автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Исследование эффективности использования комбинированных энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии

На правах рукописи

Доропшн Александр Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

05.14.08 - энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

1 7 НОН 2011

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

005002108

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджета

образовательном учреждении высшего профессионального образован]

национальном исследовательском университете «МЭИ» на кафед; «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Виссарионов Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гулиа Нурбей Владимирович

Ведущая организация: ООО «Корпорация «Русский сверхпроводник»

Защита состоится «2» декабря 2011 г. в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного Совета Д 212.125.03 в МЭИ по адресу: 111250 г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17 в аудитории Г 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан: "_2011 года

кандидат технических наук, доцент / юхов Игорь Иванович

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.Г. Бердник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Развитие науки и техники, а главное самосознание человечества сегодня достигли уровня, когда получение энергии определятся не только экономической целесообразностью, а также рядом других факторов, наиболее значимыми из которых являются: экологический, социальный и факторы связанные с перспективой развития человечества и энергетической безопасностью. В таком контексте повышенный интерес к использованию возобновляемых источников энергии (НИЛ) очевиден, даже, несмотря на более высокую стоимость по сравнению с традиционной энергетикой на сегодняшний день. При этом они имеют существенные преимущества с точки зрения экологии и социальной значимости. Существенное развитие возобновляемые источники энергии получили в странах с ограниченной ресурсной базой, чья энергетическая безопасность напрямую зависит от поставок энергоносителей (в первую очередь нефти и газа) из других стран. К таким странам можно отнести США, Китай, Японию, страны Евросоюза, Австралию. Первым и достаточно серьезным сигналом для таких стран был энергетический кризис 1973 года, когда страны ОПЕК по политическим мотивам резко снизили объемы добычи нефти, что привело к повышению ее стоимости в четыре раза с 3-х до 12 долларов США за баррель. Зависимость от ввозимых энергоносителей делала заложниками страны Европы в период политического кризиса в Украине, являющейся транзитной страной российского газа. Поэтому неудивительно, что в области возобновляемой энергетики они занимают одно из лидирующих положений в мире. Вследствие определенных особенностей развития Евросоюза, основная часть установок работающих на основе возобновляемых источников энергии подключены к централизованной системе электроснабжения.

Что касается России, то, в отличие от Европы она имеет достаточный запас энергоносителей, чтобы обеспечить свои энергетические потребности. Однако данный фактор не означает, что развитие возобновляемой энергетики в нашей стране является второстепенной задачей. Как известно, только 1/3 территории России «подключена» к объединенной энергетической системе. Следовательно, более 20-25 млн. человек проживающих на остальной части вынуждены использовать автономные системы энергообеспечения. К этой категории потребителей можно отнести и тех, кто подключен на конце тупиковой электрической сети. Как правило, для энергообеспечения таких потребителей используются бензиновые или дизельные генераторы, которые, в условиях российской действительности не всегда являются надежным и экономически приемлемым источником электрической энергии. Например, стоимость электроэнергии полученной дизельной электрической станцией (ДЭС) на о. Соловки составляет 27 руб/кВт*ч. В некоторых регионах стоимость одного кВт*ч полученного от ДЭС может доходить до 100 рублей и более (мыс Сеть-Наволок, Кольский полуостров). Такая высокая стоимость на электрическую и на тепловую энергию связана с необходимостью доставки органического топлива на

значительное расстояние в труднодоступные районы. В таком контексте использование возобновляемой энергии в России имеет свои, весьма большие, перспективы. В связи с этим вышло распоряжением Правительства РФ от 8 января 2009 г. N 1-р «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 г»

Мировой опыт освоения ресурсов ВИЭ показывает, что использование только одного вида ВИЭ в системах энергоснабжения автономных потребителей не всегда позволяет обеспечить надежное и бесперебойное энергоснабжение из-за физических особенностей самих ВИЭ. Как правило, энергообеспечение автономного потребителя за счет ВИЭ стараются обеспечить путем комбинации разных видов первичной и вторичной энергии в так называемых энергокомплексах (ЭК). В их состав, обычно, входят как энергоустановки на базе ВИЭ, так и дизельные (бензиновые) энергоустановки (ДЭУ, БЭУ), а также разного вида системы аккумуляции энергии. Крайне усложняется сама система проектирования параметров и режимов ЭК на базе ВИЭ, что требует использование очень развитого информационного, математического и программного обеспечения для решения задачи финансово-экономического обоснования проектируемых ЭК в условиях России, где рыночные отношения находятся только на стадии своего становления и имеется очень много случайных и неопределенных, по своей сути, факторов, которые влияют на эффективность самих ЭК на базе ВИЭ. Весьма сложной, но весьма актуальной задачей становится проблема создания современного специального математического обеспечения по обоснованию проектов ЭК на базе ВИЭ работающих в системах энергоснабжения многочисленных автономных потребителей России.

Автономный энергетический комплекс должен обеспечить надежное электро- и теплоснабжение потребителя. В работе исследуется эффективность энергетического комплекса состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с применением системы аккумуляции водорода.

Цель диссертационной работы:

- разработка математического программного обеспечения и исследование параметров и режима работы энергетического комплекса (ЭК) состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельной энергоустановок, системы аккумуляции водорода на основе топливных элементов для автономного потребителя.

Основные задачи исследований.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

I. Выполнить анализ на основе печатных источников и ресурсов интернета состояния ветровой энергетики, состояния водородной энергетики, теплонасосных

установок (ТНУ), существующих ЭК, состоящих из ветровых и дизельных (бензиновых) энергегических установок,

2. Разработать методику обоснования параметров и режима работы ЭК на основе ветровых, дизельных, теплонасосных энергоустановок с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов (ТЭ).

3. Для проведения исследовательских работ по разработанной методике создать программное обеспечение в среде Microsoft Excel с использованием методов динамического программирования б срсдс Visual Basic ¿\pplicaticn предназначенное для определения оптимальных параметров ЭК для энергоснабжения автономного потребителя.

4. С помощью разработанной методики и программы получить и проанализировать результаты технико-экономического обоснования с учетом различных сценариев изменения инфляции, цен на топливо, оборудования работающего на основе ВИЭ и нескольких вариантов стоимости органического топлива для автономного объекта - автоматизированного радиотехнического поста «Сеть-Наволок» (АРТП Сеть-Наволок).

Научная новизна работы.

Результаты расчетно-теоретических исследований, представляемые к защите, являются обобщением работы автора в области обоснования состава и режимов работы ЭК на основе ветровых, дизельных, теплонасосных энергетических установок с применением системы аккумуляции водорода на основе топливных элементов.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- созданы методика и программное обеспечения для исследования режимов работы и определения состава и параметров оборудования ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера.

- проведен анализ влияния технических и экономических факторов на состав, параметры и режимы работы ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера для автономного потребителя.

- проведены исследования зон экономической целесообразности использования ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции водорода с применением топливных элементов и электролизера для различных сценариев динамики экономических факторов.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Методика обоснования параметров и режима работы ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера

2. Основные принципы работы программного обеспечения.

3. Результаты оценки технико-экономической эффективности энергокомплекса на примере автономного потребителя АРТГТ «Сеть-Наколок».

Достоверность полученных результатов и выводов в работе, обеспечивается:

1. Применением широко известных методик и подходов применяемых в научно-технических исследованиях ВИЭ;

2. Эксплуатационным опытом ветродизельного ЭК (ВДЭК) созданного для энергообеспечения автономного потребителя автоматизированного радиотехнического поста (АРТП) Сеть-Наволок в 2005 году.

Личный вклад автора заключается в разработке методики обоснования параметров и состава ЭК основанного на использовании ветровых, дизельных, теплонасосных установок с использованием аккумуляции водорода на основе топливных элементов. В создании на основе методики программного обеспечения позволяющего оптимизировать параметры и режим работы ЭК, в проведении исследований параметров, состава оборудования и режимов работы ЭК для автономного потребителя и в анализе полученных результатов.

Практическая значимость.

Нахождение оптимальных параметров ЭК, состоящего из множества элементов, представляет собой достаточно трудоемкую задачу.

Созданная методика и программное обеспечение позволяют автоматизировать процесс технико-экономического обоснования ЭК, который может состоять из ветровых, дизельных, теплонасосных установок с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов, а также определить экономически выгодные параметры ЭК для автономного потребителя с заданными координатами и технико-экономическими параметрами.

Апробация работы. Результаты выполненной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях: Шестнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в МЭИ(ТУ), Семнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в МЭИ(ТУ), Международная школа-семинар молодых учены и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» в МЭИ(ТУ), Седьмая всероссийская научная школа «Возобновляемые источники

6

энергии» в МГУ, Первая всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи: «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений» в МГСУ, II Международная Научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» в ВВЦ.

По результатам данной работы были получены следующие награды и премии:

- Почетная грамота «Победитель программа «Участник Молодежного Научно — Инновационного Конкурса» (УМНИК). Был заключен контракт сроком на 2 года на проведение НИР в области исследования энергетических комплексов на основе ВИЭ.

- Почетная грамота «Победитель программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» (УМНИК) (номинация «УМНИК-Сколковец»);

- Диплом победителя конкурса «Кадровый резерв молодых ученых и специалистов Фонда «Сколково» от 15 марта 2011 г;

Диплом за лучший доклад на II Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях»;

- Диплом Лауреата Всероссийского конкурса «Студены, аспиранты и молодые ученые - малому наукоемкому бизнесу - «Ползуновские гранты»;

Диплом победителя первого тура конкурса «Инженерное искусство молодых» в номинации «Возобновляемые источники энергии».

Результаты диссертационной работы были использованы в ходе исследований и расчетов проводимых ООО Корпорация «Русский Сверхпроводник». Получен акт о внедрении.

Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 10 печатных работ в том числе одна статья в печатном издании рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 113 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 12 таблиц, и список используемой литературы из 134 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе рассматриваются вопросы совместной работы ветровой, дизельной, теплонасосной энергетических установок с использованием систем аккумуляции водорода на основе электролизеров и топливных элементов. Основное внимание уделяется задаче выбора оптимального состава энергетического оборудования для элекгро и теплоснабжения автономного потребителя. Данная задача решается с помощью математических моделей и алгоритмов с применением метода динамического программирования. Для оптимизации проведения расчетов на основе

разработанных алгоритмов было создано программное обеспечение. Данная методика исследования параметров и режимов работы энергетиечекого комплекса подкрепляется примером расчета для конкретного потребителя - автономного радиотехнического поста.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, приведены положения, выносимые на защиту, дана оценка новизны и практической значимости полученных результатов, а также изложено содержание работы.

В первой главе «Анализ современного состояния ветровой, низкопотенциальной, водородной энергетики и энергетических комплексов на их основе» рассмотрено современное состояние ветровой, низкопотенциальной геотермальной и водородной энергетики, а также современных энергетических комплексов на их основе.

В области исследования и применения энергии ветра можно отметить следующих отечественных ученых и специалистов: Безруких П.П., Бутузов В.А., Васильев Ю.С., Виссарионов В.И., Воейков А.И., Ганага C.B., Дробышев А.Д., Дьяков А.Ф., Елистратов В.В., Каргиев В.М., Леженин A.A., Малинин Н.К., Могиленко A.B., Николаев В.Г., Перминов Э.М., Попель О.С., Пугачев Р.В., Сидоренко Г.И., Соловьев A.A., Стадник В.В., Тгохов И.И., Харитонов В.П., Цгоев P.C., Шакарян Ю.Г. Шефтер Я.И. и др.

Вопросы использования низкопотенциального тепла для теплообеспечения потребителя с помощью ТНУ были подробно исследованы следующими учеными: Амерханов P.A., Баранов А. В., Богданов А. Б., Васильев Г.П., Везиршивили О. Ш., Жила В.А., Калинин М.И., Калнинь И. М., Котыхов H. Н., Кузнецов М.В., Лапир М.

A., Лисеев II. Г., Лукин А. И., Маркевич Ю.Н., Мартынов А. В., Меладзе Н. В., Петин Ю. М., Проценте В. П., Пустовалов С. Б., Разумовский А. В., Фролов В.П., Чаховский

B. М., Шамухин А. С., Шелгинский АЛ., Шильдкрет В. М., Щилкин Н. В. И др.

Огромный вклад в исследование и практическое применение водородных технологий внесли: Бадовский В.В., Клименко А. В., Коровин Н.В., Кулишов A.B., Малышенко С.П., Нефедкип С.И., Патрикеев Ю.Б., Филянд Ю.М., Шпильрайн Э.Э. и

др.

Можно отметить ряд ученых и специалистов, работы которых связаны с применением новых и возобновляемых источников энергии, в том числе описанных выше: Александровский А.Ю., Борисенко М.М., Гулиа Н.В., Дерюгина Г.В., Дудченко Л.Н., Зангиев Т.Т., Копылов А.Е., Кузнецова В. А., Кудряшов Ю.И., Мисриханов М.Ш., Муравьев O.A., Симанков B.C., Стребков Д.С., Тягунов М.Г. и др.

Лидерами в области использования возобновляемых источников энергии традиционно признаются США, страны Европы, Япония и Китай. Экономики этих стран существенно зависят от импорта органического топлива, вследствие чего использование альтернативных источников энергии достаточно серьезно

поддерживается на государственном уровне. Именно по этой причине множество ученых вовлечены в исследования в области ВИЗ, среди которых можно отметить: Альдо Да Роса., Бартон Т., Бернер М.А., Геронемус В.И., Дануши М., Дженкинс Н., Йорино Н., Китагава М., Клир Г.Р., Кьямер Дж. Руф, Ланд Джон В., Леттенмэер Т., Мукунд Р. Патэл, Поор Р., Риад Б. Чедид, Сангалли А., Смит Ф.Л., Стоддард Ф„ Твайделл Дж., Уэйр А., Шарп Д., а также ряд других ученых и исследователей.

Ветроэнергетика является одним из наиболее быстро растущих секторов чнепгеюти в том числе в сектопе возобновляемых источников. За последние 10 лет средние темпы роста мировой установленной мощности ВЭУ равнялись примерно 29% в год.

Странами-лидерами по установленной мощности ВЭУ являются США, Германия, Китай. Испания, Индия и Дания.

Рынок крупнейших производителей ВЭУ сосредоточен на базе мощностей 10 зарубежных компаний машиностроения, таких как Vestas, Siemens, Enercon, General Electric и др.

В работе рассмотрены понятия валового, технического, ограниченного и экологического потенциалов.

В России, в отличие от многих как развитых, так и развивающихся стран, использование ветроэнергетики носит весьма «умеренный» характер как по показателю установленной мощности (немногим более 17 МВт), так и по темпам развития сектора. Доля выработки электроэнергии с помощью ВЭУ в России составляет менее 0,01% от общей выработки (в Дании этот показатель более 24%).

Потенциал генерации электроэнергии с использованием энергии ветра на территории России оценивается в 80000 млрд. кВт/ч в год. Технический потенциал сопоставим по величине с совокупным и составляет 6218 млрд. кВт/ч в год. Средняя стоимость строительства ВЭУ в России оценена в 1700 $/кВт.

По прогнозам Мирового энергетического Комитета (МИРЭК) к 2020 г. в развитых странах до 75 % тепла для отопления и горячего водоснабжения будет обеспечиваться ТНУ. Если в 1972 г. в мире работало около 100 тыс. ТНУ, то сегодня - около 40 млн. Тепловая мощность ТНУ в мире даже по минимальным оценкам составляет около 250 ГВт при годовой выработке тепла в 1 млрд. Гкалл, что соответствует вытеснению органического топлива до 80 млн. тонн условного топлива (т.у.т.).

В системах теплоснабжения мира сегодня широко распространены парокомпрессорные ТНУ мощностью до 0,5 МВт с поршневыми компрессорами. Имеют место также винтовые ТНУ тепловой мощностью до 9 МВт и турбокомпрессорные - более 9 МВт. В настоящее время в мире работают более 18 млн. ТНУ большей мощности.

На сегодняшний день накоплен более чем 30 летний опыт в применении водорода в энергетике. Созданы опытные образцы автомобилей, которые в качестве топлива используют водород. Развивается рынок топливных элементов, стоимость

которых имеет устойчивую тенденцию к снижению и массовому внедрению. Созданы ЭК использующие систему аккумуляции водорода.

Применение топливных элементов считается наиболее перспективным. Получение электроэнергии происходит высоким КПД (50-80% против 20-35% при сжигании водорода в переделанных дизельных генераторах). Однако, стоимость самих топливных элементов остается достаточно высокой.

Наиболее изученными и надежными комплексами являются ветродизельные энергетические комплексы (ВДГЖ). Подобные комплексы эксплуатируются ВО многих странах мира и являются надежным источником электрической энергии для тысяч автономных потребителей.

В 2001-2002 гг. на мысе Обсервация (Чукотский автономный округ) предприятием «Ветроэн» совместно с ООО Фирма «ВИЭН» и с ГКБ «Южный» была построена первая на крайнем северо-востоке России ветродизельная станция, в состав которой вошли 10 ветроагрегатов АВЭ-250СН. ВЭС предназначена для работы параллельно с ДЭС поселков Шахтерский и Угольные Копи.

Первый положительный опыт промышленной эксплуатации ветродизельной станции в России наглядно показывает преимущества такой системы электроснабжения: существенную (до 50%) экономию дизельного топлива, и что особенно важно, быструю окупаемость капитальных вложений (3 - 4года).

Себестоимость энергии комплекса зависит главным образом от ветрового потенциала и может колебаться от 2,5руб/кВт*ч до 1 руб/кВт*ч.

Ввод ВДЭК под ключ осуществляется за 1,5-2 года (в том числе ветромониторинг 1год). Удельные капитальные вложения на 1 кВт установленной мощности составляют 1,9 тыс. Евро.

Альтернативой ВДЭК является использование водородных технологий. Во время, когда выработка энергии на ВЭС превышает нагрузку потребителя, то, используя избыточную энергию с помощью электролизера можно получать водород. Этот водород можно эффективно использовать во время штиля или слабого ветра, С помощью топливных элементов или незначительно переделанных ДЭУ из водорода можно получать электроэнергию для покрытия нагрузки потребителя.

Подобные энергетические комплексы уже созданы и успешно эксплуатируются в США, Канаде, Австралии и Дании.

Вторая глава описывает постановку задачи. Территорию России условно можно разделить на зону централизованного и зону децентрализованного энергоснабжения. Зона децентрализованного энергоснабжения составляет примерно две третьих всей территории России, где по разным оценкам проживает от 20 до 25 миллионов человек.

ЭК должен обеспечить надежную и бесперебойную работу системы энергоснабжения в целом. Для этого, в зависимости от типа и категории потребителей, в системе энергоснабжения необходимо предусмотреть

соответствующие источники энергии, которые должны сглаживать непостоянство отдачи мощности ВЭУ во времени, в том числе и источники бесперебойного питания.

Принципиальная схема ЭК на основе ветровой, дизельной, теплонасосной установок и системы аккумуляции водорода на основе ТЭ показана на рисунке 1.

Рассматривается

автономный потребитель в расчетной точке А с координатами <р° - по широте и у/0- по

оя ттатптга пчагЬтлги

—--------- -1—г - ----

Рисунок 1. Принципиальная схема ЭК на основе ветровой, дизельной, теплонасосной установок и системы аккумулирования водорода._

почасового потребления тепловой и электрической энергии во времени, т.е. <2, и ¥¿=1,2...п на расчетном периоде времени (1)

¿=1

(1)

Где Д^ = 1ч.

Эти графики нагрузки должны быть покрыты за счет использования ВЭУ; системы получения Н2 и 02, которые аккумулируются и далее используются в топливных элементах (ТЭ) для получения электроэнергии, а также сопутствующие им устройства; ТНУ и ДЭУ или БЭУ, для которых задаются необходимые технико-экономические параметры и характеристики, соответствующее специальное информационное обеспечение.

В том числе по ВЭУ: тип ВЭУ с установленной мощностью - ЛГд^(кВт), высотой башни - Нв(м), энергетической характеристикой - Июу(у) (х? - скорость ветра), стоимость ВЭУ с учетом ее доставки, монтажа и эксплуатации за заданный срок жизни ВЭУ, среднечасовые скорости ветра, У(<4 = 1,2 ...п в т А(ф°,у°), рассчитанные с учетом шероховатости местности в т. А(ф°,у°), «розы» ветров с заданной шероховатостью по румбам «розы» ветров для высоты башни ВЭУ - Я6(м).

Требуется найти оптимальные типы и число основных элементов рассматриваемого ЭК с целью обеспечения минимума приведенных затрат за рассматриваемый расчетный период времени Т = ^ — т.е:

?дэу(бэу) -»лип, (2)

приведенные затраты для ВЭУ, ТЭ, системы

аккумуляции водорода, ТНУ, ДЭУ(БЭУ).

при учете следующих условий и ограничений:

ЗТ(Г) = ЗТЭУ + + 32с + з&у + Зд*

г&р ппр ъпр ппр опр гд* ¿вэу, зтэ* лоте» 3тну' здэу{бэу)

IУст л. Ыуст <тэ ч" "дэу{бэу)-

и

где Ртах — максимальная нагрузка потребителя, ^¿'э™,Щ™,Мдэу(яэу) -установленная мощность ВЭУ, ТЭ, ДЭУ(БЭУ);

= йЮу№д + Мы + %>удоу)£- (4)

Где Р, - нагрузка потребителя в ьм часу, Йвэп(&д> Мтэь Мдэу(бэуц ~ мощности вырабатываемые ВЭУ, ТЭ, ДЭУ в ¡-м часу. Явэп = Нвэп&й-

О < V, < Ътах. (6)

О < ЩЭУ1 < кЪ

0<НТЭ1<М^. ^ (8)

НдЭУ(БЭУ) — МдЭУ(СЭУ) - Мдэу- ^

#га = (10)

О < 7Нг(//га(0) < . (11)

УИгО-) = $тУНг{Ывэу{ф(, (12)

где УНг (нм3) - объем запасенного водорода.

При этом в (2.3) следует также учесть и принятое число основных расчетных элементов ЭК, а также капвложения и издержки в них, цикличность ремонтов и сроки их жизни.

Анализ рассмотренной задачи позволяет классифицировать ее как многофакторную, целочисленную с учетом уравнений связи типа (3), ограничений типа неравенства (6, 7, 8, 11), интегрального ограничения типа (12) и нелинейных связей типа (5). Подобные задачи могут быть как одно- так и много экстремальными, что требует использование для их решения глобальных методов поиска в математическом программировании.

Исходные данные:

- скорость ветра (почасовые данные);

Рм(1) - электрическая нагрузка потребителя (почасовые данные);

Ртеп(() - тепловая нагрузка потребителя (почасовые либо среднесуточные данные);

В третьей главе рассмотрена методика расчета и моделирование параметров работы энергетического комплекса. Электрическая нагрузка с учетом использования ТНУ, либо электрического обогревателя в любой момент времени рассчитывается с помощью выражения (13):

|рм(0 + ~ + (Рие„( о - МТНу) ■ ги. еслиРтеп(0 - Щну > О

где: Р5дс) - электрическая нагрузка потребителя, Ртеа(0 - тепловая нагрузка потребителя, кТНУ - коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую.

В период времени, когда вырабатываемая мощность на ВЭУ(ВЭС) ЛГвэу(0 превышает нагрузку потребителя с учетом использования ТНУ, либо электрического

12

обогревателя Р'эл(0> избыточную мощность целесообразно аккумулировать. Мощность передаваемая на электролизер для получения водорода рассчитываем по выражению (14)

р. = ( ^взу(С) - Р'элСО, еСЛИ ЛГвэуЮ - Р'злСО >0

3-рА) 10,если%у(О-Р'элад<0

Производимый объем водорода можно определить по (15).

-ра I есЛиР э-рл(0 < Р?,-ра ,, ...

V Н2Ю - | рУсп . п р- ^ > ' ^

ч -» у ■ •> г* 4 ' * Г"

где: Пэ.ра - производительность электролизера (нм3/кВт-ч); - установленная мощность электролизера (кВт).

Мощность вырабатываемая ТЭ определяем по 16:

Г 0, ес.'шР'элМ - Лвзу(0 < 0 илиУ„2(0 -» О = I Ытэ,если?'3!,(г) - МВЭУ(0 > МТЭ,У„2 » 0 . (16)

Ср'элСО - ЛВзу(0,еслиЛГга > р'эл(0 - ^вэу(е) > 0,У„2 » О Используемый объем водорода при МВЭу(0 - Р'элСО < Оопределяется по (17):

= 3600000^X3(0 (17)

2 Ин2-рн24лэ

где qн2 = 120 ■ 106Дж/кг - удельная теплота сгорания водорода; рИг = 0,09 кг/нм3 - плотность водорода; 3600000 - коэффициент пересчета Дж в кВт-ч Располагаемый объем водорода в момент времени Т определяем по 3.8: т

У„2=УНгНач+ {(ГН2(0-УИ2( 0)Л. (18)

1=0

При этом необходимо учесть ограничение по запасу водорода УНгтах — Мощность вырабатываемая ДЭУ определяем по выражению (19).

ГР'элМ " МВЭу(0 " ^гМ,еслиЫДЭу > Р'эл(с) - АГвэу(0 - N'„(0 > 0 ЛГ'дэу(0 = | Ят,еааМдзу < Р'эл(0 - ЛГвэу(г) - ^'„(О • (19)

I 0,ес.7кР'зл(0 < М'ЮУ(С) - М'пй

Расход топлива вычисляется по (3.10):

8760Т

<2™,, = £ ъ.тпы'дзу{№. (20)

¡=1

Расход масла вычисляется по (3.11)

8760Т

<2мас = £ ЬмзсМ 'дэу(0Д1 . (21)

(=1

В (20) и (21) Ьтоп и 6мас - удельные расходы топлива и масла в ДЭУ.

Для определения экономической эффективности исследуемого энергетического комплекса необходимо произвести расчет затрат за долгосрочный период и сравнить его с базовым вариантом энергообеспечения за счет ДЭС за тот же период времени. Как правило, расчетный период выбирается по оборудованию, имеющему наибольший срок службы.

• Решение поставленной задачи представляется неоднозначным и трудоемким, основанным на нескольких сценариях развития мировой экономики (учитывается общая инфляция, изменение цен на топливо, изменение цен на оборудование, которое работает на основе ВИЭ).

Для получения оптимальных параметров исследуемого ЭК, необходимо произвести, а затем сравнить между собой достаточно большое количество расчетов. Чтобы автоматизировать данный процесс, было сделано специальное программное обеспечение на основе MS Excel с применением Visual Basic Application (VBA) с использованием метода динамического программирования.

В четвертой главе исследована возможность создания ЭК с определением его параметров и режима работы на базе автономного потребителя.

В качестве объекта исследований был выбран автономный потребитель -радиолокационная станция (PJIC), работающая в автономном режиме (далее - объект) которая расположена на побережье в малонаселенном районе Мурманской области.

АРТП располагается в той зоне Кольского полуострова, которая характеризуется высокими среднегодовыми значениями скорости ветра (около 8-9 м/с). Таким образом, в указанном месте имеются весьма хорошие условия для использования ВЭУ.

АП «Сеть-Наволок» имеет следующие характеристики: напряжение силовой сети равно 380В, остальной сети — 220 В. Мощность гарантированного электроснабжения составляет 7 кВт, общая максимальная мощность потребителя энергии в обычных условиях 19,78 кВт, а С учетом электропотребления на жизнеобеспечение людей — 25,78 кВт.

На данный объект топливо доставляется вертолетом, этим обусловлена его высокая цена.

Годовой разрез скорости ветра на мысе Сеть Наволок характеризуется высокими значениями скорости ветра в зимний период с сентября по март (более 10 м/с), (рисунок 2).

В качестве результатов исследования были получены данные для 27 вариантов сценариев экономического развития и 5 вариантов цен на топливо: 30; 60; 100; 200; 300 руб/л.

Ежегодно на объекте сжигается более 40т дизельного топлива. За период эксплуатации в 20 лет израсходуется примерно 800т которые обеспечат энергопотребление в размере 2,6*10бкВт-ч.

Рисунок 2 - Дифференциальная повторяемость (а) и среднемесячные значения скорости ветра (б) исследуемой площадки мыса Сеть Наволок.

Для исследуемого автономного потребителя (АРТП Сеть-Новолок) оказалось, что использование совместной работы ВЭС и ДЭС экономически оправдано при стоимости топлива в 30 руб/л и при любом сценарии изменения цен. Срок окупаемости может составлять от 1 года при пессимистическом сценарии повышения стоимости топлива и до 12 лет - при оптимистическом. Также, в условиях месторасположения объекта, достаточно эффективным оказалось использование ТНУ. ТНУ мощностью 4кВт позволяет ежегодно экономить 600 л топлива. Использование системы аккумуляции водорода имеет смысл уже при стоимости топлива в 100 руб/литр и нормальном и пессимистическом сценарии изменения цен на топливо.

В технико-экономическом обосновании на создание гибридной схемы энергообеспечения автоматического радиотехнического поста «Сеть-Наволок» с использованием ветроэнергетической установки» проведенным ООО Фирма «ВИЭН» был определен оптимальный состав ветровых агрегатов состоящий из двух установок АВЭУ-30 мощностью 30кВт каждая. Данные агрегаты были установлены на объект в 2005 году и эксплуатируются по сегодняшний день.

Исследования, проведенные с помощью программного обеспечения разработанного в ходе выполнения диссертационной работы, показали, что оптимальная установленная мощность ВЭУ, при существующем уровне цен на топливо для исследуемого объекта, составляет 60-70 кВт со сроком окупаемости в 0,4 года, что соответствует ранее проведенным расчетам и эксплуатационному опыту.

Необходимая для объекта мощность теплового насоса составляет всего 4 кВт. Данная установка позволяет дополнительно экономить до 20% топлива для ветродизельной станции.

При использовании системы аккумуляции на основе водорода возникает ряд существенных трудностей при определении оптимальных параметров энергетического комплекса. Например, если взять ряд значений установленной

15

мощности ВЭУ (например, от 20 до 80 кВт с шагом в 1 кВт) и для каждого значения рассчитать оптимальные параметры исследуемого энергетического комплекса, то 1 можно получить кривую, которая имеет несколько локальных экстремумов. То есть, решение о составе энергетического комплекса не является однозначным. Приведенная функция зависит только от одного параметра. Реальная функция имеет ряд переменных, таких как мощность электролизера, мощность топливных элементов, объем баллонов для хранения водорода. Это означает, что число локальных экстремумов значительно больше Итоговое решение ito составу энергетического комплекса можно принять руководствуясь рядом соображений. Чем ниже установленная мощность ВЭУ, ТЭ и электролизера тем ниже затраты на начальном этапе эксплуатации энергетического комплекса, однако, ежегодные издержки на органическое топливо выше и наоборот. Надежность энергетического комплекса тем ниже, чем больше последовательных элементов в системе и выше, если имеются дублирующие элементы.

Рисунок 3 отображает объем используемого за год топлива в зависимости от установленной мощности ВЭС для ВДЭК, ВДЭК с ТНУ и ЭК состоящего из ВЭС, ДЭС, ТНУ и системы аккумуляции водорода при неограниченных установленных мощностях ТЭ, электролизера, и объеме баков аккумуляторов.

N63у, кВт

—-ВатроДИЗсЛьный комплекс —-С ТНУ -4- С водородным аккумулиозанием

Рисунок 3. Расход топлива за год в зависимости от установленной мощности ВЭС для АРТП Сеть-Наволок.

На рисунках 4 и 5 представлены зависимости установленной мощности электролизера от установленной мощности ВЭУ для фиксированных значений объема

-^Уб^ООСНИ —Уб=500нм

Рисунок 4 Зависимость установленной мощности электролизера от установленной мощности ВЭУ 1гри фиксированном объеме водородохранилища.

-"РмжЯкВг --рэ^авцквт -ъ-^И^Чт

Рисунок 5 Зависимость объема водородохранилища от установленной мощности ВЭУ при фиксированной мощности электролизера.

водородохранилища при условии полного отказа от использования дизельного топлива.

Особое значение имеет вопрос хранения водорода. При решении задачи необходимо выбрать такие параметры оборудования, которые позволят использовать баллоны с минимальным объемом хранения водорода и отсутствием необходимых выбросов при переполнении баллонов. При этом должен соблюдаться баланс: объем запасенного водорода на начало года и на конец года должен быть одинаковым.

г.лтгп^птттх тт'п/ч /■»<"»г> лгаттпг*» тггшгпттр.кт.я ня пг/нгте ИЯУ.

нилиоил«, -ЛАЧУ • ~ ---------------------------- '

ДЭУ, ТНУ с системой аккумуляции водорода для автономного потребителя АРТП «Сеть-Наволок» как технически, так и экономически целесообразно. Данный комплекс позволит надежно обеспечить потребителя тепловой и электрической энергией, при минимальном использовании дорогостоящего дизельного топлива. Проведенный анализ для стоимости топлива в 300, 200, 100, 60 и 30 руб./л показал потенциальную возможность создания подобного комплекса и для других автономных потребителей, которые обладают достаточно хорошими ветровыми ресурсами и вынуждены организовывать доставку топлива малогабаритным транспортом.

17

ч

"«^МО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В работе выполнен анализ современного состояния ветровой энергетики, использования теплонасосных установок, водородной энергетики, применения энергетических комплексов на основе ветровых и дизельных энергетических установок, рассмотрены существующие ветровдородные энергетические комплексы в

Канаде и Австралии.

2. В зависимости от географического положения и построения внутренних и внешних экономических взаимоотношений каждая страна выбирает свой путь энергетического развития. Европейский союз пошел по пути создания Единой энергетической системы и, следовательно, основной вектор развития в области

применения ВИЭ - это создание крупных энергетических установок и станций, которые подключаются к энергосистеме. Особенностью США и Канады является тот фактор, что в области энергетики конкурируют ряд энергетических компаний, которые имеют свои энергетические системы и сети. Надежность такой системы несколько ниже, чем при использовании единой энергетической сета. Поэтому, экономика этих стран базируется на стремлении потребителей энергии к независимости от энергетических компаний. Этот фактор способствует активному разритию рынка систем автономного энергоснабжения, особенно основанных на использовании ВИЭ.

3. Часть потребителей энергий в России находятся в удаленных от централизованного энергоснабжения местах. Основным источником энергии для данных потребителей являются автономные ДЭУ и небольшие энергосистемы, построенные на основе ДЭС. Для части таких потребителей, как правило расположенных в условиях Крайнего Севера и на Дальнем Востоке, доставка топлива является трудоемким и дорогостоящим процессом, который можно осуществить лишь в определенный период времени года. Данные территории обладают хорошими ветровыми ресурсами, что свидетельствует о возможности применения ВЭУ.

4. В процессе выполнения диссертационной работы была разработаны методика обоснования параметров и состава ЭК на основе ветровых, дизельных, теплонасосных установок с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов.

5. На основе данной методики было создано программное обеспечение в среде Microsoft Excel с использованием методов динамического программирования в среде Visual Basic Application предназначенное для определения оптимальных параметров ЭК для энергоснабжения автономного потребителя. Данная программа позволяет проводить расчет за период времени до 20 лет и имеет следующие функциональные возможности:

5.1 Определение параметров и режимов работы оборудования следующих

комплексов:

1) Автономное энергоЪбеспечение за счет ДЭС;

2) ВЭС + ДЭС;

3) ДЭС + ТНУ;

4) ДЭС + ВЭС + ТНУ;

5) ДЭС + ВЗС + система аккумуляции водорода на основе ТЭ;

6) ДЭС + ВЭС + ТНУ + система аккумуляции водорода на основе ТЭ;

5.2 Учет прогноза динамики инфляции, цен на топливо и на оборудование,

работающее на основе ВИЭ;

5.3 Определяет время ремонта и замены основного оборудования

6. С помощью разработанных методики и программного обеспечения были получены и проанализированы результаты технико-экономического обоснования с учетом различных сценариев изменения инфляции, цен на топливо, цен на

18

оборудование, которое работает на основе ВИЭ, и несколько вариантов начальной стоимости органического топлива (30, 50, 100, 200, 300 руб/л) для автономного объекта - АРТП Ссть-Наволок. Проведенные исследования показали высокую эффективность использования ВЭУ и ТНУ для энергообеспечения объекта. ТНУ позволяет экономить объекту 15 % топлива в год. ВЭУ (при установленном мощности 40 кВт и более) - до 80% топлива в год.

7. Эффективность применения ВЭУ также подтверждается эксплуатационным

....----, Т Т~ пллЧотт.,а.,п1, , О -2А 1-11'Т 1."1 Ч." ' 1 'III

ш1ш1ш1. 1ш иплик! а. л-м^л* 1 ..... и« »

которые позволяют экономить от 75 до 82% дизельного топлива в год.

8. Использование системы аккумуляции водорода с ТЭ также представляется потенциально возможным, правда при наличии соответствующих экономических условий:

1. Высокая начальная стоимость топлива (более 60 руб/л);

2. Благоприятный сценарий экономического развития, то есть нормальный или пессимистический сценарии изменения цен на топливо- и оптимистичный и нормальный сценарии изменения стоимости оборудования работающего на основе ВИЭ.

При этом, исследуемый ЭК может работать без'потребления дизельного топлива при установленной мощности ВЭУ 30кВт и более. ■

9. Результаты проведенных исследований в области обоснования ветродизельного ЭК близки к результатам, полученным при ранее проведенных расчетах и совпадают с реальным эксплуатационным опытом. "

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Малинин Н.К. Многофакторный анализ эффективности энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии для энергообеспечения автономного потребителя./ Вестник МЭИ. 2011, №2. (Издание рекомендованное ВАК).

2. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Кузнецова В.А. «Ветроводородный энергетический комплекс для энергоснабжения потребителя». Энергосбережение - теория и практика. Труды четвертой * международной школы-семинара молодых ученых и специалистов. Москва. Издательский дом МЭИ, 2008 г. (стр. с 247 по 251).

3. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И. «Исследование эффективности энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии для энергообеспечения автономного потребителя» «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Семнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Москва, изд. МЭИ, 2011 г. (стр. с 388 по 390)

4. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., «Методические основы расчета экономических показателей системы энергоснабжения автономного

потребителя с ТНУ» «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» Шестнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Москва, изд. МЭИ, 2010 г. (стр. с 439 по 440).

5. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Кузнецова В.А. «Использование ветроводородных комплексов в России» «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Четырнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Москва, изд. МЭИ, 2008 г. (стр. с 372 по 373).

6. Допашин А.Н., Виссарионов В.И., Кузнецова В.А., «Ветроводородный энергетический комплекс для энергоснабжения автономного потребителя» «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Тринадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Москва, изд. МЭИ, 2007 г.. (стр. с 354 по 355).

7. Дорошин АЛ., Виссарионов В.И., «Анализ эффективности энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии для энергообеспечения автономного потребителя» Первая всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи: «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений». Сборник тезисов/М.: МГСУ, 2010 (стр. с 178 по183).

8. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Кузнецова В.А. «Комплексное использование возобновляемых источников энергии для энергоснабжения локального потребителя» II Международная Научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному названиях» М: МГСУ 2010г. (стр. 394-395)

9. Дорошин А.Н., Кузнецова В.А. Ветроводородный энергетический комплекс для снабжения автономного потребителя» «Возобновляемые источники энергии» материалы пятой всероссийской научной школы. Москва, МГУ им. Ломоносова 2006 г.

10. Дорошин А.Н., Пугачев Р.В. «Исследование эффективности использования ветродизельных и ветроводородных энергокомплексов в системах энергоснабжения автономных потребителей в Северных регионах России» «Возобновляемые источники энергии» материалы шестой всероссийской научной школы. Москва, МГУ им. Ломоносова, 2008 г.

Подписано в печать » JJЗак. Л Тир. П.л. Л\Х6 Полиграфический центр МЭИ(ТУ)

Красноказарменная ул.,д. 13

ВВЕДЕНИЕ.

I АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕТРОВОЙ, НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ, ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ИХ ОСНОВЕ.

1.1 Сведения по ученым и специалистам занимающимися вопросами исследования и применения энергии ветра, использования энергии низкопотенциального тепла и водородной энергетики.

1.2 Ветровая энергетика. Современное состояние.

1.3 Современное применение теплонасосных установок.

1.4 Водородная энергетика. Современное состояние.

1.5 Энергокомплексы на основе ВИЭ.

1.6 Выводы по первой главе.

II. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

2.1 Общая постановка задачи.

2.2 Выводы по второй главе.

III МЕТОДИКА РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.

3.1 Методика расчета.

3.2 Программное обеспечение.

3.3 Проведение уточняющих расчетов.

1.4 Выводы по третьей главе.

IV ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ АВТОНОМНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ АРТП «СЕТЬ-НАВОЛОК».

4.1 Информация об объекте.

4.2 Результаты расчета для АРТП Сеть-Наволок.

4.3 Выводы по четвертой главе.

Актуальность проблемы. Развитие науки и техники, а главное самосознание человечества сегодня достигли уровня, когда получение энергии определятся не только экономической целесообразностью, а также рядом других факторов, наиболее значимыми из которых являются: экологический, социальный и факторы связанные с перспективой развития человечества и энергетической безопасностью. В таком контексте повышенный интерес к использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) очевиден, даже, несмотря на более высокую стоимость по сравнению с традиционной энергетикой на сегодняшний день. При этом они имеют существенные преимущества с точки зрения экологии и социальной значимости. Существенное развитие возобновляемые источники энергии получили в странах с ограниченной ресурсной базой, чья энергетическая безопасность напрямую зависит от поставок энергоносителей (в первую очередь нефти и газа) из других стран. К таким странам можно отнести США, Китай, Японию, страны Евросоюза, Австралию. Первым и достаточно серьезным сигналом для таких стран был энергетический кризис 1973 года, когда страны ОПЕК по политическим мотивам резко снизили объемы добычи нефти, что привело к повышению ее стоимости в четыре раза с 3-х до 12 долларов США за баррель. Зависимость от ввозимых энергоносителей делала заложниками страны Европы в период политического кризиса в Украине, являющейся транзитной страной российского газа. Поэтому неудивительно, что в области возобновляемой энергетики они занимают одно из лидирующих положений в мире. Вследствие определенных особенностей развития Евросоюза, основная часть установок работающих на основе возобновляемых источников энергии подключены к централизованной системе электроснабжения.

Что касается России, то, в отличие от Европы она имеет достаточный запас энергоносителей, чтобы обеспечить свои энергетические потребности. Однако данный фактор не означает, что развитие возобновляемой энергетики в нашей стране является второстепенной задачей. Как известно, только 1/3 территории России «подключена» к объединенной энергетической системе. Следовательно, более 20-25 млн. человек проживающих на остальной части вынуждены использовать автономные системы энергообеспечения. К этой категории потребителей можно отнести и тех, кто подключен на конце тупиковой электрической сети. Как правило, для энергообеспечения таких потребителей используются бензиновые или дизельные генераторы, которые, в условиях российской действительности не всегда являются надежным и экономически приемлемым источником электрической энергии. Например, стоимость электроэнергии полученной дизельной электрической станцией (ДЭС) на о. Соловки составляет 27 руб/кВт*ч. В некоторых регионах стоимость одного кВт*ч полученного от ДЭС может доходить до 100 рублей и более (мыс Сеть-Наволок, Кольский полуостров). Такая высокая стоимость на электрическую и на тепловую энергию связана с необходимостью доставки органического топлива на значительное расстояние в труднодоступные районы. В таком контексте использование возобновляемой энергии в России имеет свои, весьма большие, перспективы. В связи с этим вышло распоряжением Правительства РФ1 от 8 января 2009 г. N 1-р «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 г»

Мировой опыт освоения ресурсов ВИЭ показывает, что использование только одного вида ВИЭ в системах энергоснабжения автономных потребителей не всегда позволяет обеспечить надежное и бесперебойное энергоснабжение из-за физических особенностей самих ВИЭ. Как правило, энергообеспечение автономного потребителя за счет ВИЭ' стараются обеспечить путем комбинации разных видов первичной и вторичной энергии в так называемых энергокомплексах (ЭК). В их состав, обычно, входят как энергоустановки на базе ВИЭ, так и дизельные (бензиновые) энергоустановки (ДЭУ, БЭУ), а также разного вида системы аккумуляции энергии. Крайне усложняется сама система проектирования параметров и режимов ЭК на базе ВИЭ, что требует применения очень развитого информационного, математического и программного обеспечения, для» решения задачи финансово-экономического обоснования проектируемых ЭК в условиях России;-где рыночные отношения находятся.только? на стадии, своего становления и имеется очень много случайных и неопределенных, по своей сути; факторов, которые влияют на эффективность самих ЭК на базе ВИЭ. Весьма сложной; но весьма актуальной задачей становится- проблема-создания? современного специального математического обеспечения по обоснованию проектов ЭК на базе ВИЭ? работающих- в системах энергоснабжения многочисленных автономных потребителей России: .

Автономный? энергетический комплекс должен обеспечить надежное электро- и теплоснабжение; потребителя: В работе исследуется: эффективность энергетического комплекса состоящего- из ветровых, теплонасосных, дизельных» энергетических установок с применением? системы аккумуляции водорода.

Цель диссертационной работы:

- разработка математического? программного? обеспечения, и исследование параметров и режима работы энергетического комплекса (ЭК) состоящего из: ветровых, теплонасосных, дизельной энергоустановок, системы аккумуляции водорода^ на основе топливных элементов для автономного потребителя:

Основные задачи исследований.

Для достижения поставленной цели в работе были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Выполнить анализ на основе печатных источников и ресурсов интернета состояния ветровой энергетики, состояния водородной энергетики, теплонасосных установок (ТНУ), существующих ЭК, состоящих из ветровых и дизельных (бензиновых) энергетических установок,

2. Разработать методику обоснования параметров и режима работы ЭК на основе ветровых, дизельных, ТНУ с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов (ТЭ).

3. Для проведения исследовательских работ по разработанной методике создать программное обеспечение в среде Microsoft Excel с использованием методов динамического программирования в среде Visual Basic Application предназначенное для определения оптимальных параметров ЭК для энергоснабжения автономного потребителя.

4. С помощью разработанной методики и программы- получить и проанализировать результаты технико-экономического обоснования с учетом различных сценариев изменения инфляции, цен на топливо, оборудования работающего на основе ВИЭ и нескольких вариантов стоимости органического топлива для автономного объекта - автоматизированного радиотехнического поста «Сеть-Наволок» (АРТП Сеть-Наволок).

Научная новизна работы.

Результаты расчетно-теоретических исследований, представляемые к защите, являются обобщением работы автора в области обоснования состава и режимов работы ЭК на основе ВИЭ.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- созданы методика и программное обеспечения для исследования режимов работы и определения состава и параметров оборудования ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера.

- проведен анализ влияния технических и экономических факторов на состав, параметры и режимы работы ЭК состоящего из ветровых, теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием системы аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера для автономного потребителя. проведены исследования зон экономической целесообразности использования ЭК состоящего из ветровых; теплонасосных, дизельных энергетических установок с использованием, системы аккумуляции водорода с применением топливных элементов и электролизера для различных сценариев динамики экономических факторов.

Основные положения выносимые на защиту:

1.Методика.обоснования, параметров и режима работы ЭК состоящего из ветровых,, теплонасосных,, дизельных энергетических, установок с использованием системы, аккумуляции на основе водорода с применением топливных элементов и электролизера .

2. Основные принципы работы программного обеспечения:

3. Результаты оценки технико-экономической эффективности: энергокомплекса на примере автономного потребителя АРТП «Сеть-Наволок».

Достоверность полученных результатов и выводов в работе, обеспечивается:

1. Применением широко известных методик и подходов применяемых в научно-технических исследованиях ВИЭ;

2. Эксплуатационным опытом ветро-дизельного энергетического комплекса! (ВДЭК) созданного для энергообеспечения автономного потребителя автоматизированного радиотехнического поста (АРТП) Сеть-Наволок в 2005 году.

Личный вклад автора заключается в:

- разработке методики обоснования параметров и режима работы ЭК основанного на использовании ветровых, дизельных, теплонасосных установок с использованием системы аккумуляции водорода на основе топливных элементов и электролизера; создании на основе методики системы автоматизированного проектирования ЭК;

- проведении исследований параметров, состава оборудования и режимов работы ЭК для автономного потребителя;

- анализе полученных результатов.

Практическая значимость.

Нахождение оптимальных параметров ЭК, который состоит из множества элементов, представляет собой достаточно трудоемкую задачу.

Созданная методика и- программное обеспечение позволяют автоматизировать процесс технико-экономического обоснования ЭК, который может состоять из ветровых, дизельных, теплонасосных установок с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов, а также определить экономически выгодные параметры ЭК для автономного потребителя с заданными координатами и технико-экономическими параметрами.

Апробация работы. Результаты выполненной работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях: Шестнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в МЭИ(ТУ), Семнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, Электроника и Энергетика» в МЭЩТУ), Международная школа-семинар молодых учены и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» в МЭЩТУ), Седьмая всероссийская научная школа «Возобновляемые источники энергии» в МГУ, Первая всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи: «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и-сооружений» в МГСУ, II Международная Научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях» в ВВЦ.

По результатам данной работы были получены следующие награды и премии:

- Почетная» грамота «Победитель программы «Участник Молодежного Научно - Инновационного Конкурса» (УМНИК). Был заключен контракт сроком на 2 года на проведение НИР в области исследования энергетических комплексов на основе ВИЭ.

- Почетная грамота «Победитель программы «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» (УМНИК) (номинация «УМНИК-Сколковец»);

- Диплом победителя конкурса «Кадровый резерв' молодых ученых и специалистов Фонда «Сколково» от 15 марта 2014г;

- Диплом за лучший, доклад на II Международной- научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях»;

- Диплом Лауреата Всероссийского* конкурса «Студены, аспиранты и молодые ученые - малому наукоемкому бизнесу — «Ползуновские гранты»; Диплом победителя первого тура- конкурса «Инженерное искусство молодых» в номинации «Возобновляемые источники энергии».

Результаты^ диссертационной работы были использованы в ходе исследований и расчетов, проводимых ООО Корпорация «Русский Сверхпроводник». Получен акт о внедрении.

Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе одна статья в печатном издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит 113 страниц машинописного текста, 21 рисунок, 12 таблиц, и списка литературы из 134 наименований.

4.3 Выводы по четвертой главе .

1. С помощью разработанных методики и программного обеспечения проведены исследования для!реального объекта — АР 111 Сеть-Новолок.

2. В результаты исследований? технико-экономической; эффективности энергетического комплекса основанного на использовании ВЭУ, ТНУ, ДЭУ и системы аккумуляцишводорода былиюпределеныфяд зависимостей:

- при увеличении установленной мощности ВЭУ при фиксированной; мощности электролизера, требуется меньший объем водородохранилища;

- чем меньше при фиксированной мощности ВЭУ объем водородохранилища, тем мощнее должен быть электролизер.

3. В: данною главе представлены в табличном виде результаты исследований оптимальной структуры ЭК при начальной стоимости топлива в 30, 100 и 300 руб/л. Рассмотрены все 27 сценариев развитии экономики. Данные таблицы были составлены на основе, полученных с помощью разработанного программного;' обеспечения! расчетов, часть которых, представлена в приложении. Окончательное решение по составу энергетического комплекса должно базироваться, на: основе самого вероятногосценарияэкономическогопрогнозированияиреальнойстоимости топлива для объекта исследования.

4. В! программу были заложены ценовые показатели на топливо и энергетическое оборудование на. момент начала строительства ЭК, а также параметры инфляции за время эксплуатации^ комплекса. Результат расчета соответствует ранее проведенному технико-экономическому* обоснованию проекта и эксплуатационному опыту : ветродизельной станции для энергообеспечения автономного потребителя АРТП Сеть-Наволок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В работе выполнен анализ современного состояния ветровой энергетики, использования теплонасосных установок, водородной энергетики, применения энергетических комплексов на основе ветровых и дизельных энергетических установок, рассмотрены существующие ветровдородные энергетические комплексы в Канаде и Австралии.

2. В зависимости от географического положения и построения внутренних и внешних экономических взаимоотношений каждая страна выбирает свой путь энергетического развития. Европейский союз пошел по пути создания Единой энергетической системы и, следовательно, основной вектор развития в области применения ВИЭ — это создание крупных энергетических установок и станций, которые подключаются к энергосистеме. Особенностью США и Канады является тот фактор, что в области энергетики конкурируют ряд энергетических компаний, которые имеют свои энергетические системы и сети. Надежность такой системы несколько ниже, чем при использовании единой энергетической сети. Поэтому, экономика этих стран базируется на стремлении потребителей энергии к независимости от энергетических компаний. Этот фактор способствует активному развитию рынка систем автономного энергоснабжения, особенно основанных на использовании ВИЭ.

3. В России имеется широко развитая объединенная энергетическая система, а также достаточный запас углеводородов. Однако часть потребителей энергии находятся в удаленных от централизованного энергоснабжения местах. Основным источником энергии для данных потребителей являются автономные ДЭУ и небольшие энергосистемы, построенные на основе ДЭС. Для части таких потребителей, как правило расположенных в условиях Крайнего Севера и на Дальнем Востоке, доставка топлива является трудоемким и дорогостоящим процессом, который можно осуществить лишь в определенный период времени года. Данные территории обладают хорошими ветровыми ресурсами, что свидетельствует о возможности применения ВЭУ.

4. В процессе выполнения диссертационной, работы была разработана методика обоснования параметров и состава ЭК на основе ветровых, дизельных, теплонасосных установок с системой аккумуляции водорода на основе топливных элементов.

5. На основе данной методики было создано программное обеспечение в среде Microsoft Excel с использованием, методов динамического программирования в среде Visual Basic Application предназначенное для определения оптимальных параметров ЭК для энергоснабжения автономного потребителя. Данная программа позволяет проводить расчет за период времени до 20 лет и имеет следующие функциональные возможности:

5.1 Определение-параметров и режимов работы оборудования следующих комплексов:

1) Автономное энергообеспечение за счет ДЭС;

2) ВЭС + ДЭС;

3) ДЭС + ТНУ;

4) ДЭС + ВЭС + ТНУ;

5)- ДЭС + ВЭС + система аккумуляции водорода на основе ТЭ;

6) ДЭС + ВЭС + ТНУ + система аккумуляции водорода на основе ТЭ;

5.2 Учет прогноза динамики инфляции, цен на топливо и на оборудование, работающее на основеВИЭ;

5.3 Определяет время ремонта и замены основного оборудования

6. С помощью разработанных методики и программного- обеспечения были получены и проанализированы результаты технико-экономического обоснования с учетом различных сценариев изменения инфляции, цен на топливо, цен на оборудование, которое работает на основе ВИЭ, и несколько вариантов начальной стоимости органического топлива (30, 50, 100, 200, 300 руб/л) для автономного объекта — АРТП Сеть-Наволок. Проведенные исследования показали высокую эффективность использования ВЭУ и ТНУ для энергообеспечения объекта.

7. Эффективность применения ВЭУ также подтверждается эксплуатационным опытом. На исследуемом объекте расположены 2 ВЭУ мощностью 30 кВт каждая.

8. Использование системы аккумуляции водорода с ТЭ элементами также представляется потенциально возможным, правда при наличии соответствующих экономических условий:

1. Высокая начальная стоимость топлива (более 60 руб/л);

2. Благоприятный сценарий экономического развития, то есть нормальный или пессимистический сценарии изменения цен на топливо и оптимистичный и нормальный сценарии изменения стоимости оборудования работающего на основе ВИЭ.

9. Результаты проведенных исследований в области обоснования ветродизельного ЭК близки к результатам, полученным при ранее проведенных расчетах и совпадают с реальным эксплуатационным опытом.

1. Федеральный закон №35 от 26 марта 2003г. «Об электроэнергетике» с поправками от 4.11.2007г.

2. Постановление Правительства РФ , «О квалификации генерирующих объектов, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии»

3. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технологические аспекты. Энергетическая безопасность. «Проблемы функционирования и развития электроэнергетики». —М.: МГФ «Знание» 2001г.

4. Рекомендации по экспериментальному проектированию- систем теплохладснабжения с использованием серийно выпускаемых холодильных машин, работающих в режиме тепловых насосов» / Госгражданстрой. -М.: ЦНИИЭП5инженерного оборудования, 1986 г.

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

6. Рекомендация по технико-экономическому обоснованию применения нетрадиционных и солнечно-теплонасосных систем теплохладснабжения на гражданских и промышленных объектах / Госгражданстрой. -М.: ЦНИИЭП инженерного оборудования, 1987г.

7. Методические указания по применению теплонасосных установок для использования низкопотенциальной теплоты в системах теплоснабжения. -М.: ВНИПИэнергопром, 1986г.

8. Методика определения ветроэнергетических ресурсов и оценки эффективности использования ветроэнергетических установок натерритории- России и стран СПГ Рекомендации по стандартизации. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. М., 1994. 78 с.

9. Энергетическая; стратегия России; на период до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003т. № 1234-р.

10. Руководство1 по ^применению тепловых насосов с использованием вторичных энергетических? ресурсов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ»,-М.: 2001г.

11. Тепловые насосы. Применение в жилых зданиях для отопления, горячего водоснабжения; кондиционирования и вентиляции, ООО «ЭкоДом», Смоленск, 2005 г. . '

12. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция; кондиционирование:. Госстрой России —М. :1997г.

13. МДС 40-2.2000. Пособие по проектированию автономных инженерных одноквартирных и блокированных жилых домов (водоснабжения, канализация, теплоснабжение и вентиляция; газоснабжение, электроснабжение). Госстрой России. -М.: 2000г.

14. Геотермальное теплоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений; ВСГр56г87. Стройиздат,1989г

15. Алиев Р:А;, Церковный; А.Э:, Мамедова Г. А. "Управление производством при= нечеткой исходной информации". М. Радио и связь, 1982.-432 с. '•■••■•

16. Амерханов P.A. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. -М.: КолосС, 2003г.

17. Амерханов Р. А. Тепловые насосы. -М.: Энергоатомиздат, 2005г

18. Аметистов Е. В., Клименко А: В., Леонтьев А. И. и др. Приоритетные направления перехода муниципальных образований на самообеспечение тепловой, электрической энергией. / Изд. АН. Энергетика -2003г., № 1.

19. Бахчисарайцьян Н.Г., Борисоглебский s Ю.В., Буркат Г.К. и др.; Под ред. Варыпаева В:Н., Кудрявцева' В.Н. Практикум по» прикладной электрохимии: Учеб.пособие для вузов. — Л:: Химия, 1990г. — 304с.

20. Безруких П.П. Экономика и возможные масштабы развития нетрадиционных- возобновляемых источников энергии РАП. Институт народнохозяйственного прогпозировапия. М.: 2002*

21. Безруких П. П. О роли ВИЭ в энергобалансах мира и-России в XXI веке. Академия энергетики. 2008г.№4 (24)

22. Безруких П.П., Дегтярев В.В., Елистратов В.В., Панцхава Е.С., Петров Э.С., Пузаков В.Н., Сидоренко Г.И., Тарнижевский Б.В:, Шпак A.A., Ямпольский A.A. Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам топлива. — М.: ИАЦ «Энергия», 2007г.

23. Безруких П.П. Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: Стратегия, ресурсы, технологии. M.: РАСХН, 2005г.28. «Оборудование возобновляемой и малой энергетики». Справочник-каталог. Под редакцией Безруких П.П., 2005, С. 248

24. Борисенко М.М., Стадник B.B. Атласы ветрового и солнечного климатов России. — Спб.: ГТО им. А.И. Воейкова, 1997г.

25. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России/ под ред. П.П. Безруких СПб.: Паука, 2002. 314 с.

26. Богатырев Л. JI. "Решение электроэнергетических задач в условиях неопределенности" Екатеринбург: УГТУ-УПИ 1995. 115 с.

27. Богатырев Л.Л., Манусов В.З., Содномдорж Д. Математическое моделирование режимов электроэнергетических систем в условиях неопределенности. Улан Батор: Изд-во типографии МГТУ, 1999.-348 с.

28. Богданов А. Б. Тепловой насос и теплофикация. / С. О. К.: Сантехника, отопление, кондиционирование. 2002г. №3.

29. Борисенко М.М. Основные направления климатических исследований для целей энергетики //Прикладная климатология.-Сборник трудов Всесоюзного совещания.- Труды ГГО. -1990. 239 241.

30. Бутузов В.А. Перспективы применения тепловых насосов. / Промышленная энергетика. —2005г, №6.

31. Быстрицкий Г.Ф. Основы.энергетики: Учебник. — М.: ИНФРА-М, 2005г.-278с.

32. Васильев Г. П. Энергоэффективные здания с теплонасосными системами теплоснабжения. / Жилищнокоммунальное хозяйство. 2002г., №12.

33. Васильев Г. П. Теплохладснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли: Монография. -М.: Издательский дом «Граница», -М.: 2006 .

34. Васильев Г.П., Щилкин Н. В. Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли в теплонасосных системах. / АВОК. 2003г., №2.

35. Васильев Ю.С., Безруких П.П., Елистратов В.В., Г.И. Сидоренко Г.И. Оценки ресурсов возобновляемых источников энергии в России: справочник учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. - 250.

36. Везиршивили О. Ш., Меладзе Н. В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло- и хладоснабжения. —М.: МЭИ, 1994г.

37. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования.-М.: Высшая школа, 1984. 439 с.

38. Вентцель Е. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. 575 с.

39. Виссарионов В. И., Дериюгина Г.В., Кузнецова В. А., Малинин 1 Н.К. Методы расчета* ресурсов возобновляемых источников энергии. «Издательский»дом МЭИ» 2007г.

40. Виссарионов^ В. И.', Шестопалова Т. А., Якушов А. Н. Энергообеспечение ноосферного поселка от возобновляемых источников энергии: -М.: «Энергосбережение. Теория и практика»« 2008г. Октябрь.

41. Виссарионов В.И., Белкина C.B., Дерюгина Г.В:, Кузнецова В.А., Малинин Н.К. Энергетическое оборудование для- использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии / Под ред. В. И. Виссарионова. -Mi: 000 «Фирма "ВИЭН"», 2004'г.

42. Вырыпаев В.М., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока: Учеб. пособие для хим. -технол. спец. Вузов. М.: Высшая школа, 1990г. — 240с.

43. Ганага C.B., Кудряшев Ю.И, Николаев В.Г. Ветрэнергетические ресурсы России и перспективы их освоения. // Малая энергетика. — М.: ОАО «НИИЭС», 2006 №1-2.

44. Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии. Воронеж, ВГУ, 1973.

45. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Малинин Н.К. Многофакторный анализ эффективности энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии для энергообеспечения автономного потребителя./ Вестник МЭИ. 2011, №2.

46. Дробышев А.Д., Леженин A.A. Проблемы Ветроэнергетические и ресурсы энергосбережения рационального использования энергоресурсов в Сибирском регионе: Сборник научных докладов. Новосибирск, 1999. 45 с.

47. Дробышев А.Д. Учет климатических характеристик скорости ветра для оптимизации режимов работы ветроэнергетических установок //Труды Зан.Сиб.НИИ.-1987.- Вып.80. 11 21.

48. Душин, Н.С.Зотов, Д.Х. Имаев и др. Теория, автоматического управления: Учеб.для ВУЗов/С.Е.; Под ред. В.Б. Яковлева. М.: Высшая школа, 2003. 567 е.: С.18,459-479.

49. Елистратов В.В., Кузнецов М.В. Теоретические основы нетрадиционной возобновляемой энергетики. Определение ветроэнергетических ресурсов региона.- СПб.: СПбГПУ, 2004. 60 66.

50. Жила В.А., Маркевич Ю.Н. Анализ перспективных систем теплоснабжения. -М.: МГСУ. 2007 г.

51. Развитие возобновляемых источников энергии. Возможности и практика. Сборник. М.ЮМННО «Совет Гринпис», 2006.

52. Закиров Д. Г. Состояния и перспективы использования низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов. — Промышленная энергетика, 2004г, №6.

53. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И:Р. Использование энергии ветра в районах Севера. —Л.: Наука 1989г.

54. Калинин М.И., Баранов А. В. Геотермальное теплоснабжение центральных регионов России с использованием мелких и глубоких скважин. //Электрика. — 2004.-№4.

55. Калнинь И. М. / Применение тепловых насосов для нужд теплоснабжения. / Энергетическое строительство. 1994г., №8.

56. Калнинь И. М., Пустовалов С. Б., Лукин А. И., Котыхов Н. Н., Применение экологически безопасных рабочих веществ в тепловых насосах. / Проблемы, газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках. -М.: МЭИ,2007г.

57. Каргиев В. М. Механизмы стимулирования возобновляемой энергетики, что может быть использовано в России? -М.: 2004.

58. Каргиев В.М., Мартиросов С.Н., Моругов В.П. и др.Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности —М.: «Интерсоларцентр», 2001.

59. Копылов А.Е. Законодательная поддержка развития возобновляемой энергетики в России//Малая энерегетика. — М.: ОАО «НИИЭС», 2008. №1-2

60. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. — М.: Энергоатомиздат, 1991г.— 264с.

61. ЛапирМ. А. Тенденции и задачи автономного теплоснабжения в Москве. / Энергосбережение. 1999г. №275.. Лисеев; Н. Г., Петин Ю. М: Тепловые насосы для Российского-теплоснабжения: перспективы разработки и внедрения. «Энергонадзор-информ», №1 (31), 2007г.

62. МанусовВ!3. и др. Моделирование режимов систем электроснабжениягв условиях неполношинформации; ,В:31Манусов^. СИ! М0исеев^ИШ10зерньт НЪвосибирск::НЭТИ; 1985; 75 с.

63. Мартынов. А. В., Разумовский А. В., Шильдкрет В. М. Энергосбережения; и: основные направления; развития: исследований-теплонасосных установок. / Сб. научн. тр. МЭИ—1989г., №1981.

64. Могиленко А.В. Энергия солнца? и ветра. Крупные; мировые проекты; Новости электротехники, 2005; №6; 34>35 с:

65. Могиленко А.В: Новости мира возобновляемой! энергетики. Энергетика и промышленность,России; 20051. №9 (61).17;*с:„

66. Могиленко А;В1 Перспективы использованияжрупньтесолнёчньгхч и ветряньк электростанций;. Электроинфо, 2005: №8l

67. Николаев В.Г., Ганага С.В., Кудряшов Ю.И. Кадастр ветроэнергетических ресурсов России и методические основы их определения. — М.:«Атмограф», 2007.

68. Окороков В: Р:, Окороков* Р: В. Современные энергетические технологии и социальные экономические последствия их использования. -С.-Пб.: Академия энергетики. 2008г. №5 (25).

69. Орловский А. Н. "Проблемы принятия* решений при нечеткой исходной информации". М. Наука, 1981. 206 с.

70. Пиковский А.В. Системы ' электрооборудования ветроэнергетических, установок за рубежом:, М.: Информэлектро, 1991.135 с. V ; • . ^ .'.' •

71. Проценко В. П; / Проблемы использования теплонасосных установок в; системах централизованного снабжения. / Энергетическое строительство. 1994г, №2.

72. Ветроэнергетика. Под редакцией Д. де Рензо. Перевод с англ. В .В. Зубарев, М., О. Франкфурт. Под; редакцией ШефтераЯ:И. М.: «Энергоатомиздат». 1982.

73. Рогалёв H.Д., Зубкова А.Г., Мастерова И.В. и др. ; под ред. Н.Д. Рогалёва Экономика энергетики : учеб.пособие для вузов G. М.: Издательство МЭИ, 2005. 288 с.

74. Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем. Под ред. СамарскогоА.А., М.: Наука, 1989.271 с.

75. Симанков B.C., Зангиев Т.Т. Системный анализ при решении структурных задач альтернативной энергетики Институт современных технологий и экономики. Краснодар, 2001. 151с.

76. Советов Б.Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1999.-271 с.

77. Старков А.Н., Лансберг Л., Безруких ПЛ., Борисенко М.М. Атлас ветров России. -М.: Можайск-Терра, 2000.

78. Стофт С. Экономика энергосистем. Введение в проектирование рынков электроэнергии: Пер. с англ. М.: Мир, 2006. — 623с.

79. Стребков Д.С., Безруких ПЛ. Новые экологически чистые энергетические технологии. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в 21 веке. Актуальные вопросы» Стратегические ориентиры. 1819 декабря 2002 г.// В сб. докл. М., 2002г.

80. Тарасов Б.П., Бурнашева В.В., Лотоцкий М.В., Яртысь В.А. Методы хранения водорода и возможности использования металлогидридов.// Ж. Альтернативная энергетика и экология.- 2005.-№7.- Р.53-68.

81. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат 1990. 392с.:

82. Терехов В.М. Алгоритмы фаззи-регуляторов в электротехнических системах. Электричество, 2000, №\2 55 63.

83. Тягунов М.Г. Планирование и анализ финансовой и хозяйственной деятельности предприятия с помощью программных1.lпродуктов PROJECT EXPERT / М.Г. Тягунов, H.A. Соболенко, Д.Э. Шван; МЭИ. М., 2005. - 150 с

84. Удалов Н. А. Возобновляемые источники, энергии. 4.1: Конспект лекций. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. 60 с.

85. Харитонов В.П. Автономные ветроэлектрические установки. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006.106.- Фролов В.П., Шелгинский А.Я. Об эффективности использования теплонасосных установок. «Энергосбережение» №3; 2008г!

86. Чаховский В. М. / Опыт применения энергосберегающей теплонасосной технологии в системе городского теплоснабжения! / РСЭ ИН-ФОРМ. 1999, №2.

87. Чаховский В. М. Оценка масштаба и эффективности применения тепловых насосов в системе централизованного теплоснабжения. Москва 2005.

88. Шефтер Я'И. Использование энергии ветра. 2-е изд., перераб. и. доп. М.: Энергоатомиздат, 1983. 200 с.

89. Шефтер Я.И: Использование энергии ветра. М:: Энергия, 1975. 176 с.

90. Шпильрайн Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов- Г.Г.; под ред. Легасова В.А. Введение в водородную энергетику. М.: Энергоатомиздат, 1984-264с.

91. Шпильрайн Э.Э., Сарумов Ю.А., Попель О.С. Применение водорода в энергетике и в энерготехнологических комплексах. — В кн.:t

92. Атомно — водородная энергетика и технология. — М.: Энергоатомиздат, 1982г.

93. ЯгерР.Р. Нечеткие множества и теория возможностей. Последниедостижения. М.: Радиоисвязь, 1986. 408 с.116. 2007 ASHRAEHandbook/ HVAC Applications. (SI). American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers, Inc., Chapter 32.

94. Eleventh Inventory Edition 2009 Worldwide electricity production from renewable energy sources Stats and figures series/ http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/html/inventaire/Eng/organisation.asp

95. Europe's onshore and offshore wind energy potential. An assessment of environmental and economic constraints. European Environment Agency. Copenhagen, 2009

96. Wind Power in Power Systems. Edited by Thomas Ackermann. Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden. 2005.

97. Fernando D. Bianchi, Hernán De Battista and Ricardo J. Mantz. Wind Turbine Control Systems. Principles, Modelling and-Gain Scheduling Design. Springer-Verlag London Limited*2007.

98. Feng-Chang Lu, Yuan-Yih Hsu. Fuzzy dynamic programming approach to reactive power/voltage control in a distribution substation. IEEE Transactions on Power Systems, Volume 12, May 1

99. Kasztenny, B.,Rosolowski, E., Izykowski, J., Saha, M.M., Hillstrom, B. Fuzzy logic controller for on-load transformer tap changer. IEEE Transactions on Power Delivery, Volume 13, January 1

100. Lund John W., FrustonDerec H., Boyd Tonya L. / Direct application of geothermal energy: 2005 world review. / Geothermics. 2005. т.34, №6.

101. Michel A. Bernier, Ph. D., Member ASHRAE. Closet-Loop Ground-Coupled Heat Pump Systems. ASHRAE Yournal, September 2006.

102. Mukund R. Patel. Wind and solar power systems . Printed in the United States of America. 1999 by CRC Press LLC

103. Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, Ervin Bossanyi. Wind energy. Handbook. Copyright #2001 by JohnWiley& Sons, Ltd Baffins Lane, Chichester West Sussex, P019 1UD, England.

104. Zade L. A. The concept of a linguistic variable and its application to approximate reasoning. Part 1, 2, 3 Information Sciences, n. 8 pp. 199-249, pp.301-357; n. 9 pp. 43-80.

105. Smidth F. L. Computing with a human face. New Scientist, 6 may, 1

106. SangalliA., and Klir G.R. Fuzzy logic goes to market. New Scientist, 8 Feb., 1

107. RiadB. Chedid. Adaptive fuzzy control for wind diesel weak power systems/ IEEE Transactions on Energy Conversion, Volume: 15, no. 1, March 2

108. Wind Energy Resource Atlas of the United States. Pasific Northwest Laboratory. Richland. Washington 99352. DOE/CH 10094- 4.1

109. Heronemus W.E., and Stoddard F. Simple Arrays of Wind Turbines as a Practical Alternative to the Single Large Rotor Machines.- Poster Presentation for Windpower 2003 Conference Exhibition, May 18 21, Austin, TX. Page(s): 68 75.

110. PooreR., LettenmaierT.WindPACT advanced wind turbine drive traindesigns study.-NREL/SR-500-33196, 2 Page(s): 23 25. 61. W.Musial, S. Butterfield, and A.Boone. Feasibility of floating platform syatems for wind turbines. NREL/SR-500-34874, 2

111. Aldo V. da Rosa. Fundamentals of Renewable Energy Processes, Second Edition/ Stanford University, Professor Emeritus, USA 2005.