.Nygren, F.Berninger, O.Luukkanen, Implications of the Kyoto Protocol for tropical forest management and land use: prospects and pitfalls. Tropical Forestry Reports, 22, University of Helsinki, Department of Forest Ecology, Helsinki, 2000.

214. Регионы России. Статистический сборник в двух томах (официальное издание) //Госкомстат России. М.: 1998, Т1 - 614 е., Т2 - 797 с.

215. E.Oud. Global warming: a changing climate for hydro // Water Power & Dam Construction, May, 1993, pp.20-23.

216. Сидоренко Г.И., Борисов Г.А., Земляченко B.H. Авторское свидетельство №1740519 "Метод трассирования лесовозных дорог". Государственный комитет по изобретениям и открытиям, 1992.

217. Борисов Г.А., Земляченко В.Н., Сидоренко Г.И., Оптимальное трассирование лесных дорог. // Лесной журнал. Известия высших учебных заведений, 2001, № 2, с. 40-45.

218. Sidorenko G., Borosov G., Zemlachenko V. Designing the Optimum Layout of Forest Roads. International Conference "Forest Sector Development Problems", Petrozavodsk. 1998.

219. Сидоренко Г.И., Орлов Е.Д. Авторское свидетельство №99126607/13(027971) "Вакуумная дренажная система". Государственныйкомитет по изобретениям и открытиям, 2002.

220. Казимиров Н.И., Волков А.Д., Зябченко С.С. и др. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера. Л.: Наука, 1977. 304 с.

221. Казимиров Н.И., Морозова P.M. Биологический круговорот веществ в ельниках Карелии. JI.: Наука, 1973. 175 с.

222. Сидоренко Г.И. Развитие древеснотопливной энергетики в России -ресурсы, барьеры, перспективы. В кн.: Возобновляемая энергетика 2003: Состояние, проблемы, перспективы. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003, с.68-73.

223. Колешев А.А., Марченко О.В., Шведов Л.П. Оценка целесообразности увеличения использования древесного топлива // Изв. РАН Энергетика, 1997, №4, с.65-71.

224. Сидоренко Г. Экономическая оценка использования древесных отходов в качестве биоэнергетических ресурсов. ЦНТИ №43-93. Серия Р.44.31.29, 1993.

225. Ванин С.И. Древесиноведение. M-JL: Гослесбумиздат, 1949. 351 с.

226. Peat and Forest Biomass as an Energy Source Finnish Experience / Finnish Ministry of Trade and Industry and Technical Research Centre of Finland, Helsinki, 1988.-40 p.

227. Белов C.B. Количественная оценка гигиенической роли лесов и нормы лесов зеленых зон. JI.: ЛЕННИИЛХ, 1964. 65 с.

228. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. M-JI.: Госэнергоиздат, 1973. 296 с.

229. Уткин А.И., Замолодчиков Д.Г., Коровин Г.Н. и др. Определение запасов углерода насаждений на пробных площадях: сравнение аллометрического и конверсионно-объемного методов. Лесоведение, №5, 1997,с.51-65.

230. Кучко А.А., Матюшкин В.А. Соотношение между надземными и подземными частями биомассы в 52-летнем березняке Южной Карелии. Петрозаводск, Институт леса КНЦ РАН, 1988.

231. Исаев А.С., Коровин Г.Н., Уткин А.И. Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России. Лесоведение, №5, 1993, с.3-10.

232. Гелес И.С., Коржицкая З.А. Биомасса дерева и ее использование. Институт леса Карельского НЦ РАН. Петрозаводск, 1992. 230 с.

233. Иванчиков А.А. Пути улучшения использования лесных ресурсов. Сб. тезисов докладов республиканской научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии лесного комплекса", Петрозаводск, 1998, с.27.

234. ТАСИС проект ERUS 9504. Раздел "Исследование энергетических ресурсов древесных отходов лесозаготовительных и деревообрабатывающих предприятий Карелии". Петрозаводск, 1997. 61 с. (рукопись).

235. Хильми Г.Ф. Энергетика и продуктивность растительного покрова суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 60 с.

236. Бочаров М.К., Самойлович Г.Г. Математические модели дешифрирования аэроснимков леса. М.: Лесная промышленность, 1964. 222 с.

237. Петров А.П., Бурдин Н.А., Кожухов Н.И. Лесной комплекс (Вопросы теории и практики).- М: Лесная промышленность, 1986. 296 с.

238. Некрасов М.Д., Козлов А.Ф. Экономика рубок леса главного и промежуточного использования. Карельский филиал АН СССР. Отдел экономики. Петрозаводск: "Карелия", 1985. 152 с.

239. Оценка потерь стволовой древесины на всех стадиях лесозаготовительного процесса и предложения по их снижению. Отчет о НИР КАРНИЛПа. Рук. Е.Н.Быков. Петрозаводск, 1989. - 126 с.

240. Выявление ресурсов низкокачественной и некондиционной древесины и определение направлений их использования. Отчет о НИР КАРНИЛПа. Рук. В.А.Васюков. Петрозаводск, 1977. 114 с.

241. Сидоренко Г. Методика оценки потенциала нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в регионе. ЦНТИ №41- 93. Серия Р.67.29.59, 1993.

242. Оборудование малой и нетрадиционной энергетики. Справочник-каталог, М., 1997.

243. Sidorenko G.I, Ivashkina L.S, Influence of Karelia's Fuel-Energy Complex on Carbone Balance and Prospect of use of Biofuels. The Workshop "Bioenergy 2005": Sustainable Biomass Management Chains to meet Kyoto Requirements",

244. Veliky Novgorod, Russia, Department of Bioenergy, SLU, Uppsala, Sweden, 2005, Report N08, ISSN 1651-0720.

245. Сидоренко Г.И. Развитие энергетического сектора и биоэнергетики на северо-западе России // Энергосбережение и проблемы энергетики Западного Урала, №4 (23), 2004, с.30-36.

246. Разработка методик оценки валового, технического и экономического потенциала лесной биомассы для Республики Карелия и Архангельской области. / Отчет о НИР. Науч. рук. Сидоренко Г.И., 1999. - 100 с. (рукопись).

247. Андреева С.П., Борисов Г.А., Сидоренко Г.И., Соловова JI.B., Тихомирова Т.П. Проблемы топливно-энергетического хозяйства Карелии. В сб. тез. докладов "Важнейшие результаты научных исследований КНЦ РАН" (1994-1999 гг.), Петрозаводск, 1999.

248. Борисов Г.А., Сидоренко Г.И. Инновационная политика в топливно-энергетическом комплексе Карелии. В сб. тез. докладов "Развитие инновационного предпринимательства в Карелии", Петрозаводск, 2000, с.ЗЗ-34.

249. Государственный контракт №01/04/30-1 "Создание методик оценки валового, технического и экономического потенциала альтернативных источников энергии". / Науч. руков. Г.И.Сидоренко, Карельский НЦ РАН,

250. ИПМИ, Петрозаводск, 2001. 126 с. (рукопись).

251. Сидоренко Г.И. и др. Нетрадиционная энергетика. Оценка возможных инвестиций для сокращения выбросов С02. Гидроэнергетика. Древесное топливо. Республика Карелия. Информационное агенство "Мега-пресс", 1999. 8 с. (рус. и англ.).

252. Сидоренко Г.И. Методика обоснования параметров каскада насосных станциий, перекачивающих жидкости с твердыми частицами: Автореферат диссертации кандидата техн. наук. JL, 1984. - 17с.

253. Сидоренко Г.И. Ресурсы возобновляемых источников энергии и энергетическая модель Карелии. В кн.: Возобновляемая энергетика 2003: Состояние, проблемы, перспективы. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003, с.516-521.

254. Кини Р. Размещение энергетических объектов: выбор решений / Пер. с англ. Под ред. Ю.И.Корякина. М.: Энергоатомиздат, 1983. 319 с.

255. Сидоренко Г.И. Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии и энергетическая модель Карелии. В кн.: Рациональное природопользование: ресурсо- и энергосберегающие технологии и их метрологическое обеспечение. М., 2004, с.357-362.

256. Сидоренко Г.И. Учет социально-экологических факторов при обосновании объектов нетрадиционной энергетики и энергосбережения. В сб. тезисов докладов выставки-семинара "Энергетика Карелии-2000", Петрозаводск, 2000.

257. Hektor В., Employment effects of biofuels (in Swedish), SIMS, Uppsala, 1992.293. Расчет. №7, июль, 2002 г.

258. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. М.: Госкомгидрометеоиздат, 1985. 184 с.

259. Методика оптимизации развития топливно-энергетического комплекса. М.: Наука, 1975. - 90 с.

260. Оптимизация развития и функционирования автономных энергетических систем / А.М.Клер, Н.П.Деканова, Б.Г.Санеев и др.

261. Новосибирск: Наука, 2001. 114 с.

262. Сидоренко Г. Программная система экономического обоснования выбора способов энергоснабжения региона, ЦНТИ №40-93. Серия Р.67.29.59, 1993.

263. Самсонов B.C., Вяткин М.А. Экономика предприятий энергетического комплекса. М.: Высш. шк., 2003. 416 с.

264. Справочник по проектированию электроэнергетических сетей. М.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с.

265. Лаукс Д., Стединджер Дж., Хейт Д. Планирование и анализ водохозяйственных систем. М.: Наука, 1981. 400 с.

266. Osyczka A. An Approach to Multicriterion Optimization Problems for Engineering Design, Comp. Methods in Applied Mech. and Eng., 1978., 15, 309333.

267. Теория систем в приложении к проблемам окружающей среды. Киев, 1981.-263 с.

268. Мельник Л.Г., Шимадэу Я., Урабэ т., Хасегава А., Фукуи X., Нагаи Т. В экологическом измерении. Энергия: экономика, техника, экология, 1988, № 3, с. 16-21.

269. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.-534 с.

270. Чугаев P.P. Гидравлика.- Л.: Энергия, 1975. 599 с.

271. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа, М.: Наука, 1987. 840 с.

272. Белоцерковский О.М., Андрющенко В.А., Щевелев Ю.Д. Динамика пространственных вихревых течений в атмосфере. М. Янус-К., 2000.

273. Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости Л.: Судостроение, 1979. - 264 с.

274. Темам Р. Уравнения Навье-Стокса. Теория и численный анализ. М.: Мир. 1981.-408 с.

275. Корнеев В.Г. Схемы метода конечных элементов высоких порядков точности. Л.: ЛГУ, 1977. 206 с.

276. Розин Л.А. Расчет гидротехнических сооружений на ЭЦВМ. Л., 1971.

277. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1988.-349 с.

278. Olson M.D. Formulation of a Variational Principle Finite Element Method for Viscous Flow, Variational Methods in Engineering, Vol 1., Brebbia C.A., Tottenham (Eds), Southampton University Press, 1972.

279. Виссарионов В.И., Артемчук C.B., Сидоренко Г.И. Расчет течений жидкости в отводящих устройствах насосных станций с капсульными агрегатами. Изв. АН. Уз.ССР, Сер. техн. наук, 1983, №6, с. 36-39.

280. Сидоренко Г.И. Высокоточный алгоритм метода конечных элементов для решения уравнений Навье-Стокса. В сборнике трудов отдела математики КНЦ РАН, Вып. 1, Петрозаводск. 1994, с.82-110.

281. Разработка высокоточных численных алгоритмов расчета уравнений