автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Разработка и исследование методов оценки эффективности использования ресурсов возобновляемых источников энергии в экономике Республики Колумбии

На правах рукописи

ОРТИС ФЛОРЕС РАМИРО

Разработка и исследование методов оценки эффективности использования возобновляемых источников энергии в экономике Республики Колумбии

Работа выполнена на кафедре «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» МОСКОВСКОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА (технического университета)

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор Николаи Константинович Малинин

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор Валерий Валентинович Волшаник

Кандидат технических наук, Александр Константинович Сокольский

Ведущая организация государственного университета им. М «Возобновляемые источники энергии».

Географический факультет Московского В. Ломоносова, Лаборатория

Защита диссертации состоится «7» мая 2004 г. в 16 ч 45 мин на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 в Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: Москва Красноказарменная ул., д. 17, аудитория Г- 200.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим посылать по адресу: 111250, Красноказарменная ул., 14, ученый совет МЭИ (ТУ).

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Республика Колумбия расположена на северо-западе Южной Америки, в тропических широтах1 северного полушария. Она занимает площадь 1141748 км. В настоящее время население составляет около 44 миллионов человек. Административно Колумбия разделяется на 32 департамента и один столичный округ - Богота. В свою очередь департаменты разделяются на муниципалитеты.

Рельеф Колумбии весьма разнообразен. Выделяются равнинный юго-восток и север, покрытые лесами или саванной, горный запад, где хребты Анд чередуются с глубокими впадинами и на склонах гор выражены все высотные пояса - от гилей до вечных снегов. Меридиональная ориентация Кордильер определяет пять географических регионов: Тихоокеанский, Атлантический, Андский, Оринокия и Амазония. Каждый регион обладает своими географическими, климатологическими и топографическими особенностями. В то же время высота и ориентация Кордильер существенно влияют на распределение осадков, количества солнечных дней в году, на направление и скорость ветра во всех регионах Колумбии.

Уровень соцобеспечения в Андском и Атлантическом регионах в сравнении с другими .регионами выше, . в них население обеспечено электроэнергией с помощью объединенной энергетической системы (ОЭС). Остальные три региона, занимающие по площади больше половины территории страны, не имеют сегодня устойчивой и надежной связи с ОЭС Колумбии. Эти регионы в отличие от Андского и Атлантического характеризуются весьма низким уровнем социального развития, в том числе из-за ограниченного электроснабжения местного населения, живущего • в небольших поселках, разбросанных по территории регионов. В настоящее время основной источник электроэнергии здесь - дизельные электростанции (ДЭС), работающие только по четыре часа в сутки на дорогом привозном топливе.

Экономика Колумбии растет на уровне среднемировых показателей и требует все больше и больше местных органических топливно-энергетических ресурсов, запасы которых составляют: для газа -20 лет, для нефти -30 лет и для угля -200 лет. Согласно с прогнозом государственного департамента планирования Колумбии, дизельное топливо необходимо будет импортировать ужес2018года. , .

Как сказано выше,-в Колумбии есть регионы, занимающие большие территории, где уровень соцобеспечения очень низок из-за ограниченного времени выработки электроэнергии ДЭС в сутки, стоимость электроэнергии которых растет за счет роста затрат стоимости дизельного топлива и затрат на его транспортировку. В тот же время даже по предварительным экспертным оценкам указанные три региона обладают значительными ресурсами возобновляемых источников энергии (гидроэнергия, энергия ветра, солнца и т.д.). Однако системных оценок указанных ресурсов в стране еще не проводилось, хотя эти исследования становится ^£а ,Л Щ Щ л Щр I актуальными.

I 1 БИБЛИОТЕКА I

I

С этой целью была предпринята разработка методического, информационного, математического и программного обеспечения для решения указанной выше задачи для наиболее остро нуждающегося в энергии типового региона и дальнейшего распространения и обобщения полученных результатов на остальные регионы Колумбии.

Среди регионов, изолированных от ОЭС, Тихоокеанский регион является наиболее населенным с жесткими социально-экологическими ограничениями. Он занимает одну пятую часть территории Колумбии, в нем находятся природные парки, которые накладывают очень жесткие социально-экологические ограничения, препятствующие строительству здесь традиционных ГЭС и ТЭС. В то же время по стратегическому плану развития Колумбии, Тихоокеанский регион имеет очень большие перспективы развития по следующим направлениям: туризм и рыболовство, переработка и хранение морских продуктов.

Цель диссертационной работы. Основной целью диссертационной работы является оценка эффективности использования ресурсов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для электроснабжения характерного изолированного региона Колумбии с распространением полученных результатов на другие районы. При этом должны быть решены следующие задачи:

1. Исследовать современное состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Республики Колумбии и оценить актуальность использования ВИЭ в энергетике.

2. Разработать современный метод расчета электрических нагрузок изолированных потребителей с учетом социально-экономических особенности страны.

3. Исследовать современные математические методы для оценки гидроэнергетического потенциала (ГЭП) малой гидроэнергетики (МГЭ) с учетом социально - экологических ограничений и выбрать наиболее перспективный метод для условий Колумбии.

4. Определить экономическую эффективность малой гидроэнергетики в условиях изолированных регионов Республики Колумбии.

Методы исследовании. Исследования проводились на основе системного анализа с использованием методов математического программирования, методов теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна работы:

1. На основе системного анализа современного состояния и перспектив развития ТЭК Республики Колумбия обоснована актуальность и необхрдимость использования ресурсов ВИЭ и, в первую очередь - ресурсов малой гидроэнергетики в условиях изолированных регионов страны.

2. Впервые разработан и внедрен в практику энергетических расчетов в Колумбии метод расчета электрических нагрузок, учитывающий социально-экономические характеристики изолированных регионов и на его основе для условий Тихоокеанского региона Колумбии определены местные электрические нагрузки на уровне 2022 года.

3. Разработан современный метод оценки ГЭГТ МГЭ с учетом энергетических и экологических ограничений на базе созданной универсальной схемы речного бассейна и на его основе впервые оценены валовой и технико-экологический ГЭП МГЭ Тихоокеанского региона. На базе анализа и обобщения результатов выполненных расчетов по данному методу было дано определение «малая гидроэнергетика» применительно к условиям Колумбии.

4. На основе проведенных технико-экономических расчетов с учетом социально - экологических факторов доказана эффективность реализации схем электроснабжения изолированных регионов на основе использования низконапорных деривационных МГЭС «по - водотоку», оснащенных горизонтальными поперечно-струйными гидроагрегатами.

Практическая ценность: Результаты выполненных исследований предназначены для использования в экономике Колумбии с целью выбора оптимальных схем электроснабжения изолированного Тихоокеанского региона на базе МГЭС.

Разработанный метод оценки ГЭП с учетом энергетических и экологических ограничений на базе универсальной схемы речного бассейна позволяет более обосновано подходить к выбору схемы электроснабжения изолированных населенных пунктов на базе использования ресурсов малой гидроэнергетики.

Публикация: по теме диссертационной работы опубликовано семь печатных работ.

Апробация работы: основные положения и результаты исследования по теме диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах, кафедры «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» МЭИ (ТУ), кафедры «Использование водной энергии» МГСУ и в географическом факультете Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, в лаборатории «Возобновляемые источники энергии», а так же на девятой и десятой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов МЭИ (2003 - 2004г).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий обьем работы 149 страниц.

Степень достоверности результатов проведенных исследований. Базируется на использовании современных методов исследований и подтверждается также результатами практического применения разработок автора в энергетических расчетах Республики Колумбии.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, описан современный этап развития электроэнергетики Колумбии, сформулированы цели и задачи исследования. Определены: научная новизна, методы исследования и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе проведен анализ современного состояния социально-экономического положения Колумбии. Исследованы тенденции развития экономики страны. Приведены общие географические, климатические и экономические сведения о Колумбии, необходимые для оценки перспективы развития топливно-энергетического комплекса всех регионов страны. Сформулированы основные проблемы энергетики Республики Колумбии и роль возобновляемых источников энергии.

На основе анализа социально-экономических характеристик изолированных регионов обоснован выбор Тихоокеанского региона как наиболее характерного, имеющего жесткие социально-экологические ограничения.

Вторая глава посвящена определению социально-экономических характеристик Тихоокеанского региона и метода оценки электрических нагрузок. В этой главе приведена методика организации фирм электроснабжения в изолированных регионах, разработанная группой специалистов и преподавателей Университета дел Балье - город Кали по поручению министерства энергетики Колумбии. В данной методике на основе математических экспертных оценок определяются социально-экономические и энергетические характеристики региона. Методика была опробована в двух муниципалитетах Тихоокеанского региона, в которых доказала свою достоверность и целесообразность применения ее во всех изолированных регионах страны. В частном случае, помимо опробования методики в Тихоокеанском регионе, так же определялись социально-экономические характеристики этого региона.

В составе этой методики автор разработал метод прогноза электрических нагрузок, объединяя методики, предлагаемые энергетической организацией Латинской Америки и Карибского региона (ОЛАДЕ), международным банком развития (BID) и энергетическими фирмами Колумбии, в котором учтены социальные и экономические характеристики данного региона. Этот метод основан на определении графика нагрузки разных секторов энергопотребления (бытовой, сельское хозяйство, коммерческие точки и общественные услуги) с учетом специфических социально-экономических характеристик региона (см.

рис. 1). Из полученных данных графика нагрузки выделяется максимум нагрузки, который с учетом роста численности населения и перспектив развития прогнозируется на определенный срок, с целью определения требуемой мощности данного поселка. По этой методике в настоящее время определяются потребности электроэнергии в изолированных районах Колумбии.

Расчет прогнозируемой нагрузки проводится согласно порядку, указанному в блок-схеме (рис. 1). Исходной информацией для метода прогноза электрических нагрузок изолированного региона являются следующие социально-экономические характеристики для каждого сектора в зависимости от типа конечного применения электроэнергии, полученные в результате опроса населения и обработанные с помощью метода математических экспертных оценок: применения

электроэнергии (в относительных единицах - о.е) у - ого сектора (у = 1,...,4)дпя интервала времени / (/ = 1,....,£); п — количество потребителей электроэнергии; годовой рост мощности в каждом секторе;

вероятность одновременного включения электроприбора О - ого применения электроэнергии в каждом секторе; . того, что в л- количестве

домов имеется электроприбор применения электроэнергии в каждом

секторе; типовая мощность электроприборов применения

электроэнергии в каждом секторе (кВт).

На основе указанных исходных характеристик проводится типизация потребителей в каждом секторе. В бытовом секторе типизация является результатом идентификации наиболее характерных типов домов, в зависимости от доходоз, количества комнат и объема энергии с помощью гистограмм. Типизация сельского хозяйства, коммерческих точек и общественных услуг проводится в отдельности. Параллельно типизации, все эти данные кодифицируются для последующих расчетов.

График нагрузки типичного дня строится для трех сценариев: минимальный, максимальный и средний, отличающихся вероятностью одновременного включения электроприбора применения

электроэнергии в каждом секторе Минимальному сценарию соответствует вероятность одновременного включения, максимуму соответствует вероятность максимальных нагрузок, для того случая, когда все электроприборы включены и среднему сценарию соответствует их средне - арифметическое

значение.

График нагрузки типичного применения в каждом секторе,

определяется по следующему выражению для каждого сценария

В соответствующем порядке определяется график нагрузок типичного дня Р{ в каждом секторе для каждого сценария

№1

(2)

В результате график нагрузок типичного дня! Р, для каждого сценария соответствует сумме графиков нагрузок всех секторов:

Зная график нагрузок типичного дня Р[ для каждого сценария, можно определить потребность в энергии данного сектора в типичный день Эд и в первый год (2004 г) для каждого сценария

м

Уг =365 *Эт

(4)

(5)

В результате потребление энергии типичного дня Эд и в течения первого года для каждого сценария соответствуют:

4 24

Эд-Ц'ГА'!

г=1 м Эг =365 *Э

д •

(6) (7)

Максимум нагрузки выбирается из полученного графика нагрузок типичного дня для каждого сценария, как

= тах(^). (8)

Требуемая мощность Р/ и среднее годовое потребление энергий ЭЦ. для каждого сценария в каждом секторе прогнозируются с учетом годового роста мощности в каждом секторе на определенный срок

рг _ рг * у "г А,

с

ЭГ этДг*К.

М

(9) СЮ)

Сумма требуемых мощностей и средних годовых потребления энергии

всех секторов для каждого сценария определяют требуемую мощность РТ

и среднюю годовую энергию данного населенного пункта для каждого сценария на определенный срок,

/-1

эг =1 э?.

г-1

(П) (12)

Иехпдиаж информация. Общие социальные, дмогр афичккие, экономические ж энергетические характеристика! всех тргшютрв&пипй. •

Сек торы:

Бытовой сектор Общественные услуги ' Сельское хозяйство Коммерческие точки

1 1 г. < р •

Типизация и Кодификации шаргопотребнтолшй

Бытовой Общественные Сельское Коммерческие

сжтор услуги хозяйство точки

Гистограммы По типу

доходов, количестве сомнет я потребление >гии

»не^г

График иагртзжи.

Секторы

Максимальный I Средний

Минимум

М»кап|1мв»и«и я Эвдгм М год

Секторы

Максимальный I

Средний

Минимум

Требуемы мощность и сродное годовое потребление энергии

Секторы

Максимальный I Средний

Минимум

Рис. 1. Блок-схема расчета электрических нагрузок в изолированных районах

В итоге определяется график нагрузки, соответствующий трем сценариям развития (максимальный, средний и минимальный) для 161 поселка Тихоокеанского региона по приведенному выше методу, используя демографические данные (число жителей и число семей) департамента статистики Колумбии и энергетические характеристики Тихоокеанского региона, определенные Университетом дел Балье. Требуемая мощность и среднее годовое потребление энергии для всех сценариев развития Тихоокеанского региона определяется с учетом роста мощности данного сектора до 2022 года, соответствующего началу импорта дизельного топлива. Для жилого сектора и общественных услуг использовались данные Департамента статистики Колумбии. Для сельскохозяйственного сектора использовались данные государственного плана развития Колумбии.

Анализ результатов прогнозирования электрической нагрузки, соответствующий среднему сценарию в изолированном Тихоокеанском регионе (рис. 2.а), показывает, что наиболее характерный диапазон нагрузок для всех поселков (30,1 %) соответствует мощности до 100 кВт, однако ее обеспеченность низкая (59,5 %). В связи с этим выбирается как диапазон мощность до 300 кВт, с обеспеченностью (88,1 %). Это значит, что в этом диапазоне можно обеспечить электроэнергией большую часть населенных пунктов (84,9%)

(а; кривая частоты и функция распределения электрических нагрузок, (б) Удельные мощности (кВт/чел) и потребление энергии (кВт.ч/чел) поселков Тихоокеанского региона к 2004 г

На основе полученных результатов определения нагрузок каждого поселка были найдены отношения мощности и энергии на душу населения к 2004 году (см. рис. 2.6). Результаты показывают, что отношение потребления мощности и энергии на душу населения в поселках составляет 313 Вт/чел и 1819 Втч/чел. Такие показатели совпадают со средними значениями удельного потребления энергии по Колумбии в целом. Графики нагрузки для всех поселков—двухпиковые, большой пик появляется в период с 17 до 19 часов иэ-за одновременного включения электрических нагрузок в жилом секторе.

Третья глава посвящена исследованию гидроэнергетических ресурсов региона, анализу современных методов расчета гидроэнергетического потенциала (ГЭП) и определению понятия малой гидроэнергетики для условий изолированного Тихоокеанского региона Колумбии. В данной главе изложен метод расчета технико-экологического потенциала малой гидроэнергетики на базе разработанной автором универсальной схемы речного бассейна с учетом энергетических и экологических ограничений.

В этой главе также рассматривается проблема многообразия мировой классификации малой гидроэнергетики, которая чрезвычайно осложняет решение задачи расчета ГЭП. Параметры МГЭС, необходимые для определения валового, технического и экономического потенциалов, в каждой стране разные. Более того, локальность действия малой гидроэнергетики и тесная связь мощности МГЭС с нагрузкой потребителя определяет особенности проектирования МГЭС. Это означает, что в качестве основного критерия при проектировании МГЭС в конкретных регионах, целесообразно рассматривать требования местного потребителя электроэнергии с учетом социально -экологических ограничений. Поэтому освоение малой гидроэнергетики в конкретных регионах может быть осуществлено на основании комплексного анализа социально-экологических и технико-экономических факторов.

На современном этапе развития малой гидроэнергетики требуется использование гидроэнергетических ресурсов на уровне оптимального использования технического потенциала с минимальным экологическим влиянием на окружающую среду. Такие требования ставят перед малой гидроэнергетикой большие ограничения, так как малые ГЭС сами по себе должны оказывать минимальное экологическое влияние и оборудоваться техникой серийного производства, при этом в основном работать «по водотоку» и использовать даже самые малые напоры.

Вследствие этого, возникает необходимость всестороннего изучения технических и социально-экологических факторов при оценке гидроэнергетического потенциала малой гидроэнергетики. Поставленная задача решается на основе метода, разработанного на кафедре нетрадиционных и возобновляемых источников энергии Московского энергетического института (ТУ). В указанном методе ставились задача расчета оптимальной схемы использования ГЭП, которая бы обеспечила минимальные потери указанного потенциала с учетом технических возможностей схем МГЭС, а также требований социально-экологического характера. При этом для данного открытого водотока или части его имеется гидрологическая информация за ряд лет по характерным створам или по всему водотоку в целом и их морфометрические характеристики.

Требования водопотребителей и водопользователей и ограничения социально-экологического характера на режимы МГЭС задаются в виде неравенств:

где /- номер створа и}—номер ограничения.

При этом задается зона, ограниченная так называемыми «верхней и

НИЖНСЙ Кп-"'тлутгл тттятттяал/гтял рпптт^ртрттттптттясг'

ZBEPX _ Лушах <7 шах ушах) ..

# = .......¿и ), (14)

гниж _-,„-,( 7 чш 7ШП 7 Вт I

(15)

МГЭС вместе со своими

внутри которой могут располагаться водохранилищами.

Следует отметить, что в изолированном- Тихоокеанском регионе находятся природные парки с эндемической флорой и фауной, которые накладывают жесткие экологические ограничения на строительство любого энергетического объекта. Согласно с выше сказанным, с учетом особенностей рек исследованного региона в качестве основной принимается деривационная МГЭС с бесплотинным водозабором, работающая «по водотоку».

В связи с этим, автор предлагает следующий модифицированный метод расчета технико-экологического потенциала малой гидроэнергетики, учитывающий социально-экологические ограничения, рассчитанный на базе топологической схемы речного бассейна. При этом для данного открытого водотока или части его требуется следующая исходная информация:

• Географическая карта района с высотными отметками, (оптимальный масштаб 1:100.000)

• Требуемая мощность населенных пунктов в данном водотоке Рп (кВт).

• Напорная характеристика водотока Нр

• Гидрограф среднемесячных расходов для многолетнего наблюдения- б,(/с).

• Минимальный среднесуточный расход для многолетних наблюдений^тй»

Для'каждой ь ой отметки задаются три вида ограничений социально-экологического характера, ранжированных по уменьшению их приоритетов в следующем порядке:

I п

(16) (17)

ДТЭПМ

"Вал,

> Рт,,

н?™ > Я,Грей,

тЭкая . гТреб

(18)

1. В первом ограничении (16) определяется: наличие валового экологического потенциала речной сети, превосходящего требуемую электрическую

нагрузку населенного пункта

2. Второе и третье ограничения (17) и (18) определяют соответствие требуемого напора и длины деривации МГЭС экологическим требованиям в I- ой отметке.

Расчет технико-экологического потенциала открытого водотока для МГЭС,

работающих по режиму бытового стока, проводится в следующем порядке:

1. На географической карте речного бассейна указываются все поселки с их энергетическими характеристиками и идентифицируются реки, на бере гах которых расположены поселки. После идентификации поселков, для всех рек измеряются площадь бассейна и длина водотока. Все эти данные записываются в универсальной схеме речного бассейна (рис. 3), в которой указываются данные площадей и длины рек в относительных единицах между картографическими изолиниями. Универсальная схема речного бассейна представляется в виде электронной таблицы, в которую удобно и наглядно можно вносить все исходные данные для проводимых расчетов.

2. Для i - ой отметки определяется валовой экологический потенциал методом линейного учета в соответствии с экологическим расходом речной сети:

(19)

/л Экая

где соответствует минимальному среднесуточному расходу стока для

многолетних наблюдений отметки.

В качестве экологического расхода принимается минимальный среднесуточный расход, который для большинства рек региона по экспертным оценкам и гидрографом среднемесячного стока основных рек в течение последних 40 лет соответствует 15 % от среднемесячного расхода.

3. Для отметки определяется наличие валового экологического потенциала, превосходящего требуемую нагрузку, т. е. выполнение первого ограничения. В противоположном случае необходимо увеличить величину расхода речного стока..

4. Далее, при выполнении первого ограничения (16) в / — ой отметке, можно определить требуемый напор для данной электрической нагрузки учетом минимального среднесуточного расхода речной сети и КПД

МГЭС-умгэс-

Н?*6 =-

5. Если первое и второе ограничения (16) и (17) не выполняются, тогда экологическое влияние данной МГЭС можно снижать итерационным путем до того момента, когда оно достигается:

min (б^.ЯГ). (2i)

6. Для расчета длины деривации i — ой отметки' if*4 вначале определяется отношение между валовым экологическим потенциалом и длиной речного стока /-ой отметки:

В соответствии с полученным отношением в / — ой отметке и данной электрической нагрузкой определяется требуемая длина деривации.

ттра _ ¿л

Ч ~ ,3*0» .

(23)

7. При выполнении всех ограничений следует, что данная МГЭС имеет самое низкое экологическое влияние на окружающую среду и одновременно перекрывает требуемую нагрузку данного населенного пункта.

Результаты расчетов по этому методу с учетом экологических ограничений показывают, что возможно не для всех МГЭС выполняются экологические ограничения. В таком случае можно рассматривать два варианта реализации МГЭС: индивидуальный и групповой. Индивидуальный вариант (поселочный) состоит из одной МГЭС, снабжающей энергией один населенный пункт, а групповой из одной МГЭС, снабжающей энергией несколько населенных пунктов (муниципальный). Для этих двух вариантов строится кривая частоты мощностей МГЭС, выполняющих экологические ограничения (рис 4.а и 5.а). Из этих двух вариантов выбирается, в качестве варианта меньшего экологического влияния на окружающую среду, вариант с большей обеспеченностью электроэнергией населения.

Далее из кривой частоты мощностей выбранного варианта определяется мощность малой гидроэнергетики, как мощность соответствующая диапазону с

большей частотой. Затем определяется возможность унификации строительства МГЭС с применением оборудования серийного производства. Для этого строятся кривая частоты напоров и длин деривации, соответствующих мощности малой гидроэнергетике (рис. 4.6 и 5.6).

В итоге можно определить предел мощности малой гидроэнергетики, соответствующий минимальному экологическому влиянию, с большей обеспеченностью электроэнергией населения и имеющий возможность унификации строительства МГЭС с применением серийного оборудования.

Результаты анализа валового экологического гидроэнергетического потенциала -N2"'" в изолированном Тихоокеанском регионе показывают, что обеспечение электроэнергией всего населения с меньшим количеством проектов, возможно по групповому варианту (муниципальный), т.е. с помощью одной МГЭС и линии электропередачи. Однако три муниципалитета, находящиеся на равнинном Тихоокеанском побережье, имеют технико-экологический потенциал, не удовлетворяющие их энергетические потребности, тем не менее соседние муниципалитеты имеют ресурсы, перекрывающие их потребности, способные обеспечить электроэнергией своих соседей.

Несмотря на то, что группой вариант (муниципальный) соответствует варианту с большей обеспеченностью электроэнергией населения, строится кривая частоты мощностей для индивидуальных и групповых вариантов, в которых валовой экологический ресурс превосходит электрическую нагрузку (см. рис. 4.а и 5.а). Из кривых частоты мощностей, (рис. 4.а и 5.а) в качестве диапазона мощностей малой гидроэнергетики выбирается мощность с обеспеченностью больше 80 %. В результате выбора, мощностью с

обеспеченностью больше 80 % для индивидуальных МГЭС является 400 кВт и для групповых 2000 кВт.

Затем для выбранных мощностей (400 и 2000 кВт) строится кривая частоты распределения напоров и длин деривации с целью определения возможностей унификации строительства МГЭС с применением энергетического оборудования серийного производства. Анализ кривых частоты напоров и длин деривации показывает, что большинство МГЭС могут строиться бесплотинными, низконапорными и деривационными (длина деривации менее 2 км), (см. рис. 4.6 и 5.6).

Четвертая глава посвящена исследованию экономической эффективности МГЭС для разных сроков окупаемости, анализу возможности снижения удельных капиталовложений в МГЭС и себестоимости электроэнергии на основе анализа структуры затрат МГЭС.

Опыт развитых стран показывает, что удельные капиталовложения в МГЭС зависят от напора и от мощности. Они снижаются с ростом мощности при постоянном напоре или с ростом напора. При этом, характеристика удельных капиталовложений снижается очень быстро по экспоненциальному закону для низконапорных МГЭС (менее 20 метров) и уменьшается медленно по линейному закону для средне и высоконапорных МГЭС. Такая характеристика сильно меняется для МГЭС мощностью менее 1000 кВт с напором менее 10 метров. В Латинской Америке удельные капиталовложения имеют такую же характеристику, однако по данным ОЛАДЕ, средняя стоимость строительства увеличивается здесь примерно в два раза из-за импорта электромеханического оборудования и в условиях изолированных регионов дополнительно увеличивается за счет сложности транспортировки оборудования и дорогих строительных материалов.

В то же время имеется возможность снизить удельные капиталовложения МГЭС на 25 % за счет их унификации и применения основного энергетического оборудования серийного производства. Возможно также снизить затраты на транспортировку оборудования и строительные материалы. При этом необходимо учесть возможность установку скоростных гидроагрегатов, так как они удешевляют сооружения здания из-за малого объема и веса.

Следует отметить, что сегодня при достаточно высоких удельных капиталовложениях, строительство МГЭС в изолированных регионах Колумбии пока не привлекает внимание частного капитала. В этих условиях государство должно строить их за счет своих денежных ресурсов. При этом необходимо анализировать разные варианты строительства МГЭС с разными сроками окупаемости, а также анализировать возможность снижения удельных капиталовложений и себестоимости электроэнергии МГЭС. Этот анализ необходимо проводить в постоянной валюте, так как затраты и доходы оказываются также затронутыми инфляцией (в данном случае доллары США).

Результаты анализа показывают, что себестоимость электроэнергии неунифицированных МГЭС в изолированных муниципалитетах Тихоокеанского региона мощностью выше 800 кВт, соответствующая срокам окупаемости 18 лет для напора 10 метров, ниже себестоимости электроэнергии, вырабатываемой ДЭС в настоящее время (см. рис. б.а). При унификации строительства МГЭС в тех же условиях, себестоимость для всего диапазона ниже себестоимости ДЭС (см. рис. б.а).

(а) Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой неунифицированными и унифицированными МГЭС для срока окупаемости (18 лет) с напором (10 м), и ДЭС в изолированных муниципалитетах Тихоокеанского региона, (б) Себестоимость электроэнергии, вырабатываемой неунифицированными и унифицированными МГЭС, подключенными к ОЭС, для срока окупаемости (18 лет) с напором (10 м)

Себестоимость электроэнергии МГЭС снижается не только за счет снижения удельных капиталовложений, но и за счет увеличения продажи электроэнергии. Для того чтобы увеличить продажу электроэнергии, в регионе должна появиться местная сельскохозяйственная промышленность, способная потреблять излишки электроэнергии, или должно быть осуществлено присоединение к ОЭС. Присоединение к энергосистеме явно решает проблему электроснабжения рассматриваемого района. Тем не менее строительство длинных ЛЭП одновременно означает и наличие источника электроэнергии в конце линии для поддержания напряжения. Вместе с тем многочисленные технико-экономические проработки и ряд осуществленных проектов доказывают, что малые ГЭС, присоединенные к энергосистеме, более стабильны и рентабельны. При дефиците воды в реке потребитель получает электроэнергию из энергосистемы, а при наличии достаточного количества воды полностью удовлетворяет свои потребности, а излишек выработки возвращает в энергосистему.

Анализ себестоимости электроэнергии, вырабатываемой МГЭС, находящимися в изолированных муниципалитетах вблизи от ОЭС, показывает что, себестоимость электроэнергии, вырабатываемой МГЭС, подключенными к ОЭС для неунифицированных вариантов при срока окупаемости 10 лет с напором Юм после 2 МВт практически не изменяется и отличается всего лишь на 0,01 Ш$/КБТ.4 (СМ. рис. 6.6). При унификации строительства МГЭС себестоимость снижается и может достигать 0,04 И8$/КБТ.4, т.е. величины, соответствующей международному стандарту (см. рис. 6.6).

Приведены результаты показывают, что МГЭС мощностью выше 800 кВт имеют больше преимуществ перед ДЭС в отдаленных или в изолированных регионах, требующих для подключения к ОЭС в конце линии источник электроэнергии для поддержания напряжения.

Кроме того при освоении МГЭС в условиях данного изолированного региона, необходимо учитывать возможность снижения удельных капиталовложений за счет снижения затрат на оборудование и на транспортировку строительных материалов и оборудования в целом, при этом гарантируя стабильную работу МГЭС с высоким КПД.

Известно, что стоимость основного гидроэнергетического оборудования составляет примерно 40 - 50 % стоимости МГЭС, поэтому выбор типа и числа гидроагрегатов является важным решением при ее строительстве. В данном случае анализируются три варианта МГЭС, состоящие из двух, трех и четырех агрегатов. Результаты этого анализа показывают, что наиболее представительный диапазон мощностей (66.7 %) соответствует варианту «четыре гидроагрегата», с пределом мощности 350 - 500 кВт каждого.

В условиях Тихоокеанского региона, в котором речной транспорт является основным средством передвижения, возникает потребность транспортировать компоненты гидроагрегата по частям и монтировать на месте. Выполнение такого условия возможно при установке горизонтальных агрегатов со скоростными турбинами, которые одновременно удешевляют строительные

работы здания. Таким образом с технико-экономической точки зрения можно сказать, что под малой гидроэнергетикой' в условиях изолированного Тихоокеанского региона понимаются бесплотинные, низконапорные и деривационные (длина деривации менее 1 км) МГЭС, мощностью до 2000 кВт при установке на каждой МГЭС максимум четырех горизонтальных агрегатов мощностью 500 кВт каждый.

Заключение

Результаты выполненного исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Обоснована актуальность и перспективность использования ВИЭ в Колумбии на основе анализа современного состояния топливно-энергетического комплекса и экономики страны в целом на период до 2022 г.

2. Разработан и внедрен в практику метод прогноза электрической нагрузки местных потребителей с учетом социально-экономических характеристик региона. На основе разработанного метода определены зависимости потребления электроэнергии по мощности и по энергии от количества пользователей.

3. Доказано, что исследованный изолированный регион Колумбии обладает значительным гидроэнергетическим потенциалом, способным обеспечить электроэнергией все населенные пункты с минимальным влиянием на окружающую среду.

4. Разработан современный метод расчета технико-экологического потенциала малой гидроэнергетики с учетом социально-экологических ограничений на базе использования универсальной схемы речного бассейна позволяет определить возможности унификации строительства МГЭС

5. На основе результатов полученных в диссертации впервые обосновано понятие малой гидроэнергетики применительно к условиям изолированных регионов Колумбии.

6. Доказана экономическая эффективность использования для электроснабжения изолированных потребителей Тихоокеанского региона низконапорных деривационных МГЭС, работающих «по водотоку» и оснащенных серийными поперечно-струйными гидроагрегатами.

7. Выполненный в работы анализ экономической эффективности применения МГЭС показывает, что в изолированных регионах себестоимость электроэнергии, выработанной МГЭС ниже, чем. на. ДЭС, в случае подключения к ОЭС себестоимость находятся в пределах стоимости продажи электроэнергии в рыночных условиях.

20

3-612«'

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Рамиро Ортис Флорес. Метод прогноза электрических нагрузок в изолированных регионах Колумбии. // Энергия и Вычисление (Университет дел Балье- Колумбия). -1995. № IV, С 53-58. (на испанском языке).

2. Рамиро Ортис Флорес. Электроэнергия в изолированных регионах Колумбии. // IV Семинар возобновляемых источников энергии. Университет Ла Серена- Чили - 1996. - Вып. 4. - С. 60-72. (на испанском языке).

2. Рамиро Ортис Флорес. Модернизация МГЭС 1 МВт. Журнал "Энергия и Вычисление**. // Энергия и Вычисление (Университет дел Балье- Колумбия). -1996. № V, С 43-51. (на испанском языке).

3. Рамиро Ортис Флорес. Малые гидроэлектрические станции. Богота.: Изд Мак Грау Хиль. 2001,357 стр. (на испанском языке).

5. Рамиро Ортис Флорес. Оценка возобновляемых источников энергии в изолированном Тихоокеанском регионе Колумбии. Журнал "Электрический

- мир", 17, N 53. С 102 - 106.2003. (на испанском языке).

6. Ортис Ф. Р., Малинин Н. К. Перспективы использования обратимых насосных агрегатов на малых ГЭС Колумбии. // DC Международная конференция научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиотехника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Том Ш.-М., 4-5 марта -2003 г. - изд МЭИ. стр 315.

7. Ортис Ф. Р., Малинин Н. К. Малая гидроэнергетика Колумбии. X. // Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиотехника, электротехника и энергетика: Тез. докл.. Том-Ш. -М, 1-3 марта - 2004 г изд МЭИ. стр 286.

Типография МЭИ (ТУ), Краснозарменная ул., д. 13

ВВЕДЕНИЕ

1. ЭКОНОМИКА И ТОПЛИВНО - ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС КОЛУМБИИ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

1.1. Колумбия: общие положения о стране

1.2. Общее экономическое положение Колумбии

1.3. Топливно-энергетические ресурсы Колумбии

1.4. Возобновляемые энергетические ресурсы

1.4.1. Общие положения

1.4.2. Солнечная энергия

1.4.3. Ветровая энергия

1.4.4. Геотермальная энергия

1.4.5. Гидроэнергетика

1.5. Электроэнергетика Колумбии

1.5.1. Общие положения

1.5.2. Организация энергосистемы

1.5.3. Технические характеристики системы энергоснабжения

1.6. Выводы по первой главе

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАГРУЗКИ ИЗОЛИРОВАННЫХ РАЙОНОВ, ТИХООКЕАНСКИЙ РЕГИОН

2.1. Общая характеристика региона и его особенности

2.2. Социально-экономические характеристики Тихоокеанского региона и их особенности

2.3. Электрическая нагрузка в Тихоокеанском регионе и ее особенности

2.3.1. Предлагаемый метод расчета электрической нагрузки в изолированных регионах

2.3.2. Характеристики потребителей в Тихоокеанском регионе и их особенности

2.4. Выводы по второй главе

3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО 72 ПОТЕНЦИАЛА (ГЭП) ТИХООКЕАНСКОГО РЕГИОНА

3.1. Особенности классификации гидроэнергетических ресурсов 72 и определение понятия малой гидроэнергетики

3.2. Исследование основных гидрологических характеристик рек 76 Тихоокеанского региона

3.3. Анализ современных методов расчета валового ГЭП малой 78 гидроэнергетики и возможности их применения в Тихоокеанском Регионе

3.3.1. Общие положения

3.3.2. Метод линейного учета

3.3.3. Метод средней реки

3.3.4. Метод базисных бассейнов

3.3.5. Метод, предложенный Институтом «Гидропроект» имени 85 С .Я. Жука.

3.3.6. Метод относительных координат 87 3.4: Анализ современных методов расчета технико- 88 экологического ГЭП малой гидроэнергетики

3.4.1. Основные понятия

3.4.2. Теоретические основы расчета технико-экологического 89 потенциала малой гидроэнергетики

3.4.3. Предлагаемый метод расчета технико-экологического ГЭП 94 малой гидроэнергетики Тихоокеанского региона

3.5. Метод расчета технико-экологического ГЭП малой 99 гидроэнергетики Тихоокеанского региона и его особенности

3.6. Выводы по третьей главе

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАЛОЙ 109 ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ В ТИХООКЕАНСКОМ РЕГИОНЕ

4.1. Энергоснабжение потребителей в изолированных регионах 109 от ОЭС: проблемы и перспеютюы.

4.2. Специфика организации электроснабжения в Тихоокеанском 110 регионе

4.3. Анализ экономической эффективности мировой малой 112 гидроэнергетики

4.3.1. Основные понятия

4.3.2. Современные подходы к оценке основных показателей 118 МГЭС

4.4. Анализ экономических показателей МГЭС в условиях 122 Тихоокеанского региона

4.5. Основные факторы снижения удельных капиталовложений 127 при унификации строительства МГЭС

Актуальность проблемы. Республика Колумбия расположена на северо-западе Южной Америки, в тропических широтах северного полушария. Она занимает площадь 1141748 км2. В настоящее время население составляет около 44 миллионов человек. Административно Колумбия разделяется на 32 департамента и один столичный округ -Богота. В свою очередь департаменты разделяются на муниципалитеты.

Рельеф Колумбии весьма разнообразен. Выделяются равнинный юго-восток н север, покрытые лесами или саванной, горный запад, где хребты Анд чередуются с глубокими впадинами и на склонах гор выражены все высотные пояса - от гнлей до вечных снегов. Меридиональная ориентация Кордильер определяет пять географических регионов: Тихоокеанский, I

Атлантический, Андскнй, Орннокня и Амазония. Каждый регион обладает своими географическими, климатологическими и топографическими особенностями. В то же время высота и ориентация Кордильер существенно влияют на распределение осадков, количества солнечных дней в году, на направление и скорость ветра во всех регионах Колумбии.

Уровень соцобеспечения в Андском и Атлантическом регионах в сравнении с другими регионами выше, в них население обеспечено электроэнергией с помощью объединенной энергетической системы (ОЭС). Остальные три региона, занимающие по площади больше половины территории страны, не имеют сегодня устойчивой и надежной связи с ОЭС Колумбии. Эти регионы в отличие от Андского и Атлантического характеризуются весьма низким уровнем социального развития, в том числе из-за ограниченного электроснабжения местного населения, живущего в небольших поселках, разбросанных по территории регионов. В настоящее время основной источник электроэнергии здесь — дизельные электростанции (ДЭС), работающие только по четыре часа в сутки на дорогом привозном топливе.

Экономика Колумбии растет на уровне среднемировых показателей и требует все больше и больше местных органических топливно-энергетических ресурсов, запасы которых составляют: для газа -20 лет, для нефти -30 лет и для угля -200 лет. Согласно с прогнозом государственного департамента планирования Колумбии, дизельное топливо необходимо будет импортировать уже с 2022 года.

Как сказано выше, в Колумбии есть регионы, занимающие большие территории, где уровень соцобеспечения очень низок из-за ограниченного времени выработки электроэнергии ДЭС в сутки, стоимость электроэнергии которых растет за счет роста затрат стоимости дизельного топлива и затрат на его транспортировку. В тот же время даже по предварительным экспертным оценкам указанные три региона обладают значительными ресурсами возобновляемых источников энергии (гидроэнергия, энергия ветра, солнца и т.д.). Однако системных оценок указанных ресурсов в стране еще не проводилось, хотя эти исследования становится все более н более актуальными.

С этой целью была предпринята разработка методического, информационного, математического и программного обеспечения для решения указанной выше задачи для наиболее остро нуждающегося в энергии типового региона и дальнейшего распространения и обобщения полученных результатов на остальные регионы Колумбии.

Среди регионов, изолированных от ОЭС, Тихоокеанский регион является наиболее населенным с жесткими социально-экологическими ограничениями. Он занимает одну пятую часть территории Колумбии, в нем находятся природные парки, которые накладывают очень жесткие социально-экологические ограничения, препятствующие строительству здесь традиционных ГЭС и ТЭС. В то же время по стратегическому плану развития Колумбии, Тихоокеанский регион имеет очень большие перспективы развития по следующим направлениям: туризм и рыболовство, переработка и хранение морских продуктов.

Цель диссертационной работы. Основной целью диссертационной работы является оценка эффективности использования ресурсов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для электроснабжения характерного изолированного региона Колумбии с распространением полученных результатов на другие районы. При этом должны быть решены следующие задачи:

1. Исследовать современное состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК) Республики Колумбии и оценить актуальность использования ВИЭ в энергетике.

2. Разработать современный метод расчета электрических нагрузок изолированных потребителей с учетом социально-экономических особенности страны.

3. Исследовать современные математические методы для оценки гидроэнергетического потенциала (ГЭП) малой гидроэнергетики (МГЭ) с учетом социально — экологических ограничений и выбрать наиболее перспективный метод для условий Колумбии.

4. Определить экономическую эффективность малой гидроэнергетики в условиях изолированных регионов Республики Колумбии.

Методы исследований. Исследования проводились на основе системного анализа с использованием методов математического программирования, методов теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна работы:

Г. На основе системного анализа современного состояния и перспектив развития ТЭК Республики Колумбия обоснована актуальность и необходимость использования ресурсов ВИЭ и, в первую очередь — ресурсов малой гидроэнергетики в условиях изолированных регионов страны.

2. Впервые разработан н внедрен в практику энергетических расчетов в Колумбии метод расчета элеюрнческих нагрузок, учитывающий социально-экономические характеристики изолированных регионов и на его основе для условий Тихоокеанского региона Колумбии определены местные электрические нагрузки на уровне 2022 года.

3. Разработан современный метод оценки ГЭП МГЭ с учетом энергетических и экологических ограничений на базе созданной универсальной схемы речного бассейна и на его основе впервые оценены валовой и технико-экологический ГЭП МГЭ Тихоокеанского региона. На базе анализа и обобщения результатов выполненных расчетов по данному методу было дано определение «малая гидроэнергетика» применительно к условиям Колумбии.

4. На основе проведенных технико-экономических расчетов с учетом социально - экологических факторов доказана эффективность реализации схем электроснабжения изолированных регионов на основе использования низконапорных деривационных МГЭС «по - водотоку», оснащенных горизонтальными поперечно-струйными гидроагрегатами.

Практическая ценность: Результаты выполненных исследований предназначены для использования в экономике Колумбии с целью выбора оптимальных схем электроснабжения изолированного Тихоокеанского региона на базе МГЭС.

Разработанный метод оценки ГЭП с учетом энергетических и экологических ограничений на базе универсальной схемы речного бассейна позволяет более обосновано подходить к выбору схемы электроснабжения изолированных населенных пунктов на базе использования ресурсов малой гидроэнергетики.

Апробация работы: основные положения и результаты исследования по теме диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах, кафедры «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» МЭИ (ТУ), кафедры «Использование водной энергии» МГСУ и в географическом факультете Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, в лаборатории «Возобновляемые источники энергии», а так же на девятой и десятой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов МЭИ (2003 -2004г).

Публикация: по теме диссертационной работы опубликовано следующие печатные работы:

1. Ramiro Ortiz Florez. Modelo de empresa para el servicio de energi'a electrica en zonas no interconectadas. Revista "Energi'a у Computation". Escuela de ingenieria electrica у electronica, Universidad del Valle. - 1995.

2. Ramiro Ortiz F16rez. Empresa de energi'a para zonas aisladas. Seminario de Energias Renovables. Universidad de la Serena - Chile. — 1996.

3. Ramiro Ortiz Florez. Modernization de la planta de Rio Cali. Revista "Energi'a у Computaci6n". Escuela de ingenieria electrica у electronica, Universidad del Valle. 1996.

4. Ramiro Ortiz Florez. Pequeilas Centrales Hidroelectricas. Bogota.: Mac Graw Hill. 2001,357 p.

5. Ramiro Ortiz Florez. Evaluation de los recursos energeticos renovables de la Costa Pacifica no interconectada . Revista "Mundo Electrico", Vol 17, No 53. pag 102-106.2003.

6. Ортис Ф. P., Малинин H. К. Перспективы использования обратимых насосных агрегатов на малых ГЭС Колумбии. IX Международная конференщгя научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиотехника, электротехника и энергетика. Том III. Москва, 4-5 марта - 2003 г изд МЭИ. стр 315.

7. Ортис Ф. Р., Малинии Н. К. Малая гидроэнергетика Колумбии. X Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиотехника, электротехника и энергетика. Том III. Москва, 1-3 марта - 2004 г изд МЭИ. стр 286. 8. О. F. Ramiro у N. К. Malinin Evaluacion de los recursos hidroenergeticos en pequefla escala. IEEE, Abril - 2004 (в печати).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем работы 149 страниц.

4.6. Выводы по четвертой главе

1. В настоящее время благосостояние населения в регионах, удаленных от ОЭС при ограниченных запасах ископаемого энергетического топлива, напрямую зависит от выработки электроэнергии на базе местных возобновляемых энергоресурсов, так как они способны гарантировать обеспечение населения энергией с минимальным экологическим влиянием на окружающую среду. В частности для изолированного Тихоокеанского региона на базе МГЭС возможно обеспечение электроэнергией всего населения.

2. Анализ экономической эффективности применения МГЭС в условиях изолированных регионов должен учесть вклад в социальное развитие района и минимальное экологическое влияние на окружающую среду, вызванное использованием возобновляемого источника энергии.

3. В настоящее время в некоторых странах государственная поддержка для обеспечения электроэнергией изолированных районов осуществляется за счет экономического фонда сельского развития, созданного на базе налога за потребление электроэнергии в районах, подключенных к ОЭС, и социальных экономических ресурсов. Накопленные фондом сельского развития денежные средства предназначены для субсидирования строительства электрических станций, обеспечивающих большее число населения с минимальным экологическим влиянием на окружающую среду. В Колумбии в 2000 г. был создан фонд сельского развития на базе социальных экономических ресурсов и дополнительной оплаты за кВт.ч в районах, подключенных к ОЭС (0,0003 USSkBt.4).

4. Особенность характеристики удельных капитальных вложений в МГЭС состоит в том, что они снижаются с ростом мощности при постоянном напоре или с ростом напора. Такая характеристика сильно меняется для МГЭС мощностью менее 1000 кВт с напором менее 10 метров.

5. В малой гидроэнергетике имеется возможность снижения удельных капиталовложений за счет унификации строительства и применения основного энергетического оборудования серийного производства. Эффект от внедрения унификации строительства и применения стандартного оборудования может снижать общие удельные капиталовложения до 25 %.

6. Из мирового опыта известно, что снижение себестоимости электроэнергии, вырабатываемой МГЭС, возможно за счет унификации их строительства с применением основного энергетического оборудования серийного производства и/или увеличения среднегодовой выработки электроэнергии при подключении к ОЭС. В условиях изолированного Тихоокеанского региона себестоимость электроэнергии, выработанной унифицированными МГЭС мощностью более 1000 кВт с напорами - 20 метров для срока окупаемости - 18 лет, составляет 0,36 USS/кВт.ч. и при их подключении к ОЭС составляет 0,03 US$/kBt.4. Эти величины по отношению к себестоимости электроэнергии, выработанной ДЭС в течение 4 часа в сутки в изолированных условиях, ниже на 0,09 Ш$/кВт.ч, а по отношению к ОЭС выше на 0,01 USS/кВт.ч. Эти результаты показывают что, МГЭС имеют больше преимущества по отношению к ДЭС в отдаленных или в изолированных регионах, требующих для подключения к ОЭС в конце линии источник электроэнергии для поддержания напряжения.

7. В изолированном регионе возможна унификация строительства МГЭС мощностью до 2000 кВт, при установке на каждой МГЭС максимум четырех горизонтальных агрегатов мощностью 500 кВт с поперечно — струйными турбинами.

134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обоснована актуальность и перспективность использования ВИЭ в Колумбии на основе анализа современного состояния топливно-энергетического комплекса и экономики страны в целом на период до 2022 г.

2. Разработан и внедрен в практику метод прогноза электрической нагрузки местных потребителей с учетом социально-экономических характеристик региона. На основе разработанного метода определены зависимости потребления электроэнергии по мощности и по энергии от количества пользователей.

3. Доказано, что исследованный изолированный регион Колумбии обладает значительным гидроэнергетическим потенциалом, способным обеспечить электроэнергией все населенные пункты с минимальным влиянием на окружающую среду.

4. Разработан современный метод расчета технико-экологического потенциала малой гидроэнергетики с учетом социально-экологических ограничений на базе использования универсальной схемы речного бассейна позволяет определить возможности унификации строительства МГЭС

5. На основе результатов полученных в диссертации впервые обосновано понятие малой гидроэнергетики применительно к условиям изолированных регионов Колумбии.

6. Доказана экономическая эффективность использования для электроснабжения изолированных потребителей Тихоокеанского региона низконапорных деривационных МГЭС, работающих «по водотоку» и оснащенных серийными поперечно-струйными гидроагрегатами.

7. Выполненный в работы анализ экономической эффективности применения МГЭС показывает, что в изолированных регионах себестоимость электроэнергии, выработанной МГЭС ниже, чем на ДЭС, в случае подключения к ОЭС себестоимость находятся в пределах стоимости продажи электроэнергии в рыночных условиях.

1. Большая Советская Энциклопедия, - М.: Советская Энциклопедия, 1973, С 461 - 469.

2. Colombia Estadistica 1998 2000. Departamento nacional de estadistica. Bogota.: DANE, 2000, 150 p.

3. Атлас Мира. M.: Главное Управление Геодезии и Картографии МВД - СССР, 1954, С 257-258.4. http://www.ideam.gov.co. Institute Colombiano de Hidrologia у Metereologia.5. http://www.dnp.gov.co. Departamento Nacional de Planeacion.

4. Plan Energetico Nacional 1997 — 2010. Unidad de Planeacion Minero Energetica. Bogota.: UPME, 1997,176 p.

5. La Cadena del Gas Natural en Colombia. Unidad de Planeacion Minero Energetica. Bogota.: UPME, 1999, 63 p.

6. Atlas de radiacion solar de Colombia. Ministerio de Minas у Energia. Bogota.: INEA, 1993, 85 p.

7. Manual de Aplicacion de la Energia Eolica. Ministerio de Minas у Energia. Bogota.: INEA, 1997, 83 p.

8. Estadisticas sobre el Recurso Agua en Colombia. Institute Colombiano de Hidrologia у Metereologia. Bogota.: ШМАТ, 1992, 412 p.

9. H.Estadisticas Minero Energeticas (Agosto 1999) Unidad de Planeacion Minero Energetica. Bogota.: UPME, 1999, 63 p.

10. Colombia, Energia Y Desarrollo (1999) Unidad de Planeacion Minero Energetica. Bogota.: UPME, 1999,94 p.

11. Colombia Estadistica 1993 1997. Departamento Nacional de Estadistica. Bogota.: DANE, 2001, CD.

12. Ramiro Ortiz Florez. Pequenas Centrales Hidroelectricas. Bogota.: Mac Graw Hill. 2001,357 p.

13. Proyecto piloto para la creaci6n de una empresa de energia en zonas no interconectadas del territorio nacional, PROYECTO PILOTO GUAPI -CAUCA. Universidad del Valle Instituto Colombiano de Energia Electrica. 1994. 759 p.

14. Proyecto piloto para la creacion de una empresa de energia en zonas no interconectadas de tern'torio nacional, PROYECTO PILOTO ВАША SOLANO CHOCO. Universidad del Valle -Instituto Colombiano de Energia Electrica. 1996, 560 p.

15. Ramiro Ortiz Florez. Modelo de empresa para el servicio de energia electria en zonas no interconectadas. Energia у computacion. Escuela de ingenieria electrica у electronica, Universidad del Valle. -1995.

16. Evaluacion de los Recursos Hidricos. Organizacion metereologica mundial у Organizacion de naciones unidas OMM/ONU - 1998.

17. Министерство Энергии США. http://hvdropower.i d.doe. gov/state/stateres.htm.

18. П.ТТ. Безруких, В.И. Виссарионов, H.K. Малинин и другие. Ресурсы и Эффективность Использования Возобновляемых Источников Энергии в России. Издательство Наука 2002.

19. Н.К. Малинин. Теоретические основы гидроэнергетики. М.: Энергоатомиздат -1985.306 стр.

20. Small Hydropower International Union of Producer and Distribution of Electrical Energy, Report 30. 1; June 1982.

21. IDEA, Manual de Minicentrales Hidroelectricas, Edicion Especial CINCO DIAD 1997.

22. J. Fonkenelle. Comment selectioner une turbine pour basse chute. Proceedings HIDROENERGIA 91, AGENSE FRANCAISE POUR LA MAITRISE DE L'ENERGIE.

23. DNAEE "APROVEITAMENTOS HIDRELECTICOS DE PEQUENO PORTE" Volumen V " Avaliaqao de Custos e Beneficios de Pequenas Centrais Hidrelectricas" Modelo FLASH, Brasilia 1987.

24. P. Fraenkel et al "Hydrosoft: A Software tool for fhe evaluation of low-head hydropower resources" HIDROENERGIA 97 Conference Proceeding, page 380.

25. Карелин, В. Я., Волшаник, В. В. Сооружения и оборудование малых гидроэлектростанций. М. Энергоатомиздат, 1986.

26. Михайлов JI.П., Фельдман, Т. К. Марканова и др. Малая гидроэнергетика. М. Энергоатомиздат, 1989.

27. Manual de pequena hidraulica. European Small Hydropower Association Bruselas.: Comunidad Europea, 1998, 282 p. htpp://europa. eu. int/en/comm/dgl 7/dgl 7home. htm

28. Самсонов, В. С. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб. Для вузов/В.С. .Самсонов, В. А. Вятин. 1-е изд.-М.: Высш. Шк., 2003, - 416 е.: ил.

29. Estadisticas internacionales minero energeticas. UPME. Bogota. 2001.

30. Автономов А.Б. Мировая энергетика: состояние, масштабы, перспективы, устойчивость развития, проблемы экологии, ценовая динамика топливно-энергетических ресурсов. Электрические Станции. 2000. № V. С-55.

31. Гуртовцев А. Л. Запасы и пределы производства энергии на Земле. Промышленная энергетика. 2002. Вып 11. С- 44.

32. Лебедев Б.П., Файбисович Д.Л. Электроэнергетика мира в 1995 году. Электрические Станции. 1998. № VIII, С 65.47.3отов В.М., Новоженин В.Д., Файн И.И. Гидроэнергетика России. Электрические Станции. 2000. № I. С-76.

33. Григорян А. Р.; Айрапетян М Г. Гидроэнергетические ресурсы Армении и перспективы их развития. Гидротехническое строительство. 2002. Вып 2. С-20-21.49.0льховский Г.Г. Пути развития мировой энергетики. Электрические Станции. 1999. № VI. С- 10.

34. Котлер В.Р. Некоторые особенности развития электроэнергетики в различных регионах мира. Электрические Станции. 1998. № УП, С 67.

35. Макеева Е.Н., Котлер В.Р. Развитие технологий производства электроэнергии для устойчивого развития мирового сообщества. Электрические Станции. 2003. № П. С-70.

36. Волков ЭЛ., Баринов В.А. Направления развития электроэнергетики России с учетом долгосрочной перспективы. Электрические Станции. 1998. № УП, стр. 2, № VIII, С 2.

37. Волков Э. П., Баринов В. А., Маневич А. С. Направления развития электроэнергетики России с учетом долгосрочной перспективы . Промышленная энергетика. 2001. Вып 1. С- 2.

38. Лащенов С. Я., Саакян В. А., Салимов Ю. Т. Программа достройки гидроэлектростанций. Основные положения прогноза развития гидроэнергетики до 2015 г. Гидротехническое строительство. 2001. Вып И. С- 13-21.

39. Балаков Ю.Н., Лаврентьев В.М., Неклепаев Б.Н., Шевченко А.Т., Шунтов А.В. Критерии надежности, используемые при обосновании необходимой генерирующей мощности электростанций при проектировании энергосистемы. Электрические Станции. 1998. № III, С 27.

40. Малик Л. К. Проблемы малых ГЭС на малых реках. Гидротехническое строительство. 1998. Вып 6. - С 45-48.

41. Source: Gutierrez, D.A. and J.H.O. Rodriguez, Ministry of Minerals and Energy TCEL, Colombian Institute for Electrical Energy, "SHP Experience in Colombia", Seminar on International SHP Economic Cooperation, Country Paper. SHP News, Winter, 1997.

42. Берковский Б.М., Кузьминов В.А. Возобновляющиеся источники энергии на службе человека. М.: Наука 1987, 128 с.

43. Широков В.М. Лопух П.С. Формирование малых водохранилищ гидроэлектростанции. М.: Энергоатомиздат 1986.

44. А. К. Сокольский, В. П. Харитонов, С. А. Михаилов. Ветроэнергетические установки в Архангельской области. Возобновляемая энергия. 1998. Вып 2. С 26- 30.

45. Tomkins Ray,(2001), "Ampliation de la Electrification Rural -estudio de algunas iniciativas innovadoras", World Bank Publications, 2001.

46. Martinot, Eric; Reiche, Kllian, (2000) "Regulatory Approaches to Rural Electrification and Renewable Energy;Case Studies from Six Developing Countries", World Bank, Washington DC.

47. B. В. Волшаник. Обоснование применения термина «Местная энергетика». Гидротехническое строительство. 2002. Вып 7. С- 4849.

48. Историк Б.Л. — Исследование в области нетрадиционной энергетики. Гидротехническое строительство. 1999. Вып 8/9. С- 81-84.65.0садчий Г. Б. Возобновляемые энергоисточникн для автономного энергоснабжения. Энергетик. 2002. - Вып 4. - С. 23-25.

49. Благородов В. Н. Проблемы и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Энергетик. — 1999.-Вып 10.-С. 16-18.

50. Григораш О. В., Стрелков Ю. И. Нетрадиционные автономные источники электроэнергии. Промышленная энергетика. 2001. Вып 4. С-37.

51. Тарнижевский Б. В. Состояние и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в России. . Промышленная энергетика; 1999. Вып 1. С 52.

52. Двяков А. Ф. Нетрадиционная энергетика в России «Проблемы и перспективы» Энергетик. 2002. - Вып 4. - С. 4-6.

53. Перминов Э. М. Использование нетрадиционных местных энергоресурсов в Калмикин (в НТСРАО «ЕЭС России»). Энергетик. 1996. - Вып 11. - С. 24 - 26.

54. Волшаник В. В. О классификации и терминологии речных гидроэлектростанций. Гидротехническое строительство. 2000. Вып 1. С-46-49.

55. В. В. Волшаник. Умару Хаманджода О классификации и терминологии нетрадиционных источников гидравлической энергии. Гидротехническое строительство. 2001. Вып 2. С-52-55.

56. Фельдман Б. Н. Современное состояние и перспективы развития малой гидроэнергетики в России. Гидротехническое строительство. 2000J Вып 8/9. С- 53-55.

57. Грицина В.П. Развитие малой энергетики — естественный путь выхода из наступившего кризиса энергетики. Промышленная энергетика. 2001. Вып 8. С- 13.

58. Федоров М. П. , Заир-Бек И. А. Экологический подход к проектированию гидроэнергетических объектов. Гидротехническое строительство. 1998. Вып 11. С- 33-36.

59. Салман Али — О проектировании низконапорных ГЭС в Иране. Гидротехническое строительство. 1999. Вып 7. С -56-57.

60. Волшаник В. В. — О расчете энергопотенциала водных потоков, реализуемого бесплотинными (свободнопоточными) установками. Гидротехническое строительство. 1999. Вып 4. С-30-32.

61. Пешнин А. Г., Волшаник В. В., Кулаков Ю. Н., Родионов В. Б. -Экологические и ресурсные составляющие экономической оценки объектов электроэнергетики. Гидротехническое строительство. 2002. Вып 9. С-31-34.

62. А. К. Сокольский и др. Экономические анализ возобновляемых источников энергии для электроснабжения автономныхпотребителей. Сельскохозяйственная теплоэнергетика — Тезисы доклад научная конференция г Севастополь. 1992. С 51 52.

63. Телешев В.И. — Оценка стоимости гидротехнических объектов и работ в условиях рыночных отношений. Гидротехническое строительство. 1998. Вып 11. С- 15-17.

64. А. К. Сокольский. Автоновные системы гарантированного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Проблемы развития и использования малой и возобновляемой энергетики в России. Тезисы доклад семинара СПб. 1997. С. 9 10.

65. Еремин JI. М. О роли локальных источников небольшой мощности на рынке электроэнергии. Энергетик. 2003. — Вып 3. — С. 22-24.

66. Белевицкий А. М. Энергия плюс экология: как решить две проблемы в комплексе. Промышленная энергетика. 2001. Вып 3. С- 50.

67. Железко Ю. С., Артемнев А. В., Савченко О.В. Расчет технологических потерь электроэнергии в электрических сетях. — 2003.-Вып 2.-С. 29-31.