Повышение энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов

Сурков, Михаил Александрович

Электротехнические комплексы и системы

автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов

кандидата технических наук: Сурков, Михаил Александрович
город: Томск
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.09.03

Диссертация по электротехнике на тему «Повышение энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов»

Автореферат диссертации по теме "Повышение энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов"

На правах рукописи

4849752

Сурков Михаил Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОНОМНЫХ ВЕТРО-ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.09.03. - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

9 МЮН 2011

Томск-2011

4849752

Работа выполнена в Энергетическом институте ФГОУ BIJO «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск

доктор технических наук, профессор Лукутин Борис Владимирович

доктор технических наук, профессор Пантелеев Василий Иванович

кандидат технических наук Богданов Александр Александрович

Обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики Томского университета систем управления и радиоэлектроники», г. Томск

Защита состоится «24» июня 2011 г. в 15 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д212.269.11 при Национальном исследовательском Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, ул. Усова, д. 7, ауд. 217.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Автореферат разослан «23» мая 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций к.т.н., доцент

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ю.Н. Дементьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Около 70 % территории России относится к зонам децентрализованного электроснабжения, в которых проживает по разным оценкам от 10 до 20 млн. человек. Большинство этих территорий расположены в районах с суровыми климатическими условиями - Сибирь, Дальний Восток, Крайний Север. Для построения автономных систем электроснабжения обычно используются автономные дизельные (ДЭС) или бензиновые электростанции. Применение возобновляемых источников энергии в составе автономных энергетических систем позволяет снизить топливную составляющую в себестоимости вырабатываемой электроэнергии, что существенно повышает их технико-экономическую эффективность.

Перспективность и актуальность применения возобновляемых энергоресурсов для экономии органического топлива сегодня отмечена как отечественными, так и зарубежными специалистами в области электроэнергетики и теплоснабжения. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года предусматривает замещение 20 млн. т.у.т. традиционных энергоносителей за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Достижение этой отметки невозможно без комплексного рассмотрения многокритериальной задачи повышения технико-экономической эффективности рабочих режимов автономных электротехнических комплексов с использованием рассредоточенных источников энергии, часть из которых возобновляемые.

Поэтому поставленные в работе цели и задачи повышения энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов (ВДЭТК) являются актуальными для электроэнергетической науки и практики.

Представленная работа выполнена в соответствии с международными программами развития малой энергетики, федеральным законом Российской Федерации №42ФЗ "Об энергосбережении" от 05.04.2003 г.; распоряжениями Правительства Российской Федерации №1234 от 28.07.2003 г. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» и №1715-р от 13.11.2009 г. «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года».

Объектом исследования является автономный электротехнический комплекс, представляющий собой локальную систему электроснабжения с использованием ветро-дизельной электростанции.

Предметом исследования являются совместные режимы работы ДЭС и ветроэлектростанций (ВЭС) в составе автономного ВДЭТК.

Целью работы является разработка алгоритма согласования работы основного энергетического оборудования рассредоточенных источников энергии широкого диапазона установленных мощностей в составе автономного ветро-дизельного электротехнического комплекса,

позволяющего обеспечить энергоэффективный режим производства электроэнергии в условиях неопределенности ветрового потенциала и электрических нагрузок.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка математических моделей энергопреобразования автономного электротехнического комплекса, обеспечивающих формирование рациональных режимов совместной работы ДЭС и ВЭС:

• Разработка универсальной методики моделирования энергетических характеристик ВЭС в диапазоне до 1000 кВт установленной мощности;

• Определение универсальных методик расчета потребления топлива ДЭС

в диапазоне до 1 МВт установленной мощности в зависимости от нагрузки потребителей;

• Анализ и построение алгоритма заряда/разряда аккумуляторных батарей

в составе ВДЭТК в условиях неопределенности ветрового потенциала и электрических нагрузок.

2. Разработка модели энергопреобразования в ВДЭТК, позволяющей анализировать совместные режимы работы основного энергетического оборудования комплекса с целью снижения расхода топлива на производство электроэнергии, универсальной в широком диапазоне единичных мощностей установленного оборудования ВЭС, ДЭС, АБ, потребителей электрической энергии.

3. Разработка практических рекомендаций по построению ВДЭТК и законов управления балансом электроэнергии в автономных ветро-дизельных электротехнических комплексах, позволяющих минимизировать расход топлива в зависимости от графиков электрических нагрузок потребителей и ветровых условий местности.

4. Определение условий эффективного объединения рассредоточенных источников энергии различной физической природы в микросети.

Методы исследований:

Исследования проводились с использованием методов расчета систем электроснабжения, методов расчетов технико-экономических показателей энергоустановок, статистических методов обработки данных ветрового режима местности, графиков нагрузок потребителей электроэнергии, а также теории математического моделирования, теории нейронных сетей и нечетких множеств. Численное моделирование реализовано в средах Matlab, MS Exell.

Достоверность результатов, полученных в диссертации, определяется корректностью принятых допущений, адекватностью математических моделей, построенных на основе реальных характеристик энергетического оборудования, апробацией, сравнением с известными моделями других авторов и имеющимися экспериментальными данными, применением современных программных продуктов.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана математическая модель ветро-дизелыюго электротехнического комплекса, обеспечивающая выбор рациональных режимов работы, в зависимости от изменения мощности нагрузки, соотношения установленных мощностей ветровой и дизельной составляющей генерирующего оборудования и ветровых условий района электроснабжения.

2. Предложен интеллектуальный алгоритм на основе нейронных сетей и нечетких множеств, позволяющий формировать энергоэффективные режимы работы основного оборудования автономного ВДЭТК с рассредоточенными источниками энергии и наличии аккумуляторов электрической энергии в условиях неопределенности нагрузки потребителей.

3. Установлены соотношения мощностей и параметры режимов рациональной совместной работы ВЭС и ДЭС в автономных электротехнических комплексах, позволяющие обеспечить экономию дизельного топлива.

Практическая значимость работы:

1. Реализован пакет программ, позволяющих формировать рациональные режимы согласования вырабатываемой электрической энергии ветро-дизельного электротехнического комплекса с графиком электрической нагрузки с целью повышения эффективности использования ВЭС и снижения топливной составляющей в себестоимости электроэнергии.

2. Разработано программное обеспечение, позволяющее определять условия объединения в микро сеть рассредоточенные ветровые и дизельные источники энергии с приоритетным использованием энергии ветра.

3. Разработаны рекомендации по выбору соотношения мощностей ветровой, дизельной электростанций и ёмкости аккумуляторных батарей, по критерию минимального расхода дизельного топлива.

Реализация результатов работы.

Результаты выполненной работы использованы в учебном процессе на кафедре Электроснабжения промышленный предприятий Энергетического института Томского политехнического университета для студентов специальностей «Возобновляемые источники энергии», «Оптимизация развивающихся систем электроснабжения», при разработке методических рекомендаций для выполнения практических работ и курсовых расчетов. Предложенные в диссертационной работе решения использованы при выполнении хоздоговоров и госбюджетных НИР: «Интеллектуальные автономные системы электроснабжения на базе гибридных ветро-дизельных установок» (г/к № П627), «Исследование процессов преобразования и распределения потоков энергии в интегрированных энергетических комплексах с возобновляемыми энергоисточниками» (г/б № 9/10.09), «Разработка эффективных энергетических комплексов децентрализованных зон Республики Саха (Якутия)» (х/д № 7-85/09), «Разработка рекомендаций

по использованию возобновляемой энергетики в системах локального электроснабжения ОАО «Сахаэнерго» (х/д № 7-205/10).

Основные положения работы, выносимые на защиту:

1. Математическая модель энергопреобразования в ветро-дизельном электротехническом комплексе, учитывающая структуру ВДЭТК, работающего в условиях неопределенности электрической нагрузки и ветрового режима района электроснабжения.

2. Интеллектуальный алгоритм, направленный на рациональное согласование потребляемой и вырабатываемой электроэнергии в автономном ветро-дизельном электротехническом комплексе с рассредоточенными источниками энергии.

3. Рекомендации по выбору параметров режимов работы автономного ВДЭТК, направленные на повышение эффективности совместной работы ВЭС и ДЭС.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских конференциях и семинарах в России и Германии: IX-XIII, XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии», г. Томск, 2003-2007 гг., 2009 г.; Winter Academy of Yong Scientist, Germany, Kassel, 2007 г.; V Всероссийский студенческий научно-практический семинар «Энергетика: экология, надежность, безопасность», г. Томск, 2003 г.; Международная научно-техническая конференция «Электроэнергия и будущее цивилизации», г. Томск, 2004г.; International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists «Modern Technique and Technologies», Tomsk, 2006 г.; Международная научно-техническая конференция «Энергетика и энергоэффективные технологии», г. Липецк, 2006 г.; Всероссийский конкурс инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение», г. Томск, 2006 г.; Международный научно-технический семинар «Системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии», г. Томск, 2006 г.; 12-я Всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика: экология, надёжность, безопасность», г. Томск, 2006 г.; Всероссийская научно-техническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования», г. Томск, 2006, 2010 гг.; II Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений», г. Томск, 2010 г.; II Всероссийская конференция «Инновационная энергетика» с международным участием, г. Новосибирск, 2010 г.; Научно-практическая конференция «Локальная энергетика: опыт, проблемы, перспективы развития», г. Якутск, 2010 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ. В том числе, в рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК 3.

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 228 страницы основного текста, включая 106 рисунков, 19 таблиц, списка литературы из 152 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулирована цель диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту, представлена структура диссертации.

В первой главе проведен анализ области исследований, рассмотрены состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в автономных энергосистемах, основные мировые тенденции развития автономных систем электроснабжения, в том числе ветро-дизельных электротехнических комплексов с использованием блока аккумулирования электрической энергии. Определены приоритетные задачи исследований ветро-дизельных систем электроснабжения.

Показано, что повысить надежность и эффективность энергообеспечения децентрализованных зон можно применяя гибридные комплексы с использованием различных источников энергии (солнце, дизель, ветер и т.п.). С точки зрения универсальности применения и экономических характеристик, наиболее перспективно использование ветро-дизельных электротехнических комплексов.

Проведенный анализ работ в области автономных ветро-дизельных систем электроснабжения выявил ряд нерешенных вопросов:

• Нет данных о диапазонах эффективного применения и режимах работы ВДЭТК в зависимости от: ветровых условий, установленной мощности ВЭС, ёмкости АБ, режима работы ДЭС;

• Существующие алгоритмы управления не охватывают все варианты построения ВДЭТК, не позволяют провести исследования широкого диапазона их рабочих режимов;

• Доступные модели ВЭС и ДЭС узкоспециализированны, не дают возможностей исследования распределения балансов электрической энергии между элементами ВДЭТК в широком диапазоне режимов работы применяемого оборудования

Существующие программные продукты для построения и анализа работы ВДЭТК имеют склонность к конкретному определению применяемого оборудования, что накладывает ограничения на возможные режимы работы и диапазон мощностей комплекса. Многие могут применяться только для анализа конкретных вариантов ветро-дизельных систем, либо позволяют провести упрощенный расчет в узком диапазоне типоразмеров агрегатов (особенно это касается программ от фирм-

производителей энергетического оборудования, которые включают только свое оборудование). Как правило, производители данных программ не раскрывают информацию об используемых в расчетах алгоритмах и не предоставляют возможности для самостоятельной модификации программ под требуемые задачи. Примером могут служить такие программы, как VEU от разработчиков из Новосибирска и программный комплекс HOMER, разработанный Национальной лабораторией по возобновляемой энергетике (США), программное обеспечение RETScreen для анализа проектов с использованием ВИЭ (Канада). Программных продуктов анализирующих режимы работы энергетического оборудования в составе микросетей в свободном доступе практически нет, разрабатываются они непосредственно в лабораториях предприятий, исследующих перспективы и технические проблемы работы микросетей и, как правило, не предоставляются третьим лицам.

Таким образом, существует острая необходимость разработки автоматизированного алгоритма проектирования и анализа режимов работы ВДЭТК позволяющего производить выбор рационального соотношения мощностей устанавливаемого энергетического оборудования и оптимизировать рабочие режимы автономных электротехнических комплексов с использованием рассредоточенных источников энергии, часть из которых возобновляемые.

Важнейшей целью разрабатываемого алгоритма является снижение расхода топлива ДЭС, что является одной из основных задач повышения эффективности работы автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов.

Во второй главе проведен анализ основных конструкций автономных ВДЭТК, особенности их построения и формирования энергоэффективных режимов работы. Рассмотрены технико-экономические характеристики ветро-дизельных энергетических комплексов, алгоритмы взаимодействия элементов ветро-дизельного электротехнического комплекса. Предложены интеллектуальные алгоритмы формирования режимов работы ветро-дизельных электротехнических комплексов на основе нейронных сетей.

1н.дальн.дг 1и ln.dmbM.sr

zi4 Zi, 1 zi, 4 Zi, Zi, 3 ZJ, 2 ZJ, zi,

2 5ЛМг0—t'

* Z-сопротивление линии, Я-электрическая нагрузка, /-ток в линии, ВГ- ВЭС, а ДГ-ДЭС

Рисунок 1. Схема электроснабжения с распределенными в пространстве источниками энергии

Для исследования выбраны три основные схемы построения ВДЭТК:

1) ВЭС работает с постоянным включением на сборные шины нагрузки потребителя совместно с ДЭС, работающей непрерывно на постоянных оборотах двигателя для обеспечения на выходе стабильной частоты напряжения 50Гц;

2) в конструкцию ДЭС внесены изменения: между дизельным двигателем и генератором установлены: соединительная муфта и небольшой инерционный аккумулятор. ДЭС может прекращать работу или переводиться на минимальный холостой ход;

3) дизельгенератор работает на переменных оборотах, а необходимые выходные параметры по качеству напряжения и частоты тока выполняются при помощи связки выпрямитель-инвертор. В каждом варианте допускается использование блока аккумулирования электрической энергии

Рассмотрен вариант использования нескольких рассредоточенных энергоисточников, в том числе и различной установленной мощности. На рис. 1 а представлена схема замещения подобной микросети. В схеме учтены пространственные связи (линии электропередач (ЛЭП) между элементами генерирующего оборудования и электрической нагрузки. Распределение загрузки между ВЭС и ДЭС достигается путем изменения напряжения на выводах генераторов. Диапазон регулирования напряжения Л Up юс на выводах ветрогенератора определяется при текущей нагрузке как:

Аирвэс = Ue - Ud, где Ud = U:pC -AU.il, при 1ЮС = 0\

Ue = Uвэс - АШ2, при 1ДЭС= 0;

идэс - напряжение на выводах дизельгенератора; UB3C - напряжение на выводах ветрогенератора; AUnl - потери напряжения на участке линии с сопротивлением 2пц\ AUn2 - потери напряжения на участке линии с сопротивлением 2ли; 1вэс - ток ветрогенератора; 1Дэс - ток дизельгенератора.

Процессы с большим процентом случайных тенденций, таких как график электрической нагрузки и ветровых условий, рекомендуется обрабатывать при помощи нейросетевых структур. Алгоритм согласования работы оборудования основан на принципах нейронной сети. Исходными данными являются матрица индексов изменения напряжений, матрица значений мощностей доступных генераторов. В зависимости от того предусмотрено ли автоматическое управление работающими генераторами или нет и какой диапазон регулирования доступен на разрешенном для управления генераторе система рассчитывает возможные комбинации производительности системы. В матрицу доступных мощностей вносится максимальная мощность ВЭС, которую ветрогенератор способен обеспечить при текущих ветровых условиях. Область загрузки ДЭС варьируется в диапазоне доступных режимов. Различным конфигурациям присваивается различный приоритет. Например, работа только от ВЭС имеет наивысший

приоритет, а работа только от дизельгенератора - низший. Алгоритм расчёта одинаков для множества доступных диапазонов регулирования мощностей.

Выходным результатом для оператора является значение оценки скорости и направления изменения напряжения определяемое как среднеарифметическое значение уровней выходных сигналов нейронов. Чем ближе это значение к «1», тем интенсивнее растёт напряжение, тем увереннее нужно считать, что оно растёт и наоборот, чем ближе это значение к «-1», тем интенсивнее в целом по контролируемой системе падает.

Принимая во внимание сложность согласования режимов оборудования автономного ВДЭТК, система контроля и управления работой комплекса должна быть компьютерной.

Исследование режимов работы ВДЭТК показало, что влияние особенностей распределенной генерации в учете потерь электроэнергии в ЛЭП оказывает значительно меньшее влияние на работу комплекса в целом в сравнении с влиянием таких параметров, как соотношение установленных мощностей ВЭС и ДЭС, режима работы ДЭС, наличия и емкости АБ. Соответственно, первоочередной задачей становится исследование работы ВДЭТК в зависимости от отмеченных определяющих факторов. Учитывая это, целесообразно использовать упрощенную модель, где ВЭС и ДЭС находятся в непосредственной близости друг от друга, что является частным случаем распределенной генерации (рис. 16).

Рисунок 2. Структурная схема алгоритма согласования нагрузки ВДЭТК на основе нейронных сетей

Алгоритм согласования работы основного энергетического оборудования ВДЭТК включает в себя: алгоритм согласования загрузки ДЭС, алгоритм оценки количества вырабатываемой электрической энергии ВЭС, алгоритм оценки величины энергопотребления, алгоритм согласования загрузки блока аккумулирования электрической энергии. Предлагаемый алгоритм (Рис. 2) построен на принципе приоритетной загрузки ВЭС и

максимальной экономии потребления топлива ДЭС. Система согласования загрузки ДЭС настроена так, чтобы развивать только недостающую мощность, которую не может обеспечить ветрогенератор. Данный принцип управления можно выразить как:

Рдэс = Рп - Рвэс (при Рвж < Pll),

где Рдэс - мощность ДЭС, необходимая; Рвэс - мощность ветрогенератора развиваемая; Рц - текущая мощность нагрузки.

При Рвэс > Рц избыток вырабатываемой энергии будет обеспечивать заряд аккумуляторных батарей (АБ), либо рассеиваться на балластном сопротивлении (нагревательный элемент). Так как мощность, вырабатываемая ветрогенератором, покрывает текущие потребности в электрической энергии, дизельгенератор будет работать на холостом ходу (Рдэс = 0), либо находится в «горячем резерве» и работает в наиболее экономичном режиме на минимальных устойчивых оборотах, либо отключается. Мощность, доступная для заряда аккумуляторных батарей, в этом случае будет определяться следующим выражением:

Рлб~ Рвэс - Рц-

В случае, если Рвэс > Рц + Раб, избыток энергии идет будет расходоваться на балластную нагрузку.

Особенностью предлагаемого алгоритма является способность:

• оценивать направление и скорость изменения величины нагрузки;

• учитывать влияние разных потребителей на загрузку оборудования и параметры сети;

• регулировать чувствительность системы согласования нагрузки на изменения параметров сети и нагрузки потребителей;

• масштабирование алгоритма управления при изменениях параметров нагрузки в системе электроснабжения;

• учитывать различную установленную мощность ДЭС, ВЭС, АБ;

• определять предпочтительное к загрузке оборудование и выбирать наиболее рациональные режимы его работы.

Для построения рациональных схем использования ВДЭТК необходимо провести расчеты балансов поступления электроэнергии от ветроустановки и ее расхода (потребления) за любой период или в любой момент времени, что является важнейшей процедурой, позволяющей определить большинство аспектов, характеризующих эффективность работы ветро-дизельного электротехнического комплекса, решить вопросы, относящиеся к комплектации установки аккумулирующим устройством, резервным или дублирующим агрегатом, определить перспективные сферы использования и т.д. Создание модели, описывающей возможности энергетического оборудования, без привязки к определенным моделям, фирмам производителям и установленной мощности, сохраняя при этом достаточную достоверность получаемых результатов, поможет сократить временные и трудовые затраты при оценке проектов электроснабжения с

третьей главе

в элементах

П, о.е. 0.67

Gr, о.е

Рисунок 3. Зависимость Gr (абсолютного расхода топлива), оборотов двигателя п и развиваемой мощности ДЭС Р

Gr,

использованием ВИЭ. Для этой цели, рационально применить машинную имитацию условий функционирования систем электроснабжения. В данной работе применен метод статистической аппроксимации для формирования рациональных режимов работы автономного ВДЭТК с целью повышения его энергоэффективности.

представлены характеристики преобразования ВДЭТК, созданы математические модели энергопреобразования основных

элементов ветро-дизельного

электротехнического комплекса.

Приведены основные энергетические характеристики ДЭС с постоянной частотой вращения двигателя, а также ДЭС инверторного типа. Рассмотрены основные энергетические характеристики ВЭС и проведено их моделирование. Проведено моделирование электрических нагрузок. Рассмотрены основные энергетические характеристики

накопителей электроэнергии и проведено моделирование энергопреобразования в них. На основе полученных моделей построена обобщенная модель энергетических балансов автономного ветро-дизельного электротехнического комплекса.

Модель ДЭС на переменных оборотах предоставляет возможность оценить расход топлива двигателем при переменной загрузке электрогенератора и соответствует поставленным целям и задачам исследования (Рис. 3):

Gr = f(P, п)

На основе полученной модели, используя статистические данные расхода топлива ДЭС в диапазоне мощностей до 1000 кВт, была построена модель ДЭС на постоянных оборотах вращения дизельного двигателя (1). Полученное выражение можно использовать для определения расхода топлива дизельгенератора в зависимости от нагрузки в системе. Модель позволяет проводить оценку потребления топлива ДЭС Gd.m. при различной загрузке электрогенератора и выделяет затраты топлива на технологический процесс поддержания постоянной частоты вращения Gd.m.„oa„ и расход топлива на выработку электроэнергии Сд.т.„ерел, (Рис. 4):

Gd,m.H*p<M.

Gd.m. norm.

Рисунок 4. абсолютного

Рдэс, Зависимость расхода топлива

Gr от

развиваемой мощности ДЭС

Gd.m. - Gd.m.mKm + Gd.m. nep= (KXx + 0 - Kxx) Pd,„m/PdH(U,) Gd.mmM , (1)

где Рдтм - номинальная мощность ДЭС, Рдтек - текущая развиваемая мощность ДЭС, Gd.mmu, - номинальный абсолютный расход топлива ДЭС при номинальной нагрузке, Кхх - коэффициент расхода топлива ДЭС без нагрузки.

Моделирование преобразования энергии ветра в электрическую энергию осуществляется с помощью модели ВЭС. Используя выборку ВЭС разных мощностей и производителей, методом статистической аппроксимации построена усредненная зависимость генерируемой мощности ВЭС в диапазоне скоростей ветра от 3 м/с до 16 м/с (Рис. 5). В результате аппроксимации, получен полином:

Рвэс = Рвэспом-( -4,9909 + 68,5187-У-384,8555-У2 + 1156,9547-У3 -- 2002,3719-У + 2010,8539-V5- 1088.8419-V6 + 245,7366-V1), (2)

где V = VTEK / Увэспом

Vtek - текущая скорость ветра; Увэслом - номинальная скорость ветра ВЭС; Рвэс.пом— номинальная мощность ВЭС.

Созданная модель позволяет рвэс, о. е. оценивать максимально возможную выработку энергии ВЭС в условиях переменных ветровых условий для широкого диапазона установленных мощностей лопастных ВЭС с горизонтальной осью вращения. Модель дает возможность оценить характеристики ВЭС без привязки к конкретной модели оборудования для конкретной скорости ветра, что упрощает сравнительный анализ режимов работы в составе ветро-дизельного электротехнического комплекса. Особенностью созданной модели является универсальность и невысокая погрешность в наиболее статистически распространенном диапазоне скоростей ветра.

Модель блока накопителя электрической энергии на основе свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АБ), позволяет оценить возможности применения и определять рациональные режимы работы АБ в составе автономного ВДЭТК при различных режимах его работы. Модель состоит из двух частей: заряд батареи и разряд батареи.

Заряд АБ моделируется, используя метод двухстадийного заряда постоянным током lAs и напряжением UAe для свинцовых АБ, выполненных по технологиям AGM и Gel (сгущенной серной кислоты). В модели заряда АБ в середе MatLab задается следующее правило: ток заряда аккумуляторной

_Утек/ Учом

0.2 0,4 0,6 0,8 1,0 "

Рисунок 5. Модель развиваемой мощности ВЭС Рвэс Б зависимости от текущих ветровых условий Vtek

батареи 1АБ зависит от текущего остаточного заряда АБ: мощность, которую может принять аккумуляторная батарея для заряда, определяется как произведение зарядного тока IАБ и зарядного напряжения 11ЛБ:

3 3 3 3 3

Рлб = 1лб ' иАБ, где ток заряда 1ЛБ и напряжение заряда иЛБ будут изменяться в зависимости от текущего заряда аккумуляторной батареи:

0-65% СА: J J = 0,2СА, UAE} =f(CA), tj = f(CA)

65-98% СA\ Ij =f(CA), \]АБ = 2,42 В/эл-т, 1ЛБ =f(CA) 98-100% CA: I J = f(CA), L'J = 2,28 В/эл-т, tj = f(CA)

(3)

o.e.

0,3

16 32 40

56 64 72 80 88 96

СААБтек, %

Современные блоки

выпрямления тока и контроля заряда аккумуляторных батарей имеют КПД 97- 99,75%, что позволяет учитывать в расчетах потери на преобразование переменного тока постоянным коэффициентом квып- Для балансовых расчетов в автономном ВДЭТК удобнее использовать текущую мощность заряда АБ РАБ, используемую для оценки количества

электроэнергии, потребляемой на заряд АБ, поэтому результирующая зависимость строиться для мощности заряда АБ (Рис. 6).

Разряд АБ должен учитывать изменение доступной энергии АБ СА0ост в зависимости от подключенной к АБ мощности нагрузки. Проведя анализ технических данных свинцовых аккумуляторных батарей, построена аналитическая зависимость, график которой представлен на рис. 7:

САдост = (1,579 - 4,277Рн +7,067 (Р,,)2 -5,194 (Рн)3 +1,321 (Р,/)-СА„ш, (4)

Рисунок 6. Модель зарядной характеристики АБ РЛб3 от степени заряда батареи CAAe"№

САдост, о.е.

Uti, o.e.

O.S 0 7 3.8 0.5

Рн, O.e.

Рисунок 7. Зависимость доступной энергии АБ от мощности потребителя

0.2 0,1 0,4 0,5 0,6 0,7 0.8 0.9 1 1,1 1.2 1,1 1,4 1,5 1,6

Рп, о.е.

Рисунок 8. Зависимость времени работы АБ tAB от нагрузки Рц

г„

V, м/с

сгоросп. ветра

L-ipoicMCpaiop

о < и I

Rcct,

Inv

Изменение доступной энергии АБ влечет за собой изменение времени резервирования питания от АБ. Этот параметр очень важен для формирования рациональных режимов в автономном ВДЭТК. Используя выражение (4) построена зависимость максимального времени работы АБ tAS от величины нагрузки Рц, с учетом текущего заряда АБ 3Аб (рис. 8):

tAB = ехр(2,7239 - 6,32736-(Рн) + 2,52049-(Ри)2) ■ САШМ • 3АБ

Созданные модели обладают достаточной для проводимого исследования точностью и соответствуют целям и задачам исследования.

Все полученные модели объединяются в единую модель автономного ВДЭТК в программной среде Matlab. На рис. 9 представлена структурная схема модели ВДЭТК. Модель обладает открытой архитектурой, адекватно отражает процессы распределения балансов мощностей и позволяет проводить исследования работы автономного ВДЭТК в широком диапазоне установленных мощностей основного энергетического оборудования.

Полученная модель позволяет связать первичные энергоресурсы (ветер, дизельное топливо), нагрузки потребителей и процессы

энергопреобразования в элементах ветро-

дизельного электротехнического комплекса, что дает возможность провести всестороннее исследование режимов совместной работы оборудования, определить границы энергоэффективного использования оборудования в составе микросети и задать основные принципы

Akku

дюельпгнерат

if Lil

% Mip W(i I зарила Akki

mil

Рисунок 9. Модель ВДЭТК, включая модели: электрической нагрузки потребителей (1), ветрогенератора (2), дизельгенератора (3), заряда-разряда аккумуляторных батарей (4), блока согласования нагрузки (БСН) (5)

управления

автономным

эффективного электротехническим комплексом.

В четвертой главе проведен анализ работы ветро- дизельного электротехнического комплекса на базе построенной компьютерной модели в среде программирования Matlab. Определено влияние загрузки ДЭС на величину топливной составляющей в стоимости производства 1 кВт/ч электроэнергии. Диапазон рациональной загрузки дизельной электростанции с постоянными оборотами двигателя из представленной зависимости (рис.10)

выбирается в соответствии с рекомендациями: от 0 до 40% - абсолютно не приемлемый для экономичной работы ДЭС; от 40 до 70 % - условно приемлемый, работа в таком режиме показывает повышенный удельный расход топлива и, соответственно, сниженную эффективность; от 70 до 100 % -эффективный режим работы ДЭС, являющийся приоритетным для использования.

ge, О. е.

1,3 ;

1,2 т

1,1 ; -1

0,9 •

0,8 ;

ОД

С,3

0,5

Рдэс, о. е.

0,9 1,1

0,0 0.2 0.4 0,6 0,8 1.0

Рдэс, О.е.

Рисунок 10. Удельный эффективный расход Рисунок И. Пример типичной

топлива ДЭС на постоянных оборотах расходной характеристики ДЭС

двигателя инверторного типа

В режимах неполной нагрузки дизельные электростанции инверторного типа всегда эффективнее ДЭС на постоянных оборотах. На рис. 11 представлена типичная зависимость удельного эффективного расхода топлива в зависимости от развиваемой дизельным двигателем мощности при переменных оборотах двигателя. По представленной зависимости можно сделать выводы о рациональной области загрузки ДЭС: от 0 до 50% показывает невысокую эффективность работы ДЭС; от 50 до 75 % является условно приемлемой, Работа в таком режиме характеризуется повышенным удельным расходом топлива; от 75 до 97 % эффективный режимом работы ДЭС, приоритетный для использования.

Определено влияние скорости ветра на себестоимость

электроэнергии, вырабатываемой ВЭС и выявлены диапазоны возможного эффективного применения

ветроэнергетических установок

(рис. 12): до 0,3'Увэс.ном технически невозможна выработка электроэнергии с помощью ВЭС; от 0,3 до 0,5-VBX.nом удельная себестоимость

электроэнергии очень высока и применение ВЭС ограничено районами с крайне высокой себестоимостью

Сээ

Рисунок 12. Зависимость удельной себестоимости вырабатываемой ВЭУ 1 кВт/ч электроэнергии от текущей скорости ветра V

топлива для ДЭС; от 0,5 до 0,75- Vb3cijou применение ВЭС будет эффективно для большинства децентрализованных потребителей электроэнергии, целесообразно подключение в качестве дополнительного источника энергии, для повышения качества электроэнергии в удаленных точках электроснабжения и в целях экономии привозного топлива для ДЭС; от 0,75 до 1,0-Увэс.пом применение ВЭС возможно в качестве основного источника энергии (при условии дополнительного резервирования), применение ограничивается лишь возможностью утилизации всей выработанной ВЭС электроэнергии; более 1,0-Увэс.пом необходимо обратить внимание на ветроэнергетические установки с более высокой номинальной рабочей скоростью ветра.

Для исследования режимов работы ВДЭТК использованы характерные графики нагрузок удаленных потребителей: сельскохозяйственный (С/Х), производственный (деревообработка (Wood), смешанная и прочая несельскохозяйственная (Рагп). Определено влияние соотношения установленных мощностей ветро- и дизельгенератора (Рвг/Рдг) в автономном гибридном ВДЭТК для характерных режимов работы электротехнического комплекса. Выделены следующие области : Рвг/ Рдг< 1,2-1,4 - эффективное применение ВЭС со значительной экономией расхода топлива ДЭС; РВг I Рдг > 1,5-1,8 не дает заметной экономии топлива. Типичные зависимости среднесуточного расхода топлива Gr = /(Рвг / Рдг) представлены на рис. 13. Изменение графика нагрузки при сохранении неизменными коэффициента заполнения графика нагрузки Кз и коэффициента неравномерности графика нагрузки Кн не оказывает существенного влияния на эффективность работы ВДЭТК.

Gr, о.е.

-w

r-Wood

Рвг! Рдг, о.е.

-с/к □ -c/x»>f

-С/Х D*.

0 0.2 0.4 0,6 0 8 1 1.2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 1,8 3

Рисунок 13. Влияние графиков нагрузок на расход топлива ДЭС

о ; Рвг! Рдг,

0 0.2 0,4 0 6 0,8 1 1.2 1.4 l.b 1.8 2 2.2 2.4 2.&2 8 3

Рисунок 14. Влияние режима работы ДЭС на расход топлива

Выявлено влияние режима работы ДЭС в составе автономного ВДЭТК на расход топлива ДЭС и, следовательно, на эффективность работы комплекса в целом. При расчетах использовались три основных режима работы ДЭС: на постоянных оборотах двигателя (D), с выводом дизельного двигателя на минимальный холостой ход (Dxx), полное отключение двигателя в периоды с благоприятными ветровыми условиями (Dof) (рис. 14). Выделены следующие диапазоны соотношения мощностей: РВг / Рдг < 0,5 -изменение режима работы ДЭС не дает ощутимого эффекта; Рвг/Рдг > 0,5 -

CIy л О

2,00 V. о. е.

Рисунок 15. Влияние скорости ветра на расход топлива ДЭС

AGr,%

0,00%

-10.00% Р

САлб.о . е-

V* >

♦ к:/к и)

■ 4T/K.D

АД Fud iC/X^Dcf)

целесообразен вывод ДЭС в режим минимального холостого хода (Dxx); Рвг/ Рдг> 1,0 - целесообразно отключение двигателя ДЭС в периоды избыточной мощности ВЭС (Dof). Работа на номинальном холостом ходу (D) является наименее рациональным режимом работы ДЭС.

Определено влияние отношения интегрального значения скорости ветра к номинальному V/Vb3c.hom на расход топлива ДЭС Gr в составе автономного ВДЭТК при различных режимах работы ДЭС. Диапазон У/Увэс.иом < 0,5 наиболее эффективный, к значению 1,0-1,3 потребление топлива достигает своего минимума и ограничивается, прежде всего, расходом ДЭС в диапзоне малых нагрузок и на холостом ходу (рис. 15).

Проведен выбор рациональных диапазонов емкостей АБ в составе автономного ВДЭТК (рис. 16): САлб < 1,2-W (где W = Ршг^ -потребление электроэнергии за 1 час при максимальной мощности нагрузки) - эффективный, при условии неравномерности графика нагрузки (Кз < 0,35) и использовании режима работы ДЭС с выводом из синхронизма на минимальных холостой ход или полным отключением. В остальных случаях применение АБ не дает ожидаемого эффекта; САЛБ < 2,5-W— эффективная работа не зависимо от значения Кз, во всех режимах работы ДЭС, кроме режима холостого хода на номинальных рабочих оборотах двигателя; САЛБ > 2,5-И7 -максимальная эффективность работы комплекса с блоком АБ, нецелесообразно испльзование режима работы дизельгенератора на номинальных рабочих оборотах холостого хода двигателя в периоды недостаточной загруженности ДЭС; САаб > 3-3,2- W не желательно, так как, при увеличении капитальных и эксплуатационных затрат на оборудование, не дает увеличения эффективности работы системы в целом и, в некоторых режимах, способно дополнительно перегружать оборудование большими зарядными токами.

Анализ полученных графиков показал отсутствие однозначной зависимости расхода топлива ДЭС в составе ВДЭТК от ограничения значений минимального разряда или максимального заряда АБ от ДЭС не зависимо от графика электрической нагрузки.

■ ■

А»*,

-20.00% -30.00".

•л Vе»

-60.00% -70,00% -80,00"; -90,00%

i>! >:г. А 4 л

Рисунок 16. Зависимость экономии расхода топлива ДЭС AGr от установленной емкости АБ при различных режимах работы ВДЭТК

па

*»

В заключении изложены выводы и основные результаты исследований, представленных в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан алгоритм согласования работы основного энергетического оборудования ВДЭТК в диапазоне до 1000 кВт установленной мощности оборудования, допускающий работу в условиях неопределенности ветровых условий и электрической нагрузки потребителей.

2. Разработаны математические модели энергопреобразования основных элементов автономного электротехнического комплекса, позволяющие формировать рациональные режимы совместной работы ДЭС и ВЭС.

3. Разработана модель энергопреобразования в ВДЭТК, позволяющая решать многокритериальную задачу анализа совместных режимов работы основного энергетического оборудования комплекса с целью снижения расхода топлива на производство электроэнергии, отличающуюся универсальностью по отношению к структуре, режимам, мощностям.

4. Проведен анализ автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов и режимов их работы в условиях рассредоточенности энергоисточников и разработаны законы управления балансом электроэнергии, повышающие эффективность применения электротехнических комплексов с использованием ветроэнергетических энергоресурсов.

5. Разработаны практические рекомендации по построению ВДЭТК в зависимости от графиков электрических нагрузок потребителей и ветровых условий местности, позволяющие экономить от 20 до 80 % топлива.

6. Предложенные рекомендации по выбору оптимальных соотношений мощностей ветро- и дизельгенераторов, пакет программ моделирования режимов работы ветро-дизельных электротехнических комплексов используются в ОАО «Сахаэнерго» при разработке новых инвестиционных проектов модернизации автономных систем электроснабжения малых потребителей в северных улусах Якутии с использованием возобновляемых источников энергии, математические модели и методика расчета в учебном процессе при подготовке магистров направления 140200 «Электроэнергетика» в Томском политехническом университете.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Сурков М.А. Анализ расхода топлива дизельной электростанции при постоянный оборотах генератора. Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования: материалы Всероссийской научно-технической конферениции / Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 351с.

2. Сурков М.А. Выбор оптимальных мощностей дизельгенераторов в составе дизельэлектростанций // Современные техника и технологии:

Сборник трудов XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных - Томск, 4-8 мая 2009. - Томск: ТПУ, 2009. - с. 99-101

3. Сурков М.А. Оценка экономической эффективности использования ВИЭ для децентрализованного энергоснабжения // Энергетика: экология, надёжность, безопасность: труды пятого Всероссийского студенческого научно-технического семинара - Томск, 23-24 апреля 2003. - Томск: Изд. ТПУ, 2003. - с. 63-65

4. Сурков М.А. Автоматизация процесса оценки экономической эффективности использования ВИЭ //Материалы IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» - Томск, 7-11 апреля 2003. - Томск: Изд. ТПУ, 2003. - с. 67

5. Сурков М.А. Расчет вырабатываемой мощности ветроэнергетической установки (ВЭУ) //Электроэнергия и будущее цивилизации: Материалы международной научно-технической конференции - Томск, 19-21 мая 2004. -Томск: Изд-во ТГУ, 2004. - с. 194-196

6. Сурков М.А. Расчет мощности ветроэнергетической установки (ВЭУ) //Современные техника и технологии: Труды Десятой Юбилейной Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, посвященной 400-летию г. Томска: в 2 т. - Томск, 29 марта-2 апреля 2004. - Томск: Изд. ТПУ, 2004. - с. 61-62

7. Сурков М.А. Децентрализованная система электроснабжения с рассредоточенными источниками энергии //Современные техника и технологии (СТТ'2005): Труды XI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных: в 2 т. - Томск, 29 марта-2 апреля 2005 г. - Томск: Изд. ТПУ, 2005. - с. 77-79

8. Сурков М.А. Объединение рассредоточенных источников энергии в микросеть //Современные техника и технологии: Труды XII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых - Томск, 2731 марта 2006. - Томск: ТПУ, 2006. - с. 55-57

9. Сурков М.А., Коновалова Л.П. Математическая модель систем автономного электроснабжения на возобновляемых источниках энергии //Всероссийский конкурс инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение»: Каталог заявленных инновационных проектов - Томск, 26-30 сентября 2006. - Томск: ТПУ, 2006.-с. 15

10. Сурков М.А. Соотношение мощностей ветро- и дизельгенератора в гибридной ветродизельной системе // XIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов в 3-х то-мах. Т. 1. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. - с. 116-118.

11. Сурков М.А., Лукутин Б.В., Коновалова Л.П. Эффективность децентрализованного электроснабжения Томской области с использованием

энергии ветра //Научный вестник Новосибирского государственного технического университета, 2007. - т. - № 2. - с. 35-39

12. Сурков М.А., Лукутин Б.В. Расчет вырабатываемой мощности ветроэнергетической установки. // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности - Чита: РИК ЧитГУ, 2010. -Т15, №4. - с. 133-137

13. Сурков М.А. К вопросу о секционировании дизельных электростанций в автономных системах электроснабжения // Инновационная энергетика 2010: материалы второй научно-практической конференции с международным участием. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. - 364 е., с. 128-132 (ISBN 9785-7782-1495-8)

14. Сурков М.А. Секционирование дизельных электростанций в автономных системах электроснабжения до 500 кВт // Локальная энергетика: опыт, проблемы, перспективы развития: сборник материалов научно-практической конференции. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011.-96 с.

15. Сурков М.А. К вопросу о секционировании дизельных электростанций в автономных системах электроснабжения // Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений. Сборник трудов 11 Международной научно-практической конференции молодых ученых. 23 - 25 ноября 2010 г. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. — с. 251-252.

16. Сурков М.А. Алгоритм управления автономной ветродизельной системы // Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы двенадцатой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 6-8 декабря 2006. - Томск: ТПУ, 2006. - с. 81-83

17. Сурков М.А. Соединение рассредоточенных источников энергии в микросеть // Энергетика и энергоэффективные технологии: Сборник докладов международной научно-технической конференции посвященной 50-летию ЛГТУ - Липецк, 18-20 октября 2006 - Липецк:ЛГТУ,2006,- с. 18-22

18. Easy calculation of wind energy generator output // Modern Technique and Technologies: Proceedings of the 12th International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists - Tomsk. - 27-31 March 2006.-Tomsk: TPU Press. -2006-T. l.-c. 112-115

19. Сурков M. А., Обухов С. Г., Хошнау 3. П. Методика выбора ветроэнергетических установок малой мощности // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2011 - №. 2 - С. 25-30-5603-2011

Личный вклад автора. Публикации [1]-[8], [10], [13]-[18] выполнены без соавторов. В публикации [9] автору принадлежит создание математической модели энергопреобразования в ДЭС и ВЭС (70%), [11] - разработка модели ВЭУ (30%), в публикации [12] - разработка математической модели энергопреобразования первичного энергоносителя в электрическую энергию в ветроэнергетической установке, анализ методов моделирования ВЭС (80%), в публикации [19] - анализ методов моделирования ВЭУ (30%).

Подписано к печати 18.05.2011. Формат 60><В4/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. п. 1,28. Уч .-изд. л. 1,16.

_Заказ 711-1 Мираж 100 экз._

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Система менеджмента качества Издательства Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008

иштьствоУш. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел/факс: +7 (3822) 56-35-35, www.tpu.ru

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сурков, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМАХ.

1.1 Мировые тенденции развития возобновляемой энергетики.

1.2 Особенности локальных систем электроснабжения.

1.3 Перспективы гибридных ветро-дизельных систем электроснабжения и задачи исследований автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов.

1.4 Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ВЕТРО-ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И ФОРМИРОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ ИХ РАБОТЫ.

2.1. Варианты построения ветро-дизельных источников электропитания и их применения в локальных системах электроснабжения.

2.2. Алгоритмы взаимодействия элементов ветро-дизельного электротехнического комплекса.

2.3. Формирование режимов работы автономной системы электроснабжения с рассредоточенной ветро-дизельной генерацией.

2.4. Интеллектуальные алгоритмы формирования режимов работы ветро-дизельных электротехнических комплексов.

2.5. Технико-экономические характеристики ветро-дизельных электротехнических комплексов.

2.6. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕТРО-ДИЗЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА.

3.1. Основные энергетические характеристики дизельных электростанций и их моделирование.

3.1.1. Моделирование дизельной электростанции с переменной частотой вращения двигателя.

3.1.2. Моделирование дизельной электростанции с постоянной частотой вращения двигателя.

3.2. Основные энергетические характеристики ветроэлектростанций и их моделирование.

3.3. Моделирование электрических нагрузок.

3.4. Основные энергетические характеристики накопителей электроэнергии и моделирование энергопреобразования в них.

3.5. Моделирование энергетических балансов автономного ветро-дизельного электротехнического комплекса.

3.6. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ АВТОНОМНЫХ ВЕТРО-ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

4.1. Определение диапазона рациональной загрузки дизельной электростанции.

4.2. Определение области возможного эффективного применения ветроэнергетических установок.

4.3. Соотношение установленных мощностей ветро- и дизельгенератора в автономном ветро-дизельном электротехническом комплексе.

4.3.1. Работа автономного ВДЭТК с выводом дизельгенератора из синхронизма на минимальный холостой ход.

4.3.2. Работа автономного ВДЭТК с выключением дизельгенератора при благоприятных ветровых условиях.

4.3.3. Сравнение вариантов работы автономного ВДЭТК с различными режимами работы дизельгенераторной установки.

4.4. Выбор оптимальной ёмкости аккумуляторных батарей в автономном ветро-дизельном электротехническом комплексе.

4.4.1. Влияние диапазонов заряда/разряда аккумуляторных батарей на эффективность работы автономного ВДЭТК.

4.4.2. Работа автономного ВДЭТК с аккумулированием электрической энергии и дизельгенератором на постоянных оборотах двигателя.

4.4.3. Работа автономного ВДЭТК с аккумулированием электрической энергии и выводом дизельгенератора из синхронизма на минимальный холостой ход.

4.4.4. Работа автономного ВДЭТК с аккумулированием электрической энергии и выключением дизельгенератора при благоприятных ветровых условиях.

4.4.5. Сравнение вариантов работы автономного ВДЭТК с аккумулированием электрической энергии и различными режимами работы дизельгенераторной установки.

4.5. Выводы по главе 4.•.

Введение 2011 год, диссертация по электротехнике, Сурков, Михаил Александрович

Актуальность. Жизненно важной характеристикой энергетики в экстримальных природно-климатических условиях является надежность работы всех звеньев системы топливо- и энергообеспечения. В зависимости от этого находится не только эффективность функционирвания отраслей народного хозяйства, но здоровье и жизнь людей. В условиях отсутствия электроэнергии становится невозможным эффективное использование труда и создание надежной системы жизнеобеспечения человека.

В России около 12,8 млн. человек проживает в областях, для электроснабжения которых используются дизельные (ДЭС) или бензиновые электростанции [6]. Топливная составляющая, с учетом его доставки в труднодоступные районы, становится основным компонентом в себестоимости производимой энергии, достигая 60 % и более.

Энергетическая стратегия России на период до 2020 года предусматривает замещение 20 млн. т.у.т. традиционных энергоносителей за счет возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Достижение этой отметки невозможно без комплексного рассмотрения научного, экономического и. технологического аспектов проблемы внедрения установок, использующих ВИЭ. Применение возобновляемых источников энергии в составе автономных энергетических систем позволяет снизить топливную составляющую в себестоимости вырабатываемой электроэнергии, что существенно повышает их технико-экономическую эффективность. Перспективность и актуальность применения возобновляемых энергоресурсов для экономии органического топлива сегодня отмечена как отечественными, так и зарубежными специалистами в области электроэнергетики и теплоснабжения.

В настоящее время, существует необходимость определения энергоэффективных рабочих режимов оборудования в составе автономных систем с использованием рассредоточенных источников энергии, часть из 5 которых возобновляемые. Отсутствие в свободном доступе необходимых программных продуктов для исследования режимов работы гибридных систем электроснабжения с использованием возобновляемых энергоресурсов, закрытость используемых моделей и алгоритмов, склонность к конкретному определению применяемого оборудования (ограничивается собственным производимым оборудованием или оборудованием в контракте на исследования), быстрое развитие энергетического оборудования для ВИЭ диктуют необходимость создания универсальных, в широком диапазоне мощностей применяемого энергетического оборудования, алгоритмов согласования работы автономного электротехнического комплекса и моделей энергетических балансов автономной системы электроснабжения с энергоисточниками различной физической природы.

Наиболее универсальной для применения среди всех ВИЭ является-ветроэнергетика. Использование ветро-дизельных электротехнических комплексов (ВДЭТК) наиболее перспективно в электроснабжении удаленных потребителей электрической энергии. Поэтому поставленные в работе цели и задачи повышения энергоэффективности автономных ВДЭТК являются актуальными для электроэнергетической науки и практики.

Целью настоящей работы является разработка алгоритма согласования работы основного энергетического оборудования рассредоточенных источников энергии широкого диапазона установленных мощностей в составе автономного ветро-дизельного электротехнического комплекса, позволяющего обеспечить энергоэффективный режим производства электроэнергии в условиях неопределенности ветрового потенциала и электрических нагрузок.

Для достижения поставленных целей в диссертационной работе поставленны и решены следующие задачи:

• Определение универсальных методик расчета потребления топлива ДЭС в диапазоне до 1 МВт установленной мощности в зависимости от нагрузки потребителей;

• Анализ и построение алгоритма заряда/разряда аккумуляторных батарей в составе ВДЭТК в условиях неопределенности ветрового потенциала и электрических нагрузок.

Методы исследований:

Исследования проводились с использованием методов расчета систем электроснабжения, методов расчетов технико-экономических показателей энергоустановок, статистических методов обработки данных ветрового 7 режима местности, графиков нагрузок потребителей электроэнергии, а также теории математического моделирования, теории нейронных сетей и нечетких множеств. Численное моделирование реализовано в средах МаЙаЬ, МБ Ехе11.

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана математическая модель ветро-дизельного электротехнического комплекса, обеспечивающая выбор рациональных режимов работы, в зависимости от изменения мощности нагрузки, соотношения установленных мощностей ветровой и дизельной составляющей генерирующего оборудования и ветровых условий района электроснабжения.

2. Предложен интеллектуальный алгоритм на основе нейронных сетей ш нечетких множеств, позволяющий формировать энергоэффективные режимы работы основного оборудования автономного ВДЭТК с рассредоточенными источниками энергии и наличии аккумуляторов электрической энергии в условиях неопределенности нагрузки потребителей.

Практическая значимость работы:

1. Реализован пакет программ, позволяющих формировать рациональные режимы согласования вырабатываемой электрической энергии ветродизельного электротехнического комплекса с графиком электрической 8 нагрузки с целью повышения эффективности использования ВЭС и снижения топливной составляющей в себестоимости электроэнергии.

Реализация результатов работы.

Основные положения работы, выносимые на защиту:

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских конференциях и семинарах в

России и Германии: IX-XIII, XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии», г. Томск, 2003-2007 гг., 2009 г.; Winter Academy of

Yong Scientist, Germany, Kassel, 2007 г.; V Всероссийский студенческий' научно-практический семинар «Энергетика: экология, надежность, безопасность», г. Томск, 2003 г.; Международная научно-техническая конференция «Электроэнергия и будущее цивилизации», г. Томск, 2004г.;

International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and

Young Scientists «Modern Technique and Technologies», Tomsk, 2006 г.;

Международная научно-техническая конференция «Энергетика и энергоэффективные технологии», г. Липецк, 2006 г.; Всероссийский конкурс инновационных проектов студентов и аспирантов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение», г. Томск, 2006 г.;

Международный научно-технический семинар «Системы электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии», г. Томск, 2006 г.; 12-я

Всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика: экология, надёжность, безопасность», г. Томск, 2006 г.; Всероссийская научнотехническая конференция «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования», г. Томск, 2006, 2010 гг.; II Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Ресурсоэффективные

10 технологии для будущих поколений», г. Томск, 2010 г.; II Всероссийская конференция «Инновационная энергетика» с международным участием, г. Новосибирск, 2010 г.; Научно-практическая конференция «Локальная энергетика: опыт, проблемы, перспективы развития», г. Якутск, 2010 г.

Заключение диссертация на тему "Повышение энергоэффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов"

4.5. Выводы по главе

1) Области загрузки дизель-электростанции:

• область загрузки ДЭС от 0 до 40% является абсолютно не приемлемой для экономичной работы ДЭС;

• область загрузки ДЭС от 40 до 70 % является допустимой только кратковременно или в случае аварийного режима;

• область загрузки от 70 до 100 % является максимально эффективным режимом работы ДЭС и приоритетным для использования.

2) Можно выделить несколько диапазонов работы ветроэнергетической установки по эффективности:

• В диапазоне интегральных значений скорости ветра до 0,3 от номинальной скорости ветра ВЭС Vnom технически невозможна выработка электроэнергии с помощью ВЭС; <

• В диапазоне интегральных значений скорости ветра от 0,3 до 0,5-Vnom удельная себестоимость электроэнергии очень высока и применение ВЭС ограничено районами с крайне высокой себестоимостью топлива ДЭС. Подключение к общей СЭС не целесообразно;

• В диапазоне скоростей ветра от 0,5 до 0,15-Vnom применение ВЭС будет эффективно для большинства децентрализованных потребителей электроэнергии. Подключение к общей системе электроснабжения будет целесообразно в качестве дополнительного источника энергии, для повышения качества электроэнергии в удаленных точках электроснабжения и в целях экономии топлива для ДЭС; i

• В диапазоне скоростей ветра от 0,75 до 1,0-Vnom применение ВЭС возможно как основного источника энергии (при условии дополнительного резервирования). Применение ограничивается лишь возможностью утилизации всей выработанной ВЭС электроэнергией. Подключение к общей системе электроснабжения будет целесообразно;

• В диапазоне скоростей ветра более 1,0-Vnom применение ВЭС возможно как основного источника энергии (при условии дополнительного резервирования). Подключение к общей системе электроснабжения будет целесообразно. При возможности утилизации всей выработанной ВЭС электроэнергии, необходимо обратить внимание на ветроэнергетические установки с более высокой номинальной рабочей скоростью ветра и, соответственно, с более высокой установленной мощностью.

3) Эффективность использования ВЭС К!!ЮСТЕХ быстро снижается до 60% при изменении интегрального значения скорости ветра от 0 до 0,5 -Vnom и далее плавно снижается до 40% при увеличении интегрального значения скорости ветра до \,5-Упот. Наибольшая экономия топлива достигается при интегральном значении скорости ветра до 0,5-Упот. По этому, можно сделать вывод о наиболее эффективном режиме работы ветрогенератора именно в диапазоне до 0,5-Упот и умерено эффективном режиме в диапазоне до 0,9- Упот. Изменение графика нагрузки при сохранении неизменными коэффициента заполнения графика нагрузки Кз и коэффициента неравномерности графика нагрузки Кн не оказывает существенного влияния в сравнении с другими критериями на эффективность работы автономного ВДЭТК. Изменение значения коэффициента заполнения графика нагрузки К3 приводит к пропорциональному изменению значения коэффициента использования ветроустановки Ки вэсЕХ-Выделены следующие диапазоны соотношений установленных мощностей ВЭС и ДЭС по энергоэффективности работы автономного ветро-дизельного электротехнического комплекса: Рвэс / Рдэс < 0,5 - является областью эффективной работы ВЭС, изменение режима работы ДЭС не дает ощутимого эффекта; Рвэс / Рдэс > 0,5 - является областью умеренно-эффективной работы ВЭС, целесообразно применение вывода ДЭС в режим минимального холостого хода;

Рвэс / Рдэс > 1,0 - является областью со средней эффективностью работы ВЭС, целесообразно отключение двигателя ДЭС в периоды избыточной мощности ВЭС.

Максимальный разрядный ток (в амперах) свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, для максимальной эффективности использования АБ {цлб1"™ = МАХ), должен быть не выше одной трети емкости батареи САН0Л, (в ампер-часах), при 20-часовом разряде.

В обычном режиме дизельгенератор при недостаточной нагрузке не должен заряжать АБ свыше 70-80% и должен отключаться для экономии топлива. ДЭС может работать на заряд АБ только при условии

206 превышения эффекта от использования аккумуляторных батарей над затратами топлива ДЭС для заряда АБ: (1-т]аб""с1) < (Цдэсслб-- ЦдэсбезАв). Исследованы и выделены следующие диапазоны установленных мощностей блока аккумулирования электрической энергии в составе автономного ВДЭТК:

Р абной < 1,2Рн ~ является областью с приемлемой эффективностью работы ВДЭТК с блоком аккумулирования энергии, при условии значительной неравномерности графика нагрузки (К3 < 0,35) и I использовании режимов работы дизельгенератора с выводом из синхронизма на минимальных холостой ход или полным отключением дизельгенератора в периоды небольшой загрузки. В остальных случаях применение АБ не дает ожидаемого эффекта и в некоторых режимах даже повышает расход топилва дизельгенератором;

Р абном < 2,5-Рн ~ является областью с приемлемой эффективностью работы ВДЭТК с блоком АБ не зависимо от значения К3, во всех режимах работе дизельгенератора, кроме режима холостого хода на номинальных рабочих оборотах двигателя;

Р*аб но и > 2,5РН- диапазон эффективной работы автономного ВДЭТК с блоком АБ, нецелесообразно использование режима работы дизельгенератора на номинальных рабочих оборотах холостого хода двигателя в периоды недостаточной загруженности ДЭС. Увеличение мощности аккумуляторных батарей свыше 3-^-3,2Рн не желательно, так как при увеличении капитальных и эксплуатационных затрат на оборудование не дает увеличение эффективности работы системы в целом и, в некоторых режимах, способно дополнительно перегружать оборудование большими зарядными токами. Оптимальным режимом работы АБ свинцово-кислотного типа будет являться: • минимальный разряд: 0,\Р абном

• максимальный заряд от ДЭС: 0,8Р*абном

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа посвящена повышению эффективности автономных ветро-дизельных электротехнических комплексов. Исследования области применения автономных ВДЭТК показывает, что в ближайшее десятилетие потребность в автономных ВДЭТК будет расти благодаря развитию технологий аккумулирования электрической энергии, силовых преобразователей, средств автоматики и контроля электрических систем и основных их элементов.

По результатам проведенных в диссертационной работе исследований можно сделать следующие выводы:

209

Библиография Сурков, Михаил Александрович, диссертация по теме Электротехнические комплексы и системы

1. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / Коллектив авторов. СПб.: Наука, 2002. 314с. (ISBN 5-02-024971-8)

2. Статистическая информация. Электронный ресурс. Министерство энергетики Российской Федерации. - Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/activitv/statisticA свободный. - Загл. с экрана. Дата обращения: 14.01.2010.

3. Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б. Автономноеэлектроснабжение от микрогидроэлектростанций. Томск: STT, 2001 -120с.

4. Оборудование для малых ГЭС. «Int. Water Power and Dam Const.», 1986, 38, №4, 41-50.

5. Данченко A.M., Лукутин Б.В., Обухов С.Г. и др. Кадастр возможностей / Под ред. Б.В. Лукутина. Томск: Изд-во НТЛ, 2002. - 280с.: ил.

6. Троицкий В.А. Глобальная экология и стратегия развития энергетики. Альтернативные источники энергии: эффективность и управление. 1990, N2, 19-23.

7. Schar S. Entering the Solarage: a question of will. Sun World, 1991, November/Desember. Vol. 15, N 5, 2-3.

8. Iosterberger A. Transparent insulation technology for Solar energy conversion. Frankhofer-Institute for Solare Energiesysteme, Freiburg FRG, 1989, 1-41.

9. Anne-Grette Hestnes Advanced Solar low-energy buildings, Sun World, 1992, September, vol. 16, N 3-16.

10. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. М.: КНОРУС, 2010. - 232с. ISBN: 9785-406-00278-0

11. Global Wind Energy Market Report Электронный ресурс. AWEA. -Режим доступа: http://www.awea.org/pubs/documents/globalmarket2003.pdf свободный. - Загл. с экрана. Дата обращения: 12.11.2008.

12. Малая и возобновляемая энергетика России сегодня Электронныйресурс. / П.П. Безруких. Режим доступа:fhttp://www.intersolar.rU/bulletin/l/bezroukikh.shtml, свободный. Дата обращения: 17.06.2008.

13. Гуртовцев A.JI. Запасы и пределы, производства энергии на Земле.// Промышленная энергетика. -2002. — №11. — с.44

14. Инвестиционная привлекательность геотермальных энергетических проектов в России. Томаров Г.В. д.т.н., профессор Генеральный директор ЗАО "Геотерм-М"

15. Панцхава Е.С., Кошкин H.JL, Пожарнов В.А. Биомасса реальный источник коммерческих топлив и энергии. 4.1. Мировой опыт. //Теплоэнергетика. -2001. - № 2. - с.21-25

16. Безруких П.П., Стребков Д.С. Нетрадиционная возобновляемая энергетика в мире и России. Состояние, проблемы, перспективы Энергетическая политика. -2001. -№ 3. с.3-13

17. Global Wind Energy Outlook 2010 Электронный ресурс. / Global Wind Energy Council Режим доступа:http://www.gwec.net/fileadmin/documents/Publications/GWEQ%202010%20final.pdf, свободный. Дата обращения: 14.01.2011.

18. Wind Force 10. European Wind Association, Forum for Energy and Development, Forum for Energy and Development, October 1999. Электронный ресурс. / EWEA Режим доступа:http://www.inforse.dk/doc/Windforcc 10.pdf, свободный. Дата обращения: 16.04.2008.

19. Global wind technology. Overview of developments 2003-2004 Dc Vries Eize//Renewable Energy World, 2004. v.7, N 4, pp. 102-115

20. An adaptive control scheme for biomass-based diesel-wind system. Francisco Jurado, Jose R. Saenz Renewable Energy 28 (2003) p.45-57 (Spain, 150kW)

21. M.A. Elhadidy, S.M. Shaahid. Role of hybrid (wind + diesel) power systems in meeting commercial loads, Renewable Energy 29 (2004) p.109-118 (Saudi Arabia, 620 000 kWh/year, 4.1-6.4 m/s wind, lOkW x30 WG, 3days battery storage)

22. M. A. Elhadidy and S. M. Shaahid. Optimal sizing of battery storage for hybrid (wind+diesel) power systems, Renewable Energy, Volume 18, Issue 1, 2 September 1999, Pages 77-86

23. Hernandez-Aramburo, C.A.; Green, T.C. Fuel consumption minimisation of a microgrid, Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2004 IEEE Volume 3, 3-7 Oct. 2004 Page(s):2063 -2068 vol.3

24. J. A. Carta, J. González and C. Gómez Operating results of a wind-diesel system which supplies the full energy needs of an isolated village community in the Canary Islands, Solar Energy, Volume 74, Issue 1, January 2003, Pages 53-63

25. Безруких П.П. Экономика и возможные масштабы развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии / РАН. Институт народнохозяйственного прогнозирования.-М.: 2002.

26. W. Kleinkauf, F. Raptis, О. Haas Electrification with Renewable Energies, Hybrid Plant Technology for Decentralized, Grid-Compatible Power Supply, Excerpt from Themes 96/97 Solar Energy Association, Germany.

27. GOMER Электронный ресурс. / National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO Режим доступа: http://rredc.nrel.gov/homer, свободный. Дата обращения: 23.11.2010.

28. Сайт Новосибирского государственного технического университетаю. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ngtu.nsk.ru свободный. Дата обращения: 18.05.2007.

29. Лукутин Б.В., Киушкина В.Р. Ветроэлектростанции в автономной энергетике Якутии. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 202 с.

30. Climate change 2007 : impacts, adaptation and vulnerability : Working Group II contribution to the Fourth Assessment Report of the IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva : IPCC Secretariat, 2008. 979 c.i213

31. Interconnection of Solar Powered Mini-Grids to the Main Island Kythnos Электронный ресурс. / ISET Режим доступа: http://www.iset.uni-kassel.de/dispowerstatic/documents/highlight027.pdf, свободный. Дата обращения: 15.12.2010.

32. Willmes, Hartwig H. Field experiences with batteries in photovoltaic systems /i

33. Telecommunications Energy Conference, 1987. INTELEC '87. The Ninth International on 14-17 June 1987 pp.630 635

34. Stavros A. Papathanassiou, Michael P. Papadopoulos Dynamic characteristics of autonomous wind-diesel systems// Renewable Energy. June 2001. Volume 23. Issue 2. Pages 293-311

35. Мартынов H.H., Иванов А.П. MATLAB 5.x. Вычисления, визуализация, программирование. М.: Кудиц-Образ, 2000. - 336 с.

36. Медведев B.C., Потемкин В.Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов. /Под общ. ред. В.Г. Потемкина. М.: Диалог-МИФИ, 1999. -287 с. - (Пакеты прикладных программ; Кн. 1)

37. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB: Специальный справ. СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

38. Медведев B.C., Потемкин В.Г. Нейронные сети. MATLAB 6 /Под общ. Ред. В.Г. Потемкина. М.: Диалог-МИФИ, 2002. - 496 с. - (Пакеты прикладных программ; Кн. 4).

39. Райков И.Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М.: В.Ш., 1975

40. Мини электростанции (бензиновые, дизельные и газовые генераторы). Электронный ресурс. / А.Жаров. - Режим доступа:http://www.invertor.ru/station.htm, свободный. Загл. с экрана. Дата обращения: 22.09.2010.

41. Алексеев А.П., Чекменев Е.Е. Передвижные дизельные электростанции. М.; «Машиностроение», 1966, -256 с.

42. Под ред. Никифорова В.В. Исследования в области двигателей внутреннего сгорания. М.-Л.: Машгиз, 1952.

43. Технические данные дизель-генераторных установок серии АД и ЭД. -режим доступа: http://dizel-status.ru/disel.htm> свободный. Дата обращения: 14.01.2008.

44. Вырубов Д. Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983.

45. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высш. шк., 1971.

46. Безруких, П. П. Ветроэнергетика: (справочное и методическое пособие) / П. П. Безруких. — Москва: Энергия., 2010. — 313 с.

47. Шефтер Я.И. и Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Москва: Издательство Министерства сельского хозяйства СССР, 1957 год.

48. Елохин В.Г., Санеев Б.Г. Аппроксимация моделей энергетических систем. Планирование и анализ регрессионных экспериментов. Новосибирск: Наука, Сиб. Отд-ние, 1985.

49. Криворуцкий Л.Д. Имитационная система для исследований развития энергетического комплекса. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1983

50. Арзамасцев Д.А., Ананичева С.С., Липес А.В. и др. Математические модели размещения тепловых электростанций: Учебное пособие / УПИ. -Свердловск, 1985

51. Ветроэнергетика Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.microart.ru, свободный. Дата обращения: 25.09.2010.1

52. DELTA промышленные аккумуляторные батареи Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.delta-batt.com, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

53. НОРРЕСКЕ Batterien Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.hoppecke.com, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

54. VARTA аккумуляторные батареи для автодомов, катеров и яхт, солнечных установок, мобильных систем управления движением Электронный ресурс. - Режим доступа: http ://www.varta-automotive.ru/index.php?id=234&L=18, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

55. ОАО Тюменский аккумуляторный завод Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.tyumen-battery.ru, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

56. SMA Sunny Backup 5000 Installation & Instruction Manual Электронный ресурс. Режим доступа: http://download.sma.de/smaprosa/dateien/8016/SBU5000 TEN081211 .pdf, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

57. Marino M., Salisbury G. SMA Sunny Family 2006/2007 Niestetal, Germany: SMA Technologie AG, 2007 - 178 c.

58. Takahashi I., Itoh J.-I., Su G. How to get 99% inverter efficiency efficiency Электронный ресурс. Режим доступа: http://ieeexplore.ieee.org/iel2/1135/8608/0Q377536.pdf7arnumber-377536, свободный. Дата обращения: 29.09.2010.

59. Боровиков, В. STATISTIC А. Искусство анализа данных на компьютере: Для профессионалов / В. Боровиков. — СПб.: Питер, 2003. — 688 с. — ISBN 5-272-00078-1

60. Веселовский, О.Н., Браславский JI.M. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Высш. шк.,1978.- 310 с.

61. Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер,— М.: Высш. шк., 2003.— 542 е.: ил. ISBN 5-06-003595-6

62. Матханов JI.H. Основы анализа электрических цепей. М.: Высш. шк., 1981.-368 с.

63. Электротехника / Под ред. Пантюшина B.C. М.: Высш. шк., 1976.

64. Ермолин И.П. Электрические машины малой мощности. М.: Высш. шк., 1976.-503.

65. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. —М.: Гардарики, 2007. — 701 с. — ISBN 5-8297-0159-6

66. Андреев В. С. Теория нелинейных электрических цепей: Учебное пособие для вузов. Москва, Издательство Радио и связь, 1982 1

67. Martinetz, Т.М., Berkovich, S.G., and Schulten K.J., Neural-gas network for vector quantization and its application to time-series prediction. IEEE Transactions on Neural Networks, 4 (1993) #4, 558—569.

68. Ландау Л.Д., Лифниц Е.М. Теоретическая физика. Т.6. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.

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

70. Справочник по климату СССР. Вып. 1, ч. 3. Ветер. Л.: Гидрометеоиздат,1965. 306 с.

71. Справочник по климату СССР. Вып. 2, ч. 3. Ветер. Л.: Гидрометеоиздат,1966. 120 с.

72. Справочник по климату СССР. Вып. 3, ч. 3. Ветер. Л.: Гидрометеоиздат, 1966.271 с.I

73. Методика определения ветроэнергетических ресурсов и оценки эффективности использования ветроэнергетических установок на территории России и стран СНГ // Рекомендации по стандартизации. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика, М., 1994. 78 с.

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

75. Valve Regulated Lead Acid Batteries Электронный ресурс. IBT Power Limited - Режим доступа: http://www.ibt-power.com, свободный. Дата обращения: 14.11.2009.

76. Аккумуляторы Электронный ресурс. SolarHome - Режим доступа: http://www.solarhome.ru/ru/batteries/selecttype.htm. свободный. Дата обращения: 14.11.2009.

77. Super-Charge Ion Battery (SCiB™) Электронный ресурс. Toshiba Corporation - Режим доступа: http://www.toshiba.com, свободный. Дата обращения: 07.11.2009.

78. Как выбрать генератор? Электронный ресурс. Режим доступа: http://internet-torg.ru/osnov.php?idstat=49&idcatstat=12, свободный. Дата обращения: 17.10.2010.

79. Электроснабжение сельского хозяйства / И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов. М.: Колос, 2000. - 536с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. Заведений). ISBN 5-10-003172-7.

80. Марченко О.В., Соломин C.B. Оптимизация автономных ветродизельных систем энергоснабжения. // Электрические станции. 1996 №10 - С. 44-45

81. Справочник по проектированию электрических систем // Ершевич В.В., Зейлигер А.Н., Илларионов Г.А.; Под ред. С.С. Рокотяна, И.И. Шапиро. -М.: Энергоатомиздат, 1985.-352с.

82. Современная электроэнергетика. Часть 2. / Под ред. профессоров А.П. Бурмана и В.А. Строева. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — 454 е., ил. (авторы: А.П. Бурман, П.А. Бутырин, В.И. Виссарионов, A.A. Глазунов,

83. A.A. Гремяков, Э.Н. Зуев, И.И. Карташев, В.В. Кривенков, В.А. Кузнецов, И.Б. Пешков, O.A. Поваров, Ю.К. Розанов, Ю.П. Рыжов, В.А. Старшинов,

84. B.А. Строев, С.Ю. Сыромятников, C.B. Шульженко)

85. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. -М.: 1996, 86 с.

86. Catalogue of European Urban Wind Turbine Manufacturers Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.urbanwind.net/pdf/CATALOGUEV2.pdf, свободный. Дата обращения: 14.04.2009.

87. Справочник-Каталог «Оборудование нетрадиционной и малой энергетики» // Ю.Д. Арбузов, П.П. Безруких Москва.: Минэнерго РФ, 2002- 170стр.

88. World Wide Wind Turbines Catalogue Manufacturers Электронный ресурс. World Wide Wind Turbines b.v. - Режим доступа:http://www.worldwidewindturbines.com/en/wind-turbines/select-wind-turbine-capacities/, свободный. Дата обращения: 14.04.2009.

89. Шкала Бофорта для визуальной оценки силы (скорости) ветра Электронный ресурс. Гидрометцентр России - Режим доступа: http://meteoinfo.ru/bofort. свободный. Дата обращения: 21.01.2011.

90. Электротехнический рынок Электронный ресурс. / Рекламно-информационный журнал Режим доступа: http://www.elec.rU/news/2002/09/l 3/1031896144.html. свободный. Дата обращения: 03.02.2011.

91. Опыт корпоративного обследования электрических сетей 110 кВ Сибири: монография / B.C. Боровиков, М.В. Волков., В.В. Иванов, В.В.I

92. Литвак, В.А. Мельников, А.И. Погонин, Н.Н. Харлов; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского t политехнического университета, 2010. - 228 с.

93. Необслуживаемые свинцовые кислотные аккумуляторы Электронный ресурс. А и Т Системы - Режим доступа: www.atsystems.ruproducts/batterv/batteries-v.shtml свободный. Дата обращения: 20.09.2010.

94. Технические данные дизельных электростанций ПСМ ADV Электронный ресурс. Промышленные Силовые Машины (ПСМ) -Режим доступа: http://www.powerunit.ru/genset.htm, свободный. Дата обращения: 22.09.2010.

95. Тесты бензиновых, дизельных электростанций от журнала 'Потребитель' Электронный ресурс. /Д. Долгополов. Режим доступа: http://www.energo-torg.ru/news.htmK свободный. - Загл. с экрана. Дата обращения: 22.09.2010.

96. Дизельная электростанция ПСМ ADV100. Спецификация. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.powerunit.ru/specifications/ADV/ADV-100.pdf, свободный. Дата обращения: 22.09.2010.

97. VOLVO Diesel Generator Power Электронный ресурс. World Machinery Equipment Co.,Ltd - Режим доступа: http://www.dieselgeneratorcn.com/VOLVO-Diesel-Generator.html. свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

98. Diesel Generators, AVR and Parts Power Электронный ресурс. -GENERAL POWER LIMITED, INC Режим доступа: http://www.genpowerusa.com, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

99. John Deere Power Systems Power Электронный ресурс. Deere & Company INC - Режим доступа:http://www.deere.com/enUS/rg/productsequipment/productcatalog/gst/60hz t 3/index.html, свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

100. Generator Sets Cummins Электронный ресурс. Power Generation Inc. -Режим доступа: http://www.cumminspower.com/en/products/generators/. свободный. Дата обращения: 27.09.2010.

101. Сурков М.А. Расчет вырабатываемой мощности ветроэнергетической установки (ВЭУ) //Электроэнергия и будущее цивилизации: Материалы международной научно-технической конференции Томск, 19-21 мая 2004. - Томск: Изд-во ТГУ, 2004. - с. 194-196 (22438359)

102. Сурков М.А., Лукутин Б.В. Расчет вырабатываемой мощности ветроэнергетической установки. // Вестник Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности Чита: РИК ЧитГУ, 2010. - Т15, №4. - с. 133-137

103. Винарский М.С., Лурье М.В. Планирование эксперимента в технологических исследованиях. Киев: Техника, 1975.

104. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. М.: Мир, 1980.

105. Богатырев Л.Л., Современные методы исследования электроэнергетических систем / УПИ. Екатеринбург, 1991.

106. Арзамасцев Д.А., Елохин В.Г., Криворуцкий Л.Д. и д.р. Имитационное моделирование развития систем энергетиски / СЭИ СО АН СССР.I1. Иркутск, 1988.

107. Мелентьев Л.А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития. -М.: Наука, 1983.

108. Волькенау И.М., Зейлигер А.Н., Хабачев Л.Д. Экономика формирования электроэнергетических систем. М.: Энергия, 1981.

109. Арзамасцев Д.А. Введение в многоцелевую оптимизацию энергосистем / УПИ. Свердловск, 1984.

110. Браилов В.П. Исследование сходимости критериев минимума приведенных затрат и максимума рентабельности // Системный подход к решению комплексных задач энергетики: Сб. научн. тр. / ЭНИН. M., 1978.

111. Денисов В.И. Технико-экономические расчеты в энергетике: Методы экономического сравнения вариантов. — М.: Энергоатомиздат, 1985.

112. Методика определения экономической эффективности капитальных вложений // Экономическая газета. 1981. - № 2. - С. 11-14; № 3. - С. 1114.

113. Feiler D., Zahari J. Marginal generating Costs of multiblock power Systems with and without partical ontages // Energy Economics. 1981. - № 4. - P. 91122.

114. Nuclear Energy cost date base. A reference data base for nuclear and coilfired powerplant. Power Generation cost Analysis / J.J. Delene, K.A. Williams / VS Department of Energy. Washington, 1988.

115. Мызин А.Л. Методы и модели прогнозирования для развития электроэнергетических систем в условиях неопределенности и многокритериальное™: Дис. Докт. Техн. Наук / Ин-т энергетических исследований РАН. Новосибирск, 1994.

116. Ершевич В.В., Хабачев Л.Д. Новые условия развития электроэнергетических систем страны и проблемы моделирования //X науч. конф. «Моделирование электроэнергетических систем». Каунас, 1991. С. 17-18.

117. Кузовкин А.И. О привлечении средств предприятий и регионов к реализации программ энергостроительства // Энергетическое строительство. 1991. - С. 57-61.

118. Розанов М.Н. Контрактная система «тариф экономичность -надежность» для электроэнергетических систем // Изв. РАН. Энергетика. - 1992.-№3.-С. 42-47.

119. Шлимович В.Д. Управление нагрузками и спросом на электроэнергию в странах рыночной экономики // Электрические станции. 1993. - № 2. -С. 51-53.

120. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем: Учебник для вузов. М. Высш. Школа, 1987.

121. Мс Greger P.R., Oplinger Z.L., Stoll H.G. Electric utility integrated resource planning in the W.S. / Turbomach. Int. 1992. - V. 33, № 7. - P. 16-23.

122. ОАО «Паужетская ГеоЭС» Электронный ресурс. сайт ОАО «Камчатскэнерго» - Режим доступа: http://kamenergo.ru, свободный. Дата обращения: 03.02.2011г.

123. ЭнергоРынок. Профессиональный журнал Электронный ресурс. № 12 (84) / 2010 - Режим доступа: http://www.e-m.ru, свободный. Дата обращения: 03.02.2011г.

124. Lundsager P., Cristensen С .J. Main Results from Riso's Wind Diesel Programme 1984-1990 //Riso-M-2906 EN.

125. Сурков М.А. Алгоритм управления автономной ветродизельной системы // Энергетика: экология, надежность, безопасность: Материалы двенадцатой Всероссийской научно-технической конференции Томск, 68 декабря 2006. - Томск: ТПУ, 2006. - с. 81-83

126. Easy calculation of wind energy generator output // Modern Technique and Technologies: Proceedings of the 12th International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists Tomsk. - 27-31

127. March 2006. Tomsk: TPU Press. - 2006 - Т. 1. - с. 112-115i

128. Сурков M. А., Обухов С. Г., Хошнау 3. П. Методика выбора ветроэнергетических установок малой мощности // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011 - №. 2 - С. 25-30 - 5603-2011

Похожие работы

Электротехника
05.09.00