автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Использование энергии ветра для энергообеспечения установок горячего водоснабжения усадебных домов в условиях Сибири

ЧЕБОДАЕВ Александр Валериевич

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА ДЛЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ УСТАНОВОК ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ УСАДЕБНЫХ ДОМОВ В УСЛОВИЯХ СИБИРИ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2003

Работа выполнена в Красноярском государственном аграрном университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Цугленок Николай Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Куликова Лидия Васильевна

кандидат технических наук, доцент Меновщиков Юрий Александрович

Ведущая организация - Красноярский государственный технический университет

Защита состоится 11 декабря 2003 г. в 1200 на заседании регионального диссертационного совета КМ 220.037.01 при Красноярском государственном аграрном университете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « 5 » ноября 2003 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Бастрон А.В.

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из показателей комфортности бытовых условий человека является наличие горячей воды. В связи с тем, что уровень быта на селе непрерывно растет, и все чаще население для удовлетворения хозяйственно-бытовых нужд в горячей воде прибегает к использованию различных электрических водонагревателей, для электроснабжающих организаций встает проблема увеличения установленных мощностей понизительных трансформаторных подстанций (ТП) и пропускной способности линий электропередачи (ЛЭП).

В последние годы практически во всех странах мира наращивается выработка электрической и тепловой энергии путем использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) - солнечной, ветровой, геотермальной, энергии малых рек, биомассы и др. Это связано с постоянным удорожанием и истощением традиционных энергоресурсов - нефти, газа, угля, обострившимися проблемами экологии, необходимостью надежного и эффективного энергоснабжения отдаленных, труднодоступных и специфических потребителей.

В мире к концу 2000 года установленная мощность ВЭУ составила 15887 МВт, а производство электроэнергии - порядка 25 млрд кВт'ч. В Дании установленная мощность ветроэнергетических установок (ВЭУ) составляла 2016 МВт, в Германии - 5432 МВт, в США - 2495 МВт, в России - только 5 МВт, при этом на душу населения приходилось соответственно 381,82, 66,19, 9,32, 0,03 Вт/чел. Ветровой потенциал России велик и составляет 60-103 ПДж/год. Ветроэнергетика развивается слабо, из-за больших запасов ископаемых ресурсов и их низкой стоимости.

Благодаря развитию ветровой энергетики с 1981 по 2000 год в странах мира произошло снижение стоимости 1 кВт установленной мощности ВЭУ с 4000 до 1000 долларов, что позволило снизить себестоимость электроэнергии с 30 до 4 центов.

В Красноярском крае, республиках Хакасия и Тыва имеется целый ряд потребителей, которые не присоединены к централизованной системе энергоснабжения. Для подключения к энергосистеме небольшой нагрузки усадебного дома требуется строительство высоковольтной ЛЭП и понизительной ТП. ВЭУ может успешно дополнить недостающую мощность энергоснабжения и являться дополнительным или автономным источником энергии.

Использование ВЭУ для горячего водоснабжения (ГВС) автономно с резервированием от дизельной электростанции (ДЭС) или в роли основного источника с резервированием от единого энергетического ввода (ЕЭВ) при использовании дифференцированного по времени учета электроэнергии (ДУЭ) может решить проблему дефицита электроэнергии в районах, эффективных для использования ВЭУ.

Реализация каждого из указанных путей требует определения районов, эффективных для использования ВЭУ, "^"ППИЧПЛ р-щцг»цдп1.т.^ ро-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ! БИБЛИОТЕКА | С. Петербург у Гц! ! 03 щУш^ЬЦ

жимов энергопотребления, разработки новых алгоритмов управления и создания технических средств, необходимых для их реализации.

Цель диссертационной работы: снижение энергопотребления усадебных домов путем разработки технических средств использования энергии ветра для горячего водоснабжения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ современного состояния вопроса по использованию энергии ветра для бытовых целей;

- разработать математическую модель распределения энергии ветра, методику и комплекс электронных таблиц «Excel» для расчета выработки электроэнергии ВЭУ;

- разработать технические средства, структурные схемы и алгоритмы системы управления горячим водоснабжением с использованием ВЭУ и ЕЭВ;

- провести исследование режимов управления работой аккумуляционно-проточных водонагревателей при энергообеспечении от ВЭУ и ЕЭВ;

- провести технико-экономическое сравнение вариантов энергообеспечения системы горячего водоснабжения усадебных домов с обоснованием рациональных режимов работы.

Объект исследования: ветроэнергетические ресурсы Красноярского края, республик Хакасия и Тыва и технические средства системы горячего водоснабжения усадебного дома.

Предмет исследования: установление взаимосвязей параметров работы ветроэнергетической установки, единого энергетического ввода усадебного дома и энергетических показателей системы горячего водоснабжения.

При выполнении работы были использованы следующие основные методы исследования:

- статистические методы обработки статистических характеристик по измерению скоростей ветра за 10-летний период по 61 метеорологической станции Красноярского края, республик Хакасия и Тыва;

- имитационное моделирование по определению выработки электроэнергии и экономической эффективности разработанных способов и устройств ВЭУ.

Научная новизна работы:

- впервые исследованы статистические характеристики скорости ветра на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва, в результате их анализа произведено районирование территории по ветровым зонам;

- разработаны электронные таблицы по расчету выработки электроэнергии ВЭУ и определены рациональные режимы работы электроводонагревателей при энергообеспечении от ВЭУ и ЕЭВ;

- разработан способ управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя в качестве генератора, новизна которого подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение;

- разработаны и исследованы конструкции аккумуляционно-проточных водонагревателей, новизна которых подтверждена двумя патентами Российской Федерации на изобретение;

- разработаны алгоритмы, структурыые схемы системы управления горячего водоснабжения с использованием ВЭУ и ЕЭВ.

Практическая значимость работы:

- установлено распределение энергии ветра и оценены технические возможности в выработке энергии ВЭУ для различных ветровых зон Красноярского края, республик Хакасия и Тыва;

- результаты расчетно-теоретических исследований в виде электронных таблиц «Excel», графиков и математических (статистических) моделей по выравниванию эмпирических распределений скоростей ветра, расчету выработки и себестоимости электроэнергии ветроэнергетической установки в зависимости от ветровой зоны используются при проектировании энергоснабжения сельскохозяйственных объектов в Красноярском крае, республиках Хакасия и Тыва.

Реализация и внедрение результатов работы:

- по результатам исследований разработаны методические рекомендации «Применение ветроэнергетических установок для горячего водоснабжения усадебных домов в районах Красноярского края, республик Хакасия и Тыва», которые приняты к внедрению краевым центром энергоресурсосбережения;

- разработанный опытный образец системы горячего водоснабжения успешно используется для горячего водоснабжения коттеджа в п. Манский Красноярского края;

- разработанные электронные таблицы по расчету выработки электроэнергии ВЭУ и определению себестоимости 1 кВт ч произведенной электроэнергии внедрены в учебный процесс студентов энерготехнологического факультета КрасГАУ по дисциплине «Гидроветроэнергетические установки».

Апробация. Результаты работы и исследований доложены и одобрены:

- на научной конференции АГУ (г. Благовещенск, 1998);

- на научной конференции ЧГАУ (г. Челябинск, 2000);

- на научно-практической конференции «Энергосбережение: проблемы и перспективы» (г. Красноярск, 2000);

- на межрегиональном фестивале студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Красноярск, 2000);

- на ежегодных научных конференциях КрасГАУ (1999 - 2003);

- на региональной студенческой научной конференции КрасГАУ «Красноярский край: освоение, развитие, перспективы» (г. Красноярск, 2003).

На защиту выносятся:

- результаты исследования ветроэнергетических ресурсов Красноярского края, республик Хакасия и Тыва;

- структурная блок-схема системы автоматического управления аккумуляциОнно-проточным водонагревателем от единого ВЭУ и ЕЭВ;

- алгоритм управления аккумуляционно-проточным водонагревателем от ВЭУ и ЕЭВ;

- способ управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопе-реключаемого двигателя в качестве генератора;

- конструктивные решения аккумуляционно-проточных водонагревателей горячего водоснабжения усадебного дома.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано: методические указания, практикум в двух частях, 6 статей, 6 тезисов, получено 3 патента на изобретение (РФ).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка используемых источников (123 наименования, из них 9 на иностранных языках) и 11 приложений. Диссертация изложена на 199 стр., в том числе основного текста 149 стр., включает 31 рисунок, 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ современного состояния вопроса по использованию энергии ветра для бытовых целей.

В главе проанализированы отечественные и зарубежные публикации, посвященные вопросам горячего водоснабжения с использованием различных классов водонагревателей, электроснабжения усадебных домов от ВЭУ, системы генерирования электроэнергии ВЭУ. Вопросы использования энергии вегра освещены в научных трудах П.П. Безруких, В.П. Венчинина, В.Н. Виссарионова, Г.А. Гриневича, А.Ф. Дьяконова, В.В. Елистратова, Н.Е. Жуковского, В.Н. Карпова, М.В. Колодина, И.В. Красовского, Ю.А. Меновщи-кова, В.Л. Орлова, Э.М. Перминова, Л.А. Саплина, Д.С. Стребкова, Г.Х. Сабинина, А.Ч. Тлеуова, В.М. Усаковского, Е.М. Фатеева, Л. Хофмана; Я.И. Шефтера, Л. Яроса и многих других авторов.

Проведен анализ горячего водопотребления усадебных домов, который показал, что при использовании проточных водонагревателей (ПВН) мощность ЕЭВ увеличивается на порядок по сравнению с аккумуляционными водонагревателями (АВН).

Из анализа предлагаемых рынком водонагревателей выявлено, что у каждого класса водонагревателей имеются достоинства и недостатки. Но использование ПВН в сельской местности не представляется возможным из-за недостаточной установленной мощности ТП и низкой пропускной способности ЛЭП. Горячее водоснабжение осуществляется либо в ограниченных количествах бытовыми электронагревательными приборами, или с помощью водонагревателей, работающих на твердом топливе.

При введении энергоснабжакмцими организациями дифференцированного по времени суток учета электроэнергии (ДУЭ) и двух- или трехста-вочного тарифа на электрическую энергию повышается заинтересованность потребителей в использовании АВН.

Проведенное ранее деление территории СССР по трем ветровым зонам не дает объективной оценки ветрового потенциала Красноярского края, поэтому для исследования возможности применения предлагаемых рынком ВЭУ необходимо произвести более качественное районирование территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва на ветровые зоны.

Для обеспечения надежного электроснабжения системы ГВС от ВЭУ необходимо использовать резервный источник питания в виде ДЭС или ЕЭВ.

Показано, что за рубежом широкое применение в системах генерирования ВЭУ находят асинхронные генераторы (АГ), за счет относительной простоты и надежности конструкции, высокой статической и динамической устойчивости, хороших демпферных свойств, дешевизны.

В целях улучшения характеристик ВЭУ при изменении частоты вращения могут использоваться асинхронные полюсопереключаемые двигатели (АППД) с конденсаторным возбуждением.

Использование ВЭУ для ГВС усадебных домов требует определения районов, эффективных для использования ВЭУ, обоснования рациональных

режимов энергопотребления, разработки новых алгоритмов управления и создания технических средств, необходимых для эффективной работы ГВС от ВЭУ с резервированием от ДЭС или от ЕЭВ с ДУЭ.

2. Теоретические исследования потенциала ветровой энергии в Красноярском крае, республиках Хакасия и Тыва.

Для районирования территории необходимо определить метеорологические станции, расположенные в близких физико-географических условиях. Вероятности скоростей ветра по градациям по 61-й и средние скорости ветра по 179-и метеорологическим станциям в виде первично обработанных статистических характеристик по измерению скоростей ветра за 10-летний период использовались в дальнейшем как исходные данные при определении ветроэнергетического кадастра рассматриваемой территории.

Показано, что в ряде случаев, при расчетах выработки энергии ВЭУ, необходимо использовать повторяемости скоростей ветра с интервалом в 1 м/с., для чего необходимо произвести выравнивание распределений скоростей ветра, полученных в результате метеорологических наблюдений. При выравнивании использовалось четырсх-параметрическое уравнение Грине-вича, имеющее вид

(1)

f р ( \

Av V V

/>=« — • — •ехр -к- —

V

где V - средняя скорость ветра за рассматриваемый период времени;

Av - интервал градации скорости;

v - скорость ветра, повторяемость которой t ищется в интервале от v-Av/2 до v+ Av/2;

а, р, k, п - параметры уравнения. В основе определения параметров а, р, к, п лежит наложение на эмпирическое и аналитическое распределения скоростей ветра четырех условий: суммы повторяемостей скоростей ветра в обоих распределениях составляют единицу, математические ожидания (средние скорости ветра) равны между собой, коэффициенты вариации и асимметрии распределений скоростей также равны между собой.

В результате расчета в электронных таблицах «Excel» получены параметры а, р, k, п уравнения (1), которые позволили записать следующие аналитические зависимости повторяемости скоростей ветра для семи групп метеорологических станций со схожими типами распределения скоростей.

V 4< 1

Д1' . „.«. v I .

Первая, р = 1,731

■ е\р

1,045

J'

(2)

Вторая. р = 1,735

Третья. р = 1,80!

Д V

Д V

г у 06

г

— ехр

/

^ I г»

• ехр

1,043 ■ —

1,046

Четвертая, р = 1,755

Пятая, р = 1,69

Д у

Д у

у \У J

( \ У

V У

■ ехр

- 1,044

f \ у

■ ехр

- 1,034 ■

У

Шестая,

Седьмая,

р = 1,531

Д и

р = 1,478

Д у

( V'16 у

\у 1

• ехр

• ехр

■1,029 •

V V

■ 1,027 ■

( \| г>

у

(3)

(4)

; (5)

(6)

(7)

(8)

Полученные уравнения (2 - 8) позволяют по известным значениям средней многолетней скорости ветра на высоте установки флюгера на метеостанции (8 - 12 м) и известному вертикальному профилю среднегодовых скоростей получить повторяемость скоростей ветра для условий открытой ровной местности в любом пункте и на любой высоте.

Анализ особенностей местных условий: рельефа, высоты поверхности земли над уровнем моря, близости водоема, жилых и промышленных объектов, характера растительности и др. позволил районировать рассматриваемую территорию на семь ветровых зон.

Так как в течение года повторяемость скоростей ветра не постоянна, и изменяется при переходе от одного месяца к другому, необходимо использовать годовой ход скоростей ветра (рис. 1) для корректировки повторяемости по месяцам.

Выработка энергии ВЭУ является одной из наиболее важных характеристик ветроэнергетического кадастра, позволяющей выявить энергетические характеристики ветра. Параметры принятого закона распределения скорости ветра служат основой для определения ветроэнергетических ресурсов.

Показано, что изменчивость аналитического (полученного по данным выровненной фактической повторяемости) и фактического (полученного в результате многолетних наблюдений метеорологических станций) распределений незначительная для 79 % метеостанций (менее 10 %) и средняя для 21 % метеостанций (менее 20%).

10,00

3 4 5

-Зона №2 -*-30на№3

9 10 II 12 Зона №5 -»-Зона №6 —1— Зона №7

Рис. 1. Годовой ход среднемесячных скоростей ветра

Среднемесячная (сезонная, годовая) удельная энергия ветра (Дж/м2) - это энергия, протекающая за месяц (сезон, год) через поперечное сечение площадью в один квадратный метр и зависящая от плотности распределения скорости ветра

•так

(9)

где Т - число часов, за которое определяется удельная энергия ветра (Т=720 ч за месяц, Т=2160 ч - за сезон, Т=8760 ч - за год);

р- плотность воздуха, кг/м3;

V - скорость ветра, м/с;

рМ - дифференциальная повторяемость скорости ветра по градациям.

Технические ветроэнергетические ресурсы - это часть потенциальных ресурсов, которые могут быть использованы с помощью имеющихся технических средств. Они определяются с учетом неизбежных потерь при использовании ветровой энергии. В силу конструктивных особенностей часть своей мощности ВЭУ теряет за счет инерции покоя ветроколеса (АР(/„„„), часть - за счет режима регулирования (АРур) и часть - за счет вывода ветроколеса из-под ветра (АРу„1ах)-

Удельная техническая выработка энергии ВЭУ (Дж/м2)

/Ч ^

Й^Г =1,8-10

Р мп ах

(10)

где 4 - коэффициент использования энергии ветра; Пр - КПД редуктора; /д. - КПД генератора.

В зависимости от параметра Т определяется удельная выработка энергий за месяц, сезон, год.

Разные типы ВЭУ имеют различные технические и энергетические характеристики. Для определения наиболее подходящих из них для конкретного типа местности применяется коэффициент использования установленной мощности

IV

(П)

но»

где IV- максимальная выработка энергии ВЭУ за время Т, кВт ч;

Л«ш _ установленная мощность ВЭУ, кВт.

Использование ВЭУ считается эффективным при Ку 0,25. По известному коэффициенту Ку легко определить количество часов использования установленной мощности ветроэнергетической установки за время Т

1С'=Т-Ку. (12)

Проведен анализ ресурсов энергии ветра по ветровым зонам, годовой ход скоростей ветра, удельная мощность ветра, потенциальная и полезная утилизируемая энергии.

Определены потенциальные ветроэнергетические ресурсы Красноярского края, республик Хакасия и Тыва по семи ветровым зонам: первая ветровая зона 26,556 ГДж/м2, вторая ветровая зона 19,164 ГДж/м2, третья ветровая зона 11,453 ГДж/м2, четвертая ветровая зона 6,780 ГДж/м2, пятая - 3,640 ГДж/м2, шестая - 1,630 ГДж/м и седьмая ветровая зона 0,946 ГДж/м2.

Установлено, что технические ветроэнергетические ресурсы в зависимости от конструктивных особенностей ВЭУ при переходе от первой ветровой зоны к седьмой изменяются от 5,945 ГДж/м2 до 0,279 ГДж/м2, а удельная мощность ветра, приходящая на единицу площади поперечного сечения воздушного потока, изменяется от 682 до 35 Вт/м2.

Оценены перспективы развития ветроэнергетики в различных районах Красноярского края, республик Хакасия и Тыва на примере возможной эксплуатации конкретных ВЭУ, производящихся в России и за рубежом:

- рассмотренные ВЭУ в первой ветровой зоне работают со средним коэффициентом использования установленной мощности 0,529, во второй -0,481, в третьей - 0,403, в четвертой - 0,326, эти ветровые зоны эффективны для использования ВЭУ для горячего водоснабжения;

- в пятой ветровой зоне ВЭУ работают со средним коэффициентом использования установленной мощности 0,246, в шестой - 0,152, в седьмой -0,104, это говорит о том, что работа большей части ВЭУ не эффективна.

Разработаны электронные таблицы «Excel» с использованием зависимостей (2-8), позволяющие определить выработку энергии от интересующей

ВЭУ (зная ее технические характеристики) в любой точке Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.

3. Технические средства, струюурные схемы и алгоритмы управления системой горячего водоснабжения с использованием ВЭУ и ЕЭВ.

Рассмотрены режимы работы АВН и ПВН, методики выбора, достоинства и недостатки водонагревателей для ГВС усадебных домов.

Для обеспечения электроснабжения системы ГВС от ВЭУ необходимо учитывать суточную, месячную и годовую неравномерность выработки электроэнергии.

Для повышения эффективности работы ВЭУ с резервированием от ДЭС и ЕЭВ нами разработан новый класс водонагревателей: аккумуляционно-проточные (АПВН), которые позволят снизить установленную мощность оборудования для горячего водоснабжения коттеджа, сгладить график нагрузки за счет использования сочетания положительных качеств аккумуляционного и проточного водонагревателей.

Отличительная особенность такого класса водонагревателей - наличие обечайки вокруг нагревательных элементов, что позволяет работать как в проточном, так и аккумуляционном режимах (рис. 2).

Конструктивные особенности разработанных нами водонагревателей отражены в патентах РФ на изобретения № 2187765, № 2190166.

Рис. 2. Конструкция аккумуляционно-проточного водонагревателя: 1 - водонагреватель; 2 - вода; 3 - резервуар; 4 - трубопровод холодной воды; 5 — трубопровод теплой воды; 6 - трубопровод горячей воды; 7 - нагревательные элементы; 8 - обечайка; 9 - верхнее отверстие обечайки; 10 - нижнее отверстие обечайки; 11 - водозаборный конус

з

г-

ю

Предлагается при работе АПВН от ВЭУ и ЕЭВ нагревательные элементы разбить на три группы, а в качестве генератора ВЭУ использовать АППД, подключая к нему нагрузку в соответствии с его выходной мощностью. Способ управления ВЭУ защищен патентом РФ на изобретение № 2133375 «Способ управления ветроэнергетической установкой» (рис. 3).

М КЗ 11 М И6 14 117Л9 17

Рис. 3. Способ управления ВЭУ:

1 - ветроколесо; 2 - редуктор; 3 - АГТПД; 4 - тахогенератор

Приоритет отдается энергообеспечению АПВН от ВЭУ, а в период ветрового затишья - от ЕЭВ. Минимальная мощность нагревательных элементов используется в часы пика нагрузки при утреннем и вечернем макси-

муме (тариф на электроэнергию максимальный). При базисном тарифе на электроэнергию используются две ступени нагревательных элементов. В ночные часы провала графика нагрузки водонагреватель работает в аккумуляционном режиме. Поскольку в это время действует льготный тариф, то включены все нагревательные элементы.

В случае, когда вода, поступающая к потребителю, не достигла требуемой температуры, АПВН переходит в проточный режим. При этом задей-ствуется полная мощность ТЭН, независимо от действующего на данный момент тарифа на электроэнергию. Предварительно нагретая в баке вода при прохождении через обечайку дополнительно подогревается (рис. 4), что для потребителя является достаточным.

Расход воды, л/с

-1,5 кВт; -»-2 кВт; -Ь- 2,5 кВт; -*-ЗкВт; -В-4 кВт

Рис. 4. Зависимость температуры нагрева от мощности ТЭН АПВН

Так как ветер изменчив в течение суток, то необходимо предусмотреть АПВН с резервуаром большой емкости для накопления горячей воды в периоды высоких скоростей ветра и надежного горячего водоснабжения в штилевые периоды.

Эффективность АПВН водонагревателя повышается за счет того, что вода в баке предварительно нагревается, и для достижения водой заданной температуры не требуется использования большой установленной мощности.

Среднестатистической семье в количестве четырех человек на горячее водоснабжение потребуется от 7647 до 16144 кВт-ч/год электроэнергии, в зависимости от уровня водопотребления. От выбранного класса водонагрева-

теля зависит мощность ВЭУ, ЕЭВ или ДЭС. Так, для удовлетворения потребности в горячей воде семье из четырех человек (16144 кВт-ч/год) при использовании АВН мощностью 2,5 кВт потребуется 17,7 часов работы в течение суток, при этом мощность ЕЭВ небольшая (для ГВС 2,5 кВт), за счет равномерного потребления электроэнергии в течение суток. При использовании ПВН мощность ЕЭВ необходимо увеличить в 10,5 раз (что составит 26,4 кВт) для обеспечения ГВС с требуемым расходом, при этом работа в течение суток составит 1,7 часа. При использовании АПВН установленная мощность ЕЭВ возрастает в 1,8 раза (4,5 кВт), при этом увеличиваются его потребительские свойства за счет сочетания положительных качеств аккумуляционного и проточного водонагревателей.

Разработан алгоритм управления ВЭУ с АППД в качестве генератора ВЭУ, позволяющий осуществлять работу в автоматическом режиме, с подключением нагрузки в зависимости от вырабатываемой генератором мощности, выполненный по патенту РФ на изобретение №2133375 «Способ управления ветроэнергетической установкой».

Работа ВЭУ с АППД в качестве генератора по указанному алгоритму позволяет увеличить выработку электроэнергии по сравнению с АГ.

Разработаны алгоритм управления (рис. 5) и структурная схема системы управления ГВС с применением ВЭУ и ЕЭВ (рис. 6), позволяющие потребителю бесперебойно использовать горячую и теплую воду в достаточном для технологических нужд количестве. Мощность, вырабатываемая ВЭУ, для блока управления является приоритетной и используется максимально. При дефиците мощности от ВЭУ электроэнергия подается от ЕЭВ и используется в зависимости от действующего тарифа на электроэнергию, что снижает затраты на оплату электроэнергии.

Рис. 5. Алгоритм управления АПВН в системе с ВЭУ и ЕЭВ при трехставочном тарифе на электроэнергию

Тпип - минимальное значение температуры воды; Тшах - максимально допустимое значение температуры в баке водонагревателя, со - текущее значение скорости вращения вала генератора, оI, ш2, «3,- соответственно первая, вторая и третья синхронная скорости вращения вала генератора; т - текущее время; Лш!п. Дтпот. Дтта\. - соответственно периоды времени минимальной, номинальной и максимальной нагрузки.

Рис. 6. Структурная схема системы управления ГВС с применением ВЭУ и ЕЭВ:

Пр - программатор; БУ - блок управления; КУ(еэв), КУ(вэу) - соответственно коммутационное устройство ЕЭВ и ВЭУ; ВК - ветроколссо; ПУ -передаточное устройство; АППД - асинхронный полюсопереключаемый двигатель с конденсаторным возбуждением; АПВН - аккумуляционно-проточный водонагреватель; 1 гр. ТЭН ... 3 гр. ТЭН - соответственно 1,2,3 группы ТЭН; ПИП-<3 (Тб, Ттб, со, т) первичный измерительный преобразователь соответственно расхода воды, температуры в баке, температуры в горячем трубопроводе, частоты вращения, времени; ТТСЭЭ - трехтарифный счетчик электрической энергии

4. Исследование режимов управления работой аккумуляционно-проточных водонагревателей при энергообеспечении от ВЭУ и ЕЭВ.

С целью проверки предложенных решений и результатов теоретических исследований о возможности расширения диапазона рабочих частот вращения асинхронного полюсопереключаемого двигателя в режиме генератора ВЭУ для энергообеспечения системы ГВС усадебного дома была проведена серия экспериментов.

Для исследования рациональных режимов работы асинхронного полюсопереключаемого двигателя в режиме генератора ВЭУ разработана принципиальная электрическая схема установки и создан лабораторный стенд по моделированию работы АППД в качестве генератора ВЭУ. Двигателем постоянного тока независимого возбуждения имитировалась работа ветроколеса.

Результаты исследований показывают, что возбуждение АППД при схеме соединения обмоток с тремя парами полюсов происходит при частоте вращения вала равной 1100 об/мин и подключенной батарее конденсаторов в 14 мкФ. При подключении нагрузки происходит снижение частоты вращения до того уровня, пока выходная мощность генератора не станет равной мощности подключаемой нагрузки. При работе на нагрузку в 25 % от номинальной мощности отдача электроэнергии в сеть происходит при частоте вращения ниже или равной синхронной.

При увеличении вращающего момента прикладываемого к валу генератора частота и напряжение растут, соответственно растет и мощность АППД (рис. 7). При достижении генератором номинальной мощности при первой скорости вращения (1000 об/мин) необходимо переключить схему соединения обмоток генератора по схеме с большей синхронной частотой вращения. На рисунке 7 разрыв в характеристиках объясняется временем отключения нагрузки и переходом с одной скорости вращения на другую.

3000 2500 2000 1500 1000 500

0 ~ ^ЬчЬииа*иии*швмГ —I-Н

930 970 1010 1050 1090 1370 1410 1450 1490 1530 1570 скорость вращения

Рис. 7. Выходные характеристики генератора при 100% загрузке, 3 пары полюсов (1, 2, 3), 2 пары полюсов (4, 5, 6) где (1, 4 - мощность, Вт; 2, 5 - напряжение, В; 3,6- ток ■ 50, А

Установлено, что возбуждение АППД происходит при частоте вращения 1,08 - 1,12 синхронной при расчетной емкости конденсаторных батарей. При увеличении емкости конденсаторных батарей возбуждение смещается в область более низких скоростей вращения ротора. При подключении (отключении) нагрузки происходит перемещение рабочей точки по механической характеристике генератора (АППД) в соответствии с подключенной нагрузкой.

Использование в составе ВЭУ АППД в качестве генератора позволяет расширить диапазон рабочих частот вращения ветроколеса за счет работы генератора с несколькими синхронными частотами вращения.

501, А; Р, Вт; и, В

1 1

г* 4 У

у

— * — . * « ■ ' -Г- У /5^

Результаты исследований принципиальной схемы управления АППД с конденсаторным возбуждением в качестве генератора ВЭУ при работе на АПВН со ступенчатым регулированием подключаемой нагрузки ТЭН, разработанной по предложенному алгоритму, показали работоспособность ВЭУ для горячего водоснабжения усадебного дома.

В пятой главе расчет себестоимости 1 кВт ч электроэнергии, произведенной от ВЭУ и ДЭС, для рассмотренных вариантов электроснабжения системы ГВС усадебного дома, реализован в виде электронных таблиц для ПЭВМ (Excel-2000 в среде Windows 98, 2000).

Технико-экономические сравнения пяти вариантов электроснабжения усадебных домов от ВЭУ и ДЭС показали, что на себестоимость электроэнергии, произведенной ВЭУ, большое влияние оказывает первоначальная стоимость ВЭУ и выработка электроэнергии, а на себестоимость электроэнергии от ДЭС большое влияние оказывают затраты на приобретение и доставку ГСМ (рис. 8). Себестоимость 1 кВт ч электроэнергии, произведенной автономными (до 20 кВт) ВЭУ, выше, чем произведенной сетевыми ВЭУ (> 100 кВт), из-за более высокой стоимости 1 кВт установленной мощности автономных ВЭУ. Себестоимость 1 кВт ч электроэнергии от ДЭС мало зависит от мощности и в основном будет зависеть от затрат на топливо и его транспортировки к месту работы ДЭС.

Ветровая зона расстояние loci янки, км Bcrgey Wind Power EXEL ЭДС-4 -в-ВЭУ с АППЛ в качестве генератора -«г-ЛМВЗбОО -e-Aipoiuj

Рис. 8. Себестоимость выработки 1 кВт ч электроэнергии по ветровым зонам и в зависимости от расстояния доставки от ВЭУ и ДЭС

Для обеспечения годовой потребности в электроснабжении системы горячего водоснабжения требуется от 7647 до 16144 кВт ч электроэнергии, такую выработку может обеспечить ВЭУ ЛМВ 3600 (5 кВт), расположенная в первых четырех ветровых зонах (1 ветровая зона - 17988 кВт ч, 4 - 7719 кВт ч), с себестоимостью от 1 руб. 56 коп. до 3 руб. 58 коп.

Установлено, что использование ВЭУ с АППД в качестве генератора позволяет увеличить выработку электроэнергии до 14 % по сравнению с АГ, рассчитанным на одну частоту вращения (в ветровых зонах с коэффициентом использования установленной мощности ВЭУ не менее 25%). За счет работоспособности ВЭУ при низких скоростях ветра, но имеющих высокую повторяемость, достигается снижение себестоимость электроэнергии на 12,1%.

Основные выводы и результаты исследования

1. На основе проведенного анализа литературных источников выявлена целесообразность широкого внедрения на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва ветроэнергетических установок для горячего водоснабжения быта на селе, которое сдерживается в связи с отсутствием недорогих и простых в обслуживании ветроэнергетических установок и достоверной оценки ветроэнергетического потенциала.

2. Разработаны электронные таблицы «Excel», по которым проведены расчеты коэффициентов четырехпараметрического уравнения Гриневи-ча по выравниванию эмпирической плотности распределения скорости ветра для выявления групп метеостанций со схожими типами распределения скоростей ветра.

3. В результате расчета ветроэнергетического кадастра осуществлено районирование территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва по семи ветровым зонам с интервалом скорости ветра в 1 м/с. Районирование осуществлено на основе восьмисрочных наблюдений за скоростью ветра по 61-й и средних скоростей ветра по 179-ти метеорологическим станциям рассматриваемых районов.

4. По семи ветровым зонам рассматриваемой территории определены потенциальные ветроэнергетические ресурсы, которые при переходе от первой к седьмой ветровой зоне изменяются от 21,852 до 1,104 ГДж/м2.

5. Технические • ветроэнергетические ресурсы в зависимости от конструктивных особенностей ВЭУ при переходе от первой ветровой зоны к седьмой изменяются от 5,945 до 0,279 ГДж/м2, а удельная мощность ветра, приходящая на единицу площади поперечного сечения воздушного потока, изменяется от 682 до 35 Вт/м2.

6. Эффективными при использовании ВЭУ для горячего водоснабжения усадебных домов являются первые четыре ветровые зоны из семи рассмотренных, в которых средний коэффициент использования установленной мощности превышает 0,25. В остальных ветровых зонах неэффективно использовать ветроэлектрические установки.

7. Определена возможность использования в качестве генератора ветроэнергетической установки асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя с конденсаторным возбуждением, в связи с низкими требованиями к качеству электроэнергии для установок горячего водоснабжения.

8. Использование разработанных аккумуляционно-проточных водонагревателей для горячего водоснабжения жилых домов позволяет снизить установленную мощность системы горячего водоснабжения по сравнению с применением проточных водонагревателей в 5,86 раза, уровень комфортно-

сти при этом снижается только на время запуска системы ГВС в эксплуатацию.

9. Использование асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора ВЭУ в ветровых зонах с коэффициентом использования установленной мощности ВЭУ не менее 25 %, работающего по предложенному в работе алгоритму, позволяет за счет увеличения диапазона рабочих частот вращения генератора увеличить выработку электроэнергии на 814 % по сравнению с асинхронными генераторами.

10. Разработанные структурная схема и алгоритм управления аккумуляционно-проточным водонагревателем при энергообеспечении его от ВЭУ и от ЕЭВ при дифференцированном учете электроэнергии позволяют осуществлять наиболее экономичный нагрев воды в зависимости от скорости ветра и тарифа ра электроэнергию.

11. Разработанная и изготовленная экспериментальная установка для моделирования режимов работы ВЭУ в соответствии с требуемым алгоритмом после проведения серии опытов показала работоспособность асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя с конденсаторным возбуждением в качестве генератора.

12. Применение асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора ВЭУ позволяет увеличить выработку электроэнергии в первых трех ветровых зонах от 8 до 14 %, что приводит к снижению себестоимости электроэнергии от 6,4 до 12,1 % по сравнению с асинхронным генератором.

13. Определено, что себестоимость электроэнергии, произведенной ДЭС, составляет 11 центов США, а произведенная ВЭУ в первой, второй и третьей ветровых зонах - от 1,3 до 7,7 центов США, в четвертой - себестоимость соизмерима ДЭС, а в остальных зонах - выше. Разработанные электронные таблицы по расчету себестоимости электроэнергии от ВЭУ и ДЭС внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Гидроветроэнергетические установки».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Чебодаев A.B. К вопросу об использовании вегроэнергетических установок в сельском хозяйстве Красноярского края // Молодежь и наука-третье тысячелетие: Сб. тез. VI межвуз. фест. / Фонд НТИ и ТДМ. - Красноярск, 1997.-С. 103-104.

2. Бастрон A.B., Чебодаев A.B. Повышение эффективности использования ветроэнергетических установок для энергоснабжения автономных потребителей сельского хозяйства // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: Сб. тр. / Амур. гос. ун-т. - Благовещенск, 1998.-С. 192-195.

3. Патент на изобретение (РФ) № 2133375. Способ управления ветроэнергетической установкой / A.B. Чебодаев, A.B. Бастрон. - Опубл. в Б.И. 1999. № 20.

4. Бастрон A.B., Чебодаев A.B. Практикум по применению ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве. 4.1 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. -Красноярск, 1999. - 47 с.

5. Чебодаев A.B., Михеева Н.Б. Технико-экономическое сравнение автономных ветроэлектрических и дизельных систем энергообеспечения в условиях Красноярского края // Сборник научных трудов. 4J / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2000. - С. 36-41.

6. Цугленок Н.В., Бастрон A.B., Чебодаев A.B., Михеева Н.Б. Расчет выработки электрической энергии ветроэнергетической установкой в климатических условиях Красноярского края, республик Хакасия и Тыва // Вестн. Алт. гос. техн. ун-та им. И.И. Ползунова. - 2000. - № 3. - С. 92-99.

7. Бастрон A.B., Кобяк П.Р., Чебодаев A.B. Аккумуляционно-проточные водонагреватели для горячего водоснабжения коттеджей // Энергосбережение: проблемы и перспективы: Мат-лы науч.-практ. конф. - Красноярск, 2000. - С. 128-129.

8. Кобяк П.Р., Чебодаев A.B., Бастрон A.B. Энергосберегающие технологии горячего водоснабжения усадебных домов (коттеджей) // Молодежь и наука - третье тысячелетие: Сб. мат-лов межрегион, фест. студ., аспир. и мол. уч. - Красноярск: КРО НС Интеграция, 2000. - С. 114-116.

9. Кобяк П.Р., Чебодаев A.B., Бастрон A.B. Энергообеспечение поселка коттеджей с единым энергетическим вводом // Молодежь и наука - в новом тысячелетии: Мат-лы студ. фест. - Красноярск, 2000. - С. 57-61.

10. Патент на изобретение (РФ) № 2187765. Электроводонагреватель / A.B. Бастрон, П.Р. Кобяк, A.B. Чебодаев- Опубл. в Б.И. - 2002. - № 23.

11. Патент на изобретение (РФ) № 2190166, Электроводонагреватель / A.B. Бастрон, П.Р. Кобяк, A.B. Чебодаев. - Опубл. в Б.И. - 2002. - № 27.

12. Чебодаев A.B., Бастрон A.B. Районирование Красноярского края, республик Хакасия и Тыва по ветровым зонам // Промышленная энергетика-2002,-№8. -С. 48-52.

13. Бастрон A.B., Михеева Н.Б., Чебодаев A.B. Гидроветроэнергетические установки: Метод, указания к выполнению расч.-граф. работы «Расчет ветроэнергетической установки для условий Красноярского края, республик Хакасия и Тыва» / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2003. - 31 с.

14. Бастрон A.B., Василенко A.A., Золотухин Е.А., Чебодаев A.B. Использование энергии ветра для энергообеспечения усадебных домов // Красноярский край: освоение, развитие, перспективы: Тез. докл. регион, студ. науч. конф. 4.2 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2003. - С. 167-168.

15. Бастрон A.B., Золотухин Е.А., Михеева Н.Б., Чебодаев A.B. Практикум по применению гидроветроэнергетических установок в сельском хозяйстве. 4.2 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2003. - 64 с.

16. Бастрон A.B., Чебодаев A.B. Энергоэффективные режимы генератора ветроэнергетической установки // Энергетика и энергосбережение (Прил. к «Вестнику КрасГАУ»): Сборник статей / Краснояр. гос.аграр. ун-т.-Красноярск, 2003. - С. 42-45.

17. Бастрон A.B., Чебодаев A.B. Моделирование режимов работы асинхронного полюсопереключаемого двигателя с конденсаторным возбуждением в режиме генератора в составе ветроэнергетической установки //

Энергетика и энергосбережение (Прил. к «Вестнику КрасГАУ»): Сб. ст. / Краснояр. гос. аграр. ун-т.- Красноярск, 2003. - С. 72-82.

18. Цугленок Н.В., Бастрон A.B., Михеева Н.Б., Чебодаев A.B. Энергетическая и экономическая эффективность асинхронного полюсопереклгочае-мого двигателя с конденсаторным возбуждением в качестве генератора ветроэнергетической установки //Аграрная наука на рубеже веков: Тезисы докладов Всерос. науч.-практ. конф. / Краснояр. гос. аграр. ун.-т. - Красноярск, 2003.-С. 153-155.

Выражаю благодарность заведующему кафедрой электроснабжения сельского хозяйства Красноярского государственного аграрного университета Бастрону Андрею Владимировичу за научное консультирование при выполнении диссертационной работы.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953 П. 000381 09 03. от 25 09.2003 г. Подписано в печать 29.10 2003 г. Формат 60x84/1 б Бума! а тип № 1 Офсетная печать Объем 1,5 пл. Тираж 110 экз Заказ №1375

Издательский центр Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул Ленина, 117

г-il

f1

I

<

I

1

«

»19165

#

11 II

J

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭНЕРГИИ ВЕТРА ДЛЯ БЫТОВЫХ ЦЕЛЕЙ.

1.1. Водопотребление коттеджей.

1.2. Бытовые аккумуляционные и проточные водонагреватели.

1.3. Мировой опыт использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

1.4. Ветрогенераторные системы для горячего водоснабжения усадебных домов.

1.4.1. Системы генерирования электроэнергии.

1.4.2. Асинхронные генераторы.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛА

ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ В КРАСНОЯРСКОМ КРАЕ, РЕСПУБЛИКАХ ХАКАСИЯ И ТЫВА.

2.1. Общие положения определения кадастровых характеристик скорости ветра.

2.2. Результаты исследования расчета показателей ветроэнергетического кадастра Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.

2.3. Разработка методики определения выработки энергии ВЭУ

ГЛАВА 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ И

АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЭУ И

3.1. Водонагреватели.

3.1.1. Аккумуляционные водонагреватели.

3.1.2. Проточные водонагреватели.

3.1.3. Аккумуляционно-проточные водонагреватели.

3.2. Асинхронные генераторы.

3.2.1. Асинхронный сетевой генератор.

3.2.2. Асинхронный автономный генератор.

3.2.3 Асинхронный полюсопереключаемый электродвигатель с короткозамкнутым ротором в составе ВЭУ.

3.2.4. Алгоритм управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора.

3.3. Система горячего водоснабжения усадебных домов.

3.3.1. Структурная схема системы управления ГВС с применением ВЭУиЕЭВ.

3.3.2. Алгоритм управления АПВН в системе с ВЭУ и ЕЭВ при трехставочном тарифе на электроэнергию.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ АККУМУЛЯЦИОННО-ПРОТОЧНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ПРИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИИ ОТ ВЭУИЕЭВ. ИЗ

4.1. Проведение экспериментальных исследований. Задача и методика.

4.2. Экспериментальные исследования режимов управления АППД в качестве генератора в составе ВЭУ.

4.3. Опытный образец системы горячего водоснабжения в п. Манский, Красноярского края.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ

ВАРИАНТОВ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ УСАДЕБНЫХ ДОМОВ ПО КРИТЕРИЮ СЕБЕСТОИМОСТИ 1кВт ч

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

5.1. Общие сведения.

5.2. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от ВЭУ в ■ г различных районах Красноярского края, республиках

Хакасия и Тыва.

5.3. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от дизельных установок в различных районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва.

5.4. Расчет себестоимости 1кВт ч электроэнергии от энергосистемы. т 5.5. Эффективность применения ВЭУ и ДЭС в различных районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва.

Постоянно возрастающие потребности человечества в энергии могут удовлетворяться за счет ископаемых, или возобновляемых ресурсов, совершенствования технологий и повышения эффективности использования энергии потребителями.

По мере того как сложные технологии получения электроэнергии и тепла из ископаемого топлива «традиционными способами» стали достаточно совершенными, начали проявляться угрожающие самому существованию жизни на Земле негативные эффекты — тепловое, химическое, радиоактивное загрязнение окружающей среды; стали быстро уменьшаться запасы нефти, газа, высококачественных углей и других топлив [17, 23].

В последние годы в нашей стране и за рубежом ведется активная работа по поиску и вовлечению в топливно-энергетический баланс новых источников энергии и нетрадиционных технологий ее получения. Особый интерес проявляется к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) — энергии Солнца, ветра, Мирового Океана, малых водных потоков, тепла Земли, биомассы и т.д., а также разработке нетрадиционных систем и технологий преобразования и схем использования [18, 21, 23, 59, 61, 62, 88, 89].

Доля возобновляемых источников энергии в балансе первичной энергии в 1990 г. составила 18%, «новых» нетрадиционных ресурсов — солнечной, ветровой, геотермальной, энергии малых рек, Мирового океана — лишь 2% от этого количества. Она может увеличиться до 4 % к 2020 г. при современных условиях и вырасти до 12% при принятии значительных мер государственной поддержки [23, 27].

Использование ВИЭ затруднено из-за их малой концентрации, нерегулярности, зависимости от места расположения, времени года, суток, климатических условий. Поэтому на первом этапе должны быть решены научные проблемы, связанные с развитием технической и материальной базы, обеспечивающих применение ВИЭ [31, 55, 66, 79].

Крупным потребителем энергии от ВИЭ может стать сельское хозяйство в силу территориальной рассредоточенности многочисленных объектов, относительно небольшой мощности разного рода технологического оборудования и значительного количества объектов, нуждающихся в автономном энергоснабжении. Диапазон применения ВИЭ достаточно широк: это обогрев и охлаждение зданий, опреснение и подогрев воды, сушка сельхозпродукции, водоснабжение и т.д. [3, 7, 31, 79].

Ни один источник возобновляемой энергии не является универсальным, подходящим для использования в любой ситуации. Это всегда определяется конкретными природными условиями и потребностями общества.

Поэтому для эффективного развития энергетики на возобновляемых ресурсах необходимы, во-первых, систематические исследования параметров окружающей среды, во-вторых, изучение потребностей конкретного региона в энергии для сельскохозяйственного производства и бытовых нужд.

В России имеется целый ряд отдаленных регионов, которые не присоединены к централизованной системе энергоснабжения. Там проживает около 20 миллионов человек, а электроэнергия вырабатывается в основном на дизельных энергетических установках с использованием дорогого привозного топлива.

Настоящая работа посвящена вопросу использования энергии ветра для горячего водоснабжения усадебных домов в районах Красноярского края, республиках Хакасия и Тыва. Применение энергии ветра как единственного источника осложняется тем, что ее энергетические режимы переменны во времени и различны по своему потенциалу. Указанные особенности приводят к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат на элементы установок, снижают надежность энергоснабжения объектов и ограничивают область применения ветроэнергетических установок. Эти недостатки могут быть компенсированы путем комбинированного использования ветроэнергетической установки (ВЭУ) с резервированием от дизельной электростанции или единого энергетического ввода. Эффективность применения ВЭУ для горячего водоснабжения усадебного дома повышается при использовании асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора ВЭУ, за счет увеличения диапазона рабочих частот вращения. Работа системы горячего водоснабжения при энергообеспечении от ВЭУ с резервированием от дизельной электростанции или единого энергетического ввода, при трехставочном тарифе на электроэнергию позволяет производить нагрев наиболее экономично, в зависимости от скорости ветра и тарифа на электроэнергию.

Данная работа выполнена в рамках программы «Энергосбережение Красноярского края на период 2000 - 2005 г», раздел «Агропромышленный комплекс», подпрограмма «Нетрадиционные источники энергии»по темам: «Технико-экономическое обоснование энергообеспечения бытовых потребителей за счет использования энергии ветра», «Разработка и внедрение образцов ветроэнергетических агрегатов».

Разработкой и внедрением ветроэнергетических установок занимаются институты Академии наук России, ряд ведомств и организаций, Большой вклад в развитие теоретических основ, методов и средств использования энергии ветра внесли известные отечественные и зарубежные ученые: Н.Е. Жуковский, В.П. Венчинин, Г.Х. Сабинин, Е.М. Фатеев, Я.И. Шефтер, И.В. Красовский, Г.А. Гриневич, Д-де Резо, Л. Ярое, Л. Хофман и др. [16, 23, 35, 44, 47, 53, 88]. Однако использование энергии ветра в целях экономии топливно-энергетических ресурсов не реализуется в полном объеме. Медленное внедрение ветроэнергетических установок в народное хозяйство объясняется рядом факторов: высокой стоимостью оборудования, отсутствием налаженной технологии серийного производства совместных элементов для ветроэнергетических установок, недостаточностью методических и технико-экономических исследований по оптимальному определению параметров, рациональных схем и областей применения ветроэнергетических установок, прогнозов по снижению их стоимости и удорожанию топливно-энергетических ресурсов [21, 27, 60, 58].

Цель работы: снижение энергопотребления усадебных домов путем разработки технических средств использования энергии ветра для горячего водоснабжения.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ современного состояния вопроса по использованию энергии ветра для бытовых целей;

- разработать математическую модель распределения энергии ветра, методику и комплекс электронных таблиц «Excel» для расчета выработки электроэнергии ВЭУ;

- разработать технические средства, структурные схемы и алгоритмы системы управления горячим водоснабжением с использованием ВЭУ и ЕЭВ;

- провести исследование режимов управления работой аккумуляционно-проточных водонагревателей при энергообеспечении от ВЭУ и ЕЭВ;

- провести технико-экономическое сравнение вариантов энергообеспечения системы горячего водоснабжения усадебных домов с обоснованием рациональных режимов работы.

Объект исследования: ветроэнергетические ресурсы Красноярского края, республик Хакасия и Тыва и технические средства системы горячего водоснабжения усадебного дома.

Предмет исследования: установление взаимосвязей параметров работы ветроэнергетической установки, единого энергетического ввода усадебного дома и энергетических показателей системы горячего водоснабжения.

Научная новизна работы:

- впервые исследованы статистические характеристики скорости ветра на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва, в результате их анализа произведено районирование территории по ветровым зонам;

- разработаны электронные таблицы по расчету выработки электроэнергии ВЭУ и определены рациональные режимы работы электроводонагревателей при энергообеспечении от ВЭУ и ЕЭВ; разработан способ управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя в качестве генератора, новизна которого подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение; разработаны и исследованы конструкции аккумуляционно-проточных водонагревателей, новизна которых подтверждена двумя патентами Российской Федерации на изобретение; разработаны алгоритмы, структурные схемы системы управления горячего водоснабжения с использованием ВЭУ и ЕЭВ.

Практическая значимость работы: установлено распределение энергии ветра и оценены технические возможности в выработке энергии ВЭУ для различных ветровых зон Красноярского края, республик Хакасия и Тыва; результаты расчетно-теоретических исследований в виде электронных таблиц «Excel», графиков и математических (статистических) моделей по выравниванию эмпирических распределений скоростей ветра, расчету выработки и себестоимости электроэнергии ветроэнергетической установкой в зависимости от ветровой зоны используются при проектировании энергоснабжения сельскохозяйственных объектов в Красноярском крае, республиках Хакасия и Тыва.

Реализация и внедрение результатов работы: по результатам исследований разработаны методические рекомендации «Применение ветроэнергетических установок для горячего водоснабжения усадебных домов в районах Красноярского края, республик Хакасия и Тыва», которые приняты к внедрению краевым центром энергоресурсосбережения; разработанный опытный образец системы горячего водоснабжения успешно используется для горячего водоснабжения коттеджа в п. Манский, Красноярского края; разработанные электронные таблицы по расчету выработки электроэнергии ВЭУ и определению себестоимости 1 кВт'ч произведенной электроэнергии внедрены в учебный процесс студентов энерготехнологического факультета КрасГАУ по дисциплине «Гидроветроэнергетические установки»;

Апробация. Результаты работы и исследований доложены и одобрены:

- на научной конференции АГУ (г. Благовещенск, 1998);

- на научной конференции ЧГАУ (г. Челябинск, 2000);

- на научно-практической конференции «Энергосбережение: проблемы и перспективы» (г. Красноярск, 2000);

- на межрегиональном фестивале студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Красноярск, 2000);

- на ежегодных научных конференциях КрасГАУ (1999 - 2003);

- на региональной студенческой - научной конференции КрасГАУ «Красноярский край: освоение, развитие, перспективы» (г. Красноярск, 2003).

На защиту выносятся:

- результаты исследования - ветроэнергетических ресурсов Красноярского края, республик Хакасия и Тыва;

- структурная блок-схема системы автоматического управления аккумуляционно-проточным водонагревателем от единого ВЭУ и ЕЭВ;

- алгоритм управления аккумуляционно-проточным водонагревателем от ВЭУ и ЕЭВ;

- способ управления ВЭУ с использованием асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора;

- конструктивные решения аккумуляционно-проточных водонагревателей горячего водоснабжения усадебного дома.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка используемых источников (123 наименования, из них 9 на иностранных языках) и 11 приложений. Диссертация изложена на 199 стр., в том числе основного текста 149 стр., включает 31 рисунок, 20 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе проведенного анализа литературных источников выявлена целесообразность широкого внедрения на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва ветроэнергетических установок для горячего водоснабжения быта на селе, которое сдерживается в связи с отсутствием недорогих и простых в обслуживании ветроэнергетических установок и достоверной оценки ветроэнергетического потенциала.

2. Разработаны электронные таблицы «Excel», по которым проведены расчеты коэффициентов четырехпараметрического уравнения Гриневича по выравниванию эмпирической плотности распределения скорости ветра для выявления групп метеостанций со схожими типами распределения скоростей ветра.

3. В результате расчета ветроэнергетического кадастра осуществлено районирование территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва по семи ветровым зонам с интервалом скорости ветра в 1 м/с. Районирование осуществлено на основе восьмисрочных наблюдений за скоростью ветра по 61-й и средних скоростей ветра по 179-и метеорологическим станциям рассматриваемых районов.

4. По семи ветровым зонам рассматриваемой территории, определены потенциальные ветроэнергетические ресурсы, которые при л переходе от первой к седьмой ветровой зоне изменяются от 21,852 ГДж/м до 1,104 ГДж/м2.

5. Технические ветроэнергетические ресурсы в зависимости от конструктивных особенностей ВЭУ при переходе от первой ветровой зоны к

2 2 седьмой изменяются от 5,945 ГДж/м до 0,279 ГДж/м , а удельная мощность ветра, приходящая на единицу площади поперечного сечения воздушного потока, изменяется от 682 до 35 Вт/м .

6. Эффективными при использовании ВЭУ для горячего водоснабжения усадебных домов являются первые четыре ветровые зоны, из семи рассмотренных, в которых средний коэффициент использования установленной мощности превышает 0,25. В остальных ветровых зонах неэффективно использовать ветроэлектрические установки.

7. Определена возможность использования в качестве генератора ветроэнергетической установки асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя с конденсаторным возбуждением, в связи с низкими требованиями к качеству электроэнергии для установок горячего водоснабжения.

8. Использование разработанных аккумуляционно-проточных водонагревателей для горячего водоснабжения жилых домов позволяет снизить установленную мощность системы горячего водоснабжения по сравнению с применением проточных водонагревателей в 5,86 раза, уровень комфортности при этом снижается только на время запуска системы ГВС в эксплуатацию.

9. Использование асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора ВЭУ в ветровых зонах с коэффициентом использования установленной мощности ВЭУ не менее 25 %, работающего по предложенному в работе алгоритму, позволяет за счет увеличения диапазона рабочих частот вращения генератора увеличить выработку электроэнергии на 8-14 %, по сравнению с асинхронными генераторами,

10. Разработанные структурная схема и алгоритм управления аккумуляционно-проточным водонагревателем при энергообеспечении его от ВЭУ и от ЕЭВ при дифференцированном учете электроэнергии позволяют осуществлять наиболее экономичный нагрев воды в зависимости от скорости ветра и тарифа на электроэнергию.

11. Разработанная и изготовленная экспериментальная установка для моделирования режимов работы ВЭУ в соответствии с требуемым алгоритмом, после проведения серии опытов, показала работоспособность асинхронного полюсопереключаемого электродвигателя с конденсаторным возбуждением в качестве генератора.

12. Применение асинхронного полюсопереключаемого двигателя в качестве генератора ВЭУ позволяет увеличить выработку электроэнергии в первых трех ветровых зонах от 8 до 14 %, что приводит к снижению себестоимости электроэнергии от 6,4 до 12,1 % по сравнению с асинхронным генератором.

13. Определено, что себестоимость электроэнергии, произведенной ДЭС, составляет 11 центов США, а произведенная ВЭУ в первой, второй и третьей ветровых зонах - от 1,3 до 7,7 центов США, в четвертой -себестоимость соизмерима ДЭС, а в остальных зонах — выше. Разработанные электронные таблицы по расчету себестоимости электроэнергии от ВЭУ и ДЭС внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Гидроветроэнергетические установки».

1. Анализ ветроэнергетического кадастра Новосибирской области с целью определения рациональных областей использования энергии ветра / Е.Г. Порсев, Ю.С. Меновщиков // Науч.-техн. бюл. СО ВАСХНИЛ. 1986. - №39. -С. 3-12.

2. А.с. 588610 СССР. Способ управления автономным асинхронным генератором с короткозамкнутым ротором // Костырев М.Л. и др. Опубл. 1978.

3. Бастрон А.В., Костюченко Л.П., Кунгс Я.А. Об использовании устройств ограничения мощности у сельских потребителей // Энергетик. — 1998.-№7.-С. 25-27.

4. Борисенко М.М., Заварина М.В. Вертикальные профили скоростей ветра по измерениям на высотных мачтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — С. 1120.

5. Бояр-Сизонович Н.И. и др. К вопросу исследования системы регулирования автономного асинхронного генератора // Электромашиностроение и оборудование. Киев.: - Техника, Вып. 16, — 1973. С. 82-87.

6. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины: В 2-х ч. Ч. 1: Учеб. для электротехн. спец. вузов. — 2-е изд. перераб. и доп. /Д.Э. Брускин, А.Е. Зохорович, B.C. Хвостов. — М.: Высш. шк., 1987. — 319 с.

7. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. 496 с.

8. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та., 1991. — 343 с.

9. Ветроэнергетика: Пер. с англ. / Под ред. Я.И. Шефтера, М.: Энергоатомиздат, 1982.— 271 с.

10. Ветер в пограничном слое атмосферы над территорией СССР. Сибирь и Дальний восток. — М.: Гидрометеоиздат, 1973.

11. Вертикально-осевая ветроустановка мощностью 20 кВт /Нетрадиционная энергетика // Энергетик. №10. — 1997. С. 14-16.

12. Водонагревательная техника от STIEBEL ELTRON // АВОК. 2000. -№3.-С. 88-89.

13. Волыианик В.В. и др. Использование энергии ветра, океанических волн и течений // Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ, 1983. - 100 с.

14. Гатаулин A.M. Издержки производства сельского хозяйства. Методология измерения и пути снижения. — М.: Экономика, 1983.

15. Голоднов Ю.М., Пиковский А.В. Генераторы для ветровых, малых гидравлических и приливных электростанций // Итоги науки и техники. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. — М.: ВИНИТИ. Сер. 1992.-№3.-С. 1-9.

16. Гриневич Г. А. Опыт разработки элементов малого ветроэнергетического кадастра Средней Азии и Казахстана. — Ташкент: Изд-во АН УзССР, 1952.- 151 с.

17. Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М.: Аспект Пресс, 1995. - 223 с.

18. Денисенко Г.И. Возобновляемые источники энергии. — Киев: Выща шк. Изд-во при Киев, ун-те. — 1983. — 167 с.

19. Джендубаев А.-З. Р. Автономный асинхронный генератор с двумя обмотками статора и конденсаторным самовозбуждением: Дис. канд. техн.наук.-М.: 1991.

20. Дубенский А.А. Проектирование электрических машин летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 1976.

21. Доброхотов С.Н. и др. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Проблемы и перспективы // Теплоэнергетика.— 1996. №5. — С. 2-9.

22. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистической обработки результатов исследований). — Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1979. - 416 с.

23. Дьяков А.Ф., Перминов Э.М., Шакарян Ю.Г. Ветроэнергетика

24. России. Состояние и перспективы развития. М.: Изд-во МЭИ, 1996. - 220 с.

25. EXCEL для windows 95 в подлиннике: Пер. с англ. СПб.: ВНУ -Санкт Петербург, 1996. - 1056 с.

26. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л., Степанов В.П. Методы вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических нагрузок потребителей. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 271 с.

27. Золотогоров В.Г. Инвестиционное проектирование: Учеб. пособие. -Минск: ИП «Экоперспектива», 1998. — 463 с.

28. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И.Р. Использование энергии ветра в районах севера: Состояние, условие эффективности, перспективы. — Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. 208 с.

29. Зубарев В.В., Проблема использования энергии ветра для электрификации. М.: Информэлектро, 1980. — 52 с.

30. Иваново-Смоленский А.В. Электрические машины. — М.: Энергия, 1980.-928 с.

31. Каталог. Оборудование для использования нетрадиционных источников энергии, — М.: 1990.

32. Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: Агропромиздат, 1991. — 96 с.

33. Климат Красноярска / Под ред. Ц.А. Швер, А.С. Герасимовой. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982. — 236 с.

34. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 560 с.

35. Кобяк П.Р., Чебодаев А.В., Бастрон А.В. Энергосберегающие технологии горячего водоснабжения усадебных домов (коттеджей) // Молодежь и наука — третье тысячелетие: Сборник мат-лов Межрегион, фест. студ., асп. и мол. уч. Красноярск, 2000. - С. 114-116.

36. Колодин М.В. Методика выравнивания эмпирических распределений скоростей ветра на основе уравнения Гудрича // Методы разработкиветроэнергетического кадастра. М.: Изд-во АН СССР, 1963. - С. 85-106.

37. Колодин М.В. Типизация режимов повторяемости скоростей ветра в Туркменской ССР. Изв. Ан ТуркССР // Сер. техн. наук. - 1960, - №6.

38. Кузнецов А. Система автоматического управления выходными параметрами ветроэлектрической установки / Одес. политехи, ин-т. — Одесса, — 1987. С. 11.

39. Лабунцов Б.А. и др. Автономные тиристорные инверторы. -М.: Энергия, 1987.

40. Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-272 с.

41. Лищенко А.И. и др. Системы возбуждения и автоматического регулирования напряжения автономного асинхронного генератора. — Киев, 1978.-50 с.

42. Марченко О.В., Соломин С.В. Оптимизация автономных ветродизельных систем энергоснабжения // Электрические станции. — 1996. -№10. -С. 41-45.

43. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. Мин-во. экон. РФ. — М.: Экономика, 1999.

44. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 1994.

45. Методы разработки ветроэнергетического кадастра. — М.: — Изд-во АН СССР, 1963.-196 с.

46. Михайлов В.А., Костюков И.Ю., Капля П.Г., Перфилов О.Л. Вертикально-осевая ветроустановка мощностью 20 кВт// Энергетик. 1997. -№10.-С. 14-16.

47. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. для электротехн. спец. техн. М.: Высш. шк., 1991. - 430 с.

48. Мурадян А.Е., Конечный В.П., Расстригин В.П. и др. Рекомендации перевода потребителей на дифференцированные по времени суток тарифы на электроэнергию. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2001. - 28 с.

49. Назаров Г.И., Олейник Н.П., Фоменков А.П., Юровский И.М. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: «Колос», 1972. — 446 с.

50. Найфельд М.Р. Заземление и защитные меры безопасности. — М.-Л.: Энергия, 1965.-288 с.

51. Новожилов М.А., Соломин С.В. Выбор параметров ветроэнергетической установки // Электрические станции. — 1994. — №3.

52. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Наука, 1979. — 270 с.

53. Оганезов А.Н. К вопросу разработки ветроэнергетического кадастра БССР // Методы разработки ветроэнергетического кадастра. — М.: Изд-во АН СССР, 1963.-С. 133-149.

54. Оптимизация автономных ветродизельных систем энергоснабжения / Нетрадиционная энергетика // Электрические станции. — №10. 1996. — С. 4145.

55. Орлов В.Л. Использование гелиоветроэнергетических установок для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей челябинской области: Дис. . канд. тенн. наук. — Челябинск, 1993.

56. Патент на изобретение № 2133375, РФ, МКИ F03 D 7/00. Способ управления ветроэнергетической установкой / Чебодаев А.В., Бастрон А.В. // Бюл. изобр. 1999. - № 20.

57. Патент на изобретение № 2187765, РФ, МКИ F24 Н 1/20. Электроводонагреватель / Бастрон А.В., Кобяк П.Р., Чебодаев А.В. // Бюл. изобр. 2002. - № 23.

58. Патент на изобретение № 2190166, РФ, МКИ F24 Н 1/20. Электроводонагреватель / Бастрон А.В., Кобяк П.Р., Чебодаев А.В. // Бюл. изобр. 2002. - № 27.

59. Перминов Э.М. Возрождение ветроэнергетики в России // Энергетик. 1995. - №9. - С. 7-8.

60. Перминов Э.М. Научно-техническое совещание по проблемам и перспективам развития нетрадиционной электроэнергетики // Энергетик. — 1994. — №1. — С. 30-31.

61. Перминов Э.М. Проблемы развития ветроэнергетики // Электрические станции. — 1993.

62. Перминов Э.М. Развитие ветроэнергетики // Энергетик. — 1993. — № 9.-С. 2-6.

63. Рекомендации по определению климатических характеристик ветроэнергетических ресурсов. JL: Гидрометеоиздат, 1989. - 80 с.

64. Руденко В. С. и др. Преобразовательная техника. — Киев. Выща шк.,1978.

65. Сидоров В.И. и др. Об использовании энергетических ресурсов // Изд-во АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. - №3. - С. 73-82.

66. Системы тепло-водоснабжения и канализации. Каталог оборудования / ВПО «Промышленное оборудование». — Красноярск, 2000, — 98 с.

67. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий /

68. Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

69. Справочник по климату СССР. Вып. 1. Ч. 3. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. 1965. - 306 с.

70. Справочник по климату СССР. Вып. 3. Ч. 3. Ветер. — JL: Гидрометеоиздат. 1966.-271 с.

71. Справочник по климату СССР. Вып. 21. Красноярский край и Тувинская АССР. Ч.З. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. - 1967. - 354 с.

72. Справочник по климату СССР. Вып. 23. Ветер. JL: Гидрометеоиздат. 1968.

73. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под. общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. М.: Энегоатомиздат, 1988. — Т. 1 — 456 с.

74. Суслин В.Н. Самовозбуждающийся асинхронный генератор в системе переменной скорости стабильной частоты // Судовые силовые установки: Тр. ГИИВГА, Вып. 69. М., 1969.

75. Суслов М.В., Нор П.П. Моделирование режимов работы генератора ветроэнергетической установки // Молодежь и наука в новом тысячелетии: Мат. студ. фест. / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2001. - С. 107-108.

76. Таран В.В. Основные тенденции использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в продовольственных комплексах зарубежных стран. — М.: ВНИИТЭИ агропром, 1990. — 60 с.

77. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. — М.: Энергоатомиздат, 1990.— 391 с.

78. Тверитин А.В. Использование ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве. М.: ВНИИТЭИСХ, 1985. - 59 с.

79. Титаренко Г. Visual Basic 6.0. Киев.: Изд. гр. BHV, 2001. - 416 с.

80. Торопцев Н.Д. Авиационные асинхронные генераторы. — М., Транспорт, 1970, 204 с.

81. Усаковский В.М. Возобновляющиеся источники энергии. — М.: Россельхозиздат, 1986. — 126 с.

82. Чебодаев А.В., Бастрон А.В. Районирование Красноярского края,республик Хакасия и Тыва по ветровым зонам // Промышленная энергетика, -№8,-2002.-С 48-52.

83. Чебодаев А.В., Михеева Н.Б. Технико-экономическое сравнение автономных ветроэлектрических и дизельных систем энергообеспечения в условиях Красноярского края // Сб. научн. тр. 4.1 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. -Красноярск, 2000. С. 36-41.

84. Чебодаев А.В., Бастрон А.В., Кобяк П.Р. (КрасГАУ). Энергообеспечение поселка коттеджей с единым энергетическим вводом. // Материалы студенческого фестиваля. Молодежь и наука — в новом тысячелетии, Красноярск, 2000 г.

85. Чебодаев А.В., Бастрон А.В., Кобяк П.Р., (КрасГАУ). Аккумуляционно-проточные водонагреватели для горячего водоснабжения коттеджей.// Красноярск. Энергосбережение: проблемы и перспективы. Научно-практическая конференция 16-17 ноября 2000 г.

86. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1984.

87. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. — М.: Энергоатомиздат, 1983.-201 с.

88. Шефтер Я.И., Рожденственокий И.В. Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты. — М., Колос, 1967. — 376 с.

89. Экономика: Учеб. / Под ред. А.С. Булатова. М.: БЕК, 1995. - 632 с.

90. Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве // Науч. тр. Т.81. М.: ВИЭСХ, 1994.

91. Asynhron-generatoren fur windkraftanlagen // TAB: Techn. Bau. 1986. №12.-856 p.

92. Bichler V. Synchronous generators with active damping for wind energy-power stations // EWEC. 1984. Hamburg. - P. 567-572.

93. Carlson 0., Hylander J., Tsiolis S. Variable speed AC generators applied in WECS. EWEC. 1986. №1, - P. 685-690.

94. Dautz G. Technische und Wirtschaftliche Bilanz eines Windparks. //

95. SONNENENERG. UND Warmetechn. 1993. - №1. - P. 26-28.

96. Hausen K., Pedersen В., Fye S. Evaluation of test results and operation experience the 60 M/2MW // TJAEREBORG Wind Turbine. EWEC. 1989. Part II. -P. 582-586.

97. Javid S„ Murdoch A„ Winkelman J. Proc. 20th IEEE Conf. Decis. and Contr. inch Symp. Adapt. Processes // San Diego, Calif., Dec. 16, 1981, №1-3. — New York, N.Y., 1981. P. 451-457.

98. Mays 1., Clare R. The UK vertical axis wind turbine programme experiences and initial results // EWEC. 1986. -№1. Sec. A 15. P. 173-178.

99. Warren J., White C., Haines R. Performance monitoring of the LSI 3MW WIND TURBINE ON ORKNEY // EWEC. 1989, Part 11. P. 558-562.