автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Роторная ветроэнергетическая установка для автономного электроснабжения рассредоточенных сельскохозяйственных объектов

На правах рукописи

Жогалев Алексей Петрович

РОТОРНАЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ РАССРЕДОТОЧЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

(для условий Ростовской области)

Специальность 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Зерноград - 2004

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО "Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии" (ФГОУ ВПО "АЧГАА")

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Сергей Михайлович Воронин

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор Сергей Владимирович Оськин (ФГОУ ВПО "КубГАУ"), кандидат технических наук, профессор Михаил Анатольевич Юндин (ФГОУ ВПО "АЧГАА") ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет"

Защита диссертации состоится " 24 " 09 2004 г. в "15" часов на заседании диссертационного совета Д.220.001.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии по адресу: 347740, г. Зерноград Ростовской области, ул. Ленина 21, АЧГАА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АЧГАА

Автореферат разослан " " б/*

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

2005-4

119 0 4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С появлением и развитием фермерских хозяйств возникла проблема их электрификации. Значительное удаление этих объектов от энергосистем делает автономное электроснабжение наиболее целесообразным. В настоящее время фермеры для автономного электроснабжения применяют передвижные электростанции. Однако постоянный рост цен на ГСМ вынудил искать альтернативные пути электроснабжения.

Одним из таких путей может стать применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ), например, энергии ветра. Однако применение ВИЭ для автономного (изолированного) электроснабжения также проблематично. Так, энергия ветра неуправляема и является случайной величиной, что снижает надежность электроснабжения. Кроме того, электроэнергия, получаемая от ветроэнергетических установок (ВУ), в настоящее время достаточно дорогая.

Таким образом, назрела насущная потребность в создании конкурентоспособной ветроэнергетической установки, способной генерировать электроэнергию переменного тока.

Работа выполнялась в рамках Научно-технической программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению АПК Российской Федерации на 1996-2000 гг. и на 2001-2005 гг. в соответствии с научной проблемой 12 "Разработать научные основы развития системы тех-нолого-технического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирования эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики" и задания 04.02. "Разработать научные основы создания нетрадиционных источников энергии".

Цель работы — снижение затрат на автономное электроснабжение рассредоточенных сельскохозяйственных объектов за счет применения ветроустано-вок роторного типа.

Задачи исследований

1. Проанализировать работу ветроэнергетических установок с точки зрения более полного использования диапазона скоростей ветра и получения стабильной частоты эдс и обосновать способ привода синхронного генератора от роторной ветроустановки.

2. Разработать методику и оптимизировать параметры автономной системы электроснабжения на основе ветроустановки роторного типа.

3. Исследовать предложенную ветроустановку для получения электроэнергии переменного тока на устойчивость при реальном изменении поступающей и потребляемой энергии.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

4. Исследовать работоспособность предложенного привода синхронного генератора от ВУ роторного типа во всем диапазоне допустимых скоростей ветра при реальном изменении электрической нагрузки.

5. Проверить путем машинного моделирования достоверность и надежность полученных результатов и разработать региональные агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения, использующие энергию ветра.

6. Установить условия эффективного применения автономных систем электроснабжения на основе ВУ типа ротора Савониуса и оценить эффективность полученных результатов.

Объектом исследований является ВУ роторного типа с преобразователем механической энергии в электрическую энергию переменного тока.

Предметом исследований является установление зависимости частоты вращения синхронного генератора от мощности ветра и графика работы потребителей и зависимость стоимости автономной системы электроснабжения от ее параметров и параметров ветра.

Методы исследований. Для решения поставленных научных задач использовались методы корреляционно-регрессионного анализа (исследование графиков нагрузки и ветра), метод Монте-Карло (моделирование потоков энергии ветра), методы теории вероятностей и математической статистики (исследования случайных функций), методы математического анализа (поиск оптимума функций), методы машинного моделирования (моделирование потоков энергии ветра и проверка работоспособности автономной системы электроснабжения МВТУ, Delphi_6.0). Вычисления проводились с применением стандартной программы Microsoft Excel.

Научная новизна заключается:

• в разработке способа использования роторных ветроустановок для электроснабжения, который позволяет обеспечивать требуемую частоту вращения синхронного генератора независимо от скорости ветра;

• в разработке методики оптимизации параметров автономной системы электроснабжения рассредоточенных сельскохозяйственных объектов на основе использования ВУ роторного типа;

• в разработке способа ускоренного получения законов распределения ветровых и штилевых периодов.

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

• способ использования роторных ВУ для получения электроэнергии;

• методика оптимизации и оптимальные параметры автономной системы электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра;

• метод машинного моделирования законов распределения ветровых и штилевых периодов.

Практическая значимость:

• разработан преобразователь механической энергии роторной ВУ в электроэнергию переменного тока;

• разработаны агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения на основе использования энергии ветра для условий Ростовской области.

Реализация и внедрение результатов. Разработаны и утверждены региональные агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения на базе ВУ для фермерских хозяйств Ростовской области.

Автономная система электроснабжения внедрена на крестьянско-фермерском хозяйстве "Труд" Орловского района Ростовской области.

Материалы диссертации включены в рабочие программы ФГОУ ВПО АЧГАА по изучению курса Тидро-ветроэнергетические установки".

Апробация работы. Материалы исследований обсуждались на научно-практических конференциях АЧГАА 1998-2002 ГГ., ВНИПТИМЭСХ (Г. Зерно-град) 1997-2002 гг., Ставропольского государственного аграрного университета 2002 г. Агрозоотехнические требования были утверждены на техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области.

Публикации. По результатам исследований опубликованоЛ? работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Она содержит 127 стр. основного текста, 53 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 121 наименования, 11. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении анализируются проблемные ситуации в энергетике в целом и при электроснабжении рассредоточенных сельскохозяйственных объектов, раскрывается целесообразность применении для электрификации фермерских хозяйств энергии ветра, ставится цель работы.

В первой главе "Анализ возобновляемых источников энергии, проблемы ветроэнергетических установок и задачи исследований" дан анализ использования ископаемого углеводородного топлива для нужд большой энергетики. Подробно раскрыты проблемы истощения энергоресурсов и экологические проблемы.

Выявлены особенности энергообеспечения фермерских хозяйств. Фермерские хозяйства в Ростовской области представляют собой небольшие сельхозугодья (от нескольких десятков до 2-3 сотен га), удаленные от населенных пунктов и линий электропередач на 10-30 км. В этой связи, единственно целесообразным средством электрификации для них являются автономные системы электроснабжения. При этом применение передвижных электростанций не устраняет проблем использования углеводородного топлива. Сделан вывод о возрастающих перспективах ВИЭ, в частности энергии ветра, для автономного электроснабжения фермерских хозяйств.

Использованию энергии ветра для вырабатывания электроэнергии посвящены многочисленные исследования как у нас в стране, так и за рубежом. Например Шефтером Я.И., Стребковым Д.С, Саплиным Л.А., Симанковым B.C., Харитоновым В.П., Ворониным СМ., Богатыревым Н.И. и др. Проблемами надежности электроснабжения и электрооборудования занимаются академик |Будзко И.А.], профессоры Ерошенко Г.П., Лещинская Т.Б., Таранов М.А., Юндин М.А., Оськин СВ. и др. Причем в развитых капиталистических странах эти вопросы решаются комплексно, с учетом не только технико-экономических факторов, но и социальных, экологических, политических. Так, в США ветроэнергетические установки (ВУ) включаются в энергосистему, при этом пользователь ВУ продает избыточную электроэнергию. Такое положение создает весьма благоприятные условия для внедрения средних ветроэлектро-станций и тем самым оказывает положительное влияние на экологию.

В России ведущими научными организациями в области исследования ветроэнергетики являются НПО "Ветроэн", ВИЭСХ, ВНИПТИМЭСХ, ЧГАУ, МЭИ, КБ "Радуга" и др.

Однако существующие рекомендации не могут быть использованы при организации изолированного автономного электроснабжения таких рассредоточенных объектов, как фермерские хозяйства; Так, применение ВИЭ для некоторых объектов рекомендуется как разгрузочное, что является неэффективным по причине больших капитальных вложений, не окупающихся экономией электроэнергии.

Кроме того, при разработке рекомендаций по применению ВИЭ занижались реальные требования к надежности электроснабжения, что также снижало их конкурентоспособность по сравнению с передвижными электростанциями и сетевым электроснабжением.

Все это потребовало разработки конкурентоспособных автономных систем электроснабжения небольшой мощности на основе ветроэнергетических установок.

Далее проведен анализ существующих ветроустановок и систем электроснабжения на их основе, и впервые предложен способ использования роторных ВУ для получения качественной электрической энергии переменного тока.

В настоящее время удовлетворять потребности в автономных системах электроснабжения на основе ВИЭ призваны ряд промышленных организаций, таких как "Ветроэн", КБ "Радуга" и др. Однако, основываясь на существующих рекомендациях, отечественная промышленность по перечисленным причинам выпускает энергоустановки, не пользующиеся спросом.

В силу неуправляемости энергии ветра автономная система электроснабжения на основе ВУ может обеспечить высокую вероятность бесперебойного электроснабжения (на уровне энергосистемы) только при резервировании основного источника. В качестве резерва могут применяться передвижные электростанции или электрохимические аккумуляторы. В настоящей работе на основании оценочных расчетов предпочтение отдано автономной системе элек-

троснабжения на основе ВУ роторного типа с аккумуляторами электрической энергии (рисунок 1). При этом в качестве регулятора частоты вращения и инвертора напряжения используется система "Машина постоянного тока с вра-

1 - ВУ(ротор Савониуса); 2 — повышающий редуктор и обгонная муфта;

3 — инерционный аккумулятор; 4 — статор МПТ; 5 — якорь МПТ;

6 - синхронный генератор

Рисунок 1 - Ветроустановка роторного типа

щающимся статором — синхронный генератор".

Работа происходит следующим образом. При скорости ветра больше рабочей скорости статор машины постоянного тока (МПТ) вращается с частотой большей, чем номинальная частота вращения синхронного генератора (СГ). СГ приводится во вращение от якоря МПТ. Путем регулирования тока возбуждения машины постоянного тока устанавливается такой тормозной момент МПТ, при котором она работает в режиме генератора с частотой вращения якоря, равной частоте вращения индуктора СГ. При этом СГ отдает энергию потребителям и заряжает аккумуляторы, МПТ работающая в режиме генератора также заряжает аккумуляторы.

При уменьшении частоты вращения МПТ вплоть до рабочей частоты вращения ВУ процесс регулирования качественно сохраняется. При уменьшении скорости ветра ниже рабочей скорости ВУ происходит реверсирование полюсов якорной обмотки МПТ, и она переходит в двигательный режим. При этом поддержание частоты вращения якоря МПТ производится за счет того же регулирования тока обмотки возбуждения. Тогда энергия, запасенная в аккумуляторах, идет на восполнение недостатка мощности(скорости) ветра. С учетом этого далее описываются возможные режимы работы предложенной системы.

Во второй главе "Оптимизация параметров автономной системы электроснабжения" обоснован критерий оптимальности параметров автономной системы электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии

ветра и сформулирована целевая функция. В качестве критерия оптимальности приняты затраты на создание автономной системы электроснабжения при заданной вероятности бесперебойной подачи электроэнергии. Целевая функция имеет вид:

S = f(vp, NB, NA) —>■ min или S = KiF + к2Еа/ Uh —* min (1)

При ограничении Рву > Ртэ

где NB - мощность ветроустановки; NA - мощность аккумуляторов; F - ометае-мая площадь ветроустановки, м2; К1 — удельная стоимость ВУ, руб/м2; Кг — удельная стоимость аккумуляторов, руб/А'ч; ЕА — энергия аккумуляторов, Вт'ч; UH — номинальное напряжение двигателя постоянного тока, В; vp - скорость ветра, при превышении которой появляется избыточная мощность, достаточная для зарядки аккумуляторов, м/с; Рву - вероятность энергообеспечения на основе ВУ; РТэ - вероятность энергообеспечения при традиционном электроснабжении или заданная.

Тогда из известной формулы Nb= (р /2)vp3 F г]в получаем

F = 2N„/(p vP3 лв), (2)

Еа = 24NHtA) (3)

где F - рабочая площадь ветроустановки, м2; NH - средняя мощность потребителя, кВт; пв - КПД ВУ; tA - продолжительность непрерывного периода со скоростью ветра менее vp, гарантированная с заданной вероятностью, сут.

Как следует из целевой функции (1), рабочая скорость ветра ВУ не может определяться условием максимальной выработки энергии за год. Это объясняется тем, что при такой скорости могут быть достаточно продолжительные нерабочие периоды tA, требующие значительной емкости аккумуляторов и завышения мощности самой ВУ, приводящие к увеличению стоимости всей системы электроснабжения.

Для оптимизации параметров ВУ необходимо знать параметры закона распределения штилевых периодов tA. Была принята гипотеза, что закон распределения нормальный. Проверка гипотезы проводилась по критерию Пирсона. В качестве исходных данных использовался материал ГМО, расположенных на территории Ростовской области.

В метеорологических справочниках не приводятся данные о продолжительности периодов с той или иной скоростью ветра, поэтому было проведено моделирование графиков ветра по методу Монте-Карло. Для такого моделирования использовалась специально разработанная для этих целей программа, которая позволяет значительно сократить сроки получения необходимых данных для любого ветрового района.

В ходе исследований было установлено, что периоды 1А распределены по нормальному закону с уровнем значимости 0,05 (рисунок 2).

Вероятность бесперебойного электроснабжения, равная 0,9 (принятый уровень), будет гарантирована в том случае, если гарантируется с такой же вероятностью продолжительность штилевого периода 1Л Именно на эти периоды и надо рассчитывать при определении параметров автономной системы электроснабжения, обеспечивающей заданную вероятность бесперебойной подачи электроэнергии. На рисунке 2 показан тренд гарантированных с надежностью 0,9 периодов 11А.

1 /

1 1 -- ---

1

1

1 1 ——-1— 1

О 5 10 15 2 0

С корость ветра, м/с

Рисунок 2 - Штилевые периоды, гарантированные с надежностью 0,9

Аппроксимация полученной зависимости приводит к численному выражению.

и=0,0014у5-0,0622у4+1,0067 у3-6,759 у2+19,677 У- 18,379. (4)

Для реализации целевой функции были выявлены графики нагрузки фермерского хозяйства. Учитывая, что получение графиков нагрузки является трудоемким процессом, было использовано правило приведения одной случайной величины к другой и методика получения достоверных графиков нагрузки по экспертным данным, разработанная в ФГОУ ВПО АЧГАА На рисунке 3 показан пример полученных графиков.

1 3 5 7 9 11 13 -15 17 19 21 23

Ш экспертный; □приведенный Часы суток

Рисунок 3 - График нагрузки (осень)

Определена корреляционная связь между приведенным графиком нагрузки и среднестатистическим графиком поступления энергии ветра. Проверка по

критерию Стьюдента показала, что корреляционная связь между этими случайными величинами несущественна при уровне значимости 0,05.- В связи с этим, в дальнейших оптимизационных расчетах учитывались средние значения нагрузки, но при этом проверялась возможность работы при пиковых нагрузках.

Тогда с учетом (2) и (3) целевая функция принимает вид: Б =ЫН [к,2/(ру3т|в) + 24К2(0,0014у5-0,0622У4+ 1,0067У3-

Реализация целевой функции (6) при N. = 0,6 кВт и вероятности энер гообеспечения 0,9 обращается в график, приведенный на (рисунке 4).

Скорость ветра, при которой начинается зарядка аккумулятора, м/с

1 — стоимость ВУ, 2 — стоимость аккумуляторов, 3 — стоимость системы Рисунок 4 - Стоимость автономной системы электроснабжения (Р = 0,9)

Как следует из этого графика, для условий Ростовской области наиболее оптимальными являются ВУ с рабочей скоростью ветра 5,5-6.0 м/с. При этом оптимальная рабочая скорость не зависит от средней мощности потребителя. Мощность синхронного генератора ВУ составляет 2 кВт при среднесуточной нагрузке N = 0,6 кВт, а штилевые периоды не превышают 4 суток. Для питания потребителей фермерского хозяйства в штилевые периоды потребуется аккумуляторная батарея емкостью 180 А-ч при напряжении 120 В.

Анализ графика целевой функции показал, что при увеличении удельной стоимости ВУ оптимальная рабочая скорость незначительно увеличивается, а при увеличении удельной стоимости аккумуляторов уменьшается, т.е. параметры системы не чувствительны к реальному изменению цен. Это позволило разработать агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения.

Далее проведены исследования работоспосбности разработанной ВУ.

В нашей системе (рисунок 5) ротор ветроустановки может вращаться с произвольной частотой вращения при этом необходимо получить стабиль-

2 0 0000

40000

6

ную частоту вращения на синхронном генераторе а>2- Поддержание частоты вращения синхронного генератора осуществляется изменением тока обмотки возбуждения МПТ.

ВУ — ротор Савониуса, МПТ — машина постоянного тока, СГ - синхронный генератор, Т - тахогенератор, У - усилитель.

Рисунок 5 - Функциональная схема системы электроснабжения на основе ротора Савониуса

Основные электрические характеристики зависят от частоты вращения ротора синхронного генератора. Для проверки работоспособности предложенной ВУ и возможности поддержания электрических параметров на заданном уровне система управления рассматривалась как система автоматического регулирования (САР) поддержания частоты вращения СГ.

В качестве задающего органа 30 (рисунок 6) используется потенциометр, выходным параметром является Ц В качестве усиливающего органа У используется электронный усилитель. Исполнительным элементом является сама машина постоянного тока. Объектом регулирования ОР является синхронный генератор СГ (в этом случае учитывается то, что для поддержания частоты вращения синхронного генератора на заданном уровне необходимо изменять ток обмотки возбуждения МПТ). Воспринимающим элементом ВЭ является тахогенератор. Возмущающими воздействиями являются изменение частоты вращения статора МПТ (скорости ветра) и изменение мощности нагрузки.

и» ди ▲

ш вэ

Рисунок 6 - Функциональная схема системы автоматического регулирования(САР)

При исследовании на устойчивость классическим способом были получены либо взяты стандартные передаточные функции элементов системы. При этом передаточная функция разомкнутой системы имеет вид

иг 1 , 1 СО

иэ Ф ОР

У

г о:

а> л 2

X

-2

Рисунок 7 - Годограф Михайлова

_К_

(6)

Исследования показали, что данная система устойчива к предложенным возмущающим воздействиям (рисунок 7).

Для машинного моделирования была использована программа МВТУ. Для этого на основе дифференциальных уравнений (7, 8, 9), описывающих систему, приведенную на рисунке 5, была получена машинная структурная схема (рисунок 8).

Вещественные числа Q(w)

(8)

(9)

где - момент инерции ветроколеса, приведенный к частоте вращения статора МПТ; 12 — момент инерции статора МПТ; Мв — вращающий момент ветроколеса; Мэ - электромагнитный момент МПТ; 13 - момент инерции якоря МПТ; 14 — момент инерции ротора синхронного генератора; Мс — момент сопротивления создаваемый нагрузкой; ив - напряжение обмотки возбуждения МПТ; 1в — ток обмотки возбуждения МПТ; ЯВ - сопротивление обмотки возбуждения МПТ; Ь — индуктивность обмотки возбуждения.

Моделирование производилось при изменении скорости ветра от 2-х до 16 м/с и при изменении нагрузки практически от нуля до номинальной.

Рисунок 8 — Полная машинная структурная схема ветроустановки с обратными связями в соответствии с функциональной схемой

ПрнМнагр=05^, У1=8и/с, Шбм/с Пр« МгаИЛ

Частота вращения 1 статора МПТ 2-СГ Ток воэбуящениа А

80 110 Время, С

Рисунок 9 - Изменение частоты вращения статора - 1, ротора - 2 и тока возбуждения при изменении скорости ветра от 8 до 16 м/с при постоянной нагрузке, равной половине номинальной

Предложенные графики (пример на рисунке 9), отражают изменение частоты вращения статора, ротора и ток возбуждения МПТ. Анализ графиков переходных процессов показывает устойчивость системы к предложенным возмущающим воздействиям, при резком изменении скорости ветра происходит значительное изменение частоты вращения статора, но при этом частота вращения ротора не выходит за допустимые пределы ± 5%, переходный процесс не превышает 10 с.

Для проверки работоспособности автономной системы электроснабжения было проведено машинное моделирование процесса электроснабжения, которое состояло в следующем

• моделировался график поступления энергии ветра;

• определялась возможность работы генератора ВУ при полученных скоростях ветра;

• устанавливалась возможность использования ВУ для электроснабжения потребителей и для зарядки аккумуляторных батарей;

• устанавливался уровень запасенной в аккумуляторах электроэнергии и достаточность ее для электроснабжения в штилевые периоды,

• определялось количество отказов в электроснабжении.

В результате проведения машинного моделирования были получены следующие результаты: максимальное время непрерывной работы аккумуляторов для компенсации недостающей мощности ветра - 7 суток, надежность электроснабжения 0,93.

В третьей главе "Программа и методика экспериментальных исследований привода синхронного генератора" изложена методика проверки режимы ВУ в которых следует экспериментально проверить работоспособность привода СГ. Экспериментальная проверка работоспособности предложенной системы

проводилась в лабораторных условиях на макетном образце (рисунок 10). Проверка работоспособности производилась для двигательного и генераторного

ТГ1

дпт

мпт 3

ТГ2

Рисунок 10 - Функциональная схема экспериментальной установки

режимов работы, при этом устанавливалась произвольная нагрузка и частота приводного двигателя и путем регулирования тока возбуждения и режимов работы МПТ добивались требуемой частоты вращения якоря МПТ.

В четвертой главе "Экспериментальные исследования привода синхронного генератора ветроэнергетической установки роторного типа" при проверке работоспособности были получены зависимости тока возбуждения и частоты вращения якоря МПТ для различных режимов работы (рисунок 11,12).

Для проверки сходимости экспериментальных данных, полученных при

частота вращения статора МПТ ♦ 0,5Мн ■ 0,2Мн —Д—0,8Мн

Рисунок 11 - Зависимость тока возбуждения МПТ от частоты вращения приводного двигателя для различных моментов нагрузки (двигательный режим)

Рисунок 12 - Требуемый ток возбуждения МПТ для поддержания частоты СГ при изменении частоты вращения статора (МПТ генераторный режим)

различных повторностях опытов, использовался критерий Кохрена. Проверка по критерию Кохрена подтвердила согласованность теоретических и экспериментальных положений и, следовательно, подтвердилась возможность работы ВУ на всех режимах.

Таким образом, всесторонняя проверка результатов работы подтвердила их достоверность. Проверка доказала работоспособность разработанной ВУ. На основании этого были разработаны региональные агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра для Ростовской области.

В пятой главе "Анализ эффективности результатов исследований" приведены экономические расчеты себестоимости электроэнергии при различных вариантах электроснабжения фермерских хозяйств. В качестве базового варианта принято электроснабжение от передвижной бензиновой электростанции АБ — 4/380 - У1, расчетный период эксплуатации - 10 лет.

Как показали расчеты, себестоимость электроэнергии по предлагаемому варианту при уровне надежности электроснабжения 0,9 составляет 1,21 руб/кВт.ч, что на 1,09 руб/кВт.ч меньше, чем по базовому.

В этой же главе установлено, что при удалении фермерского хозяйства от энергосистемы на расстояние более 2 км экономически выгоднее становится автономное электроснабжение на базе ВУ по сравнению с электроснабжением от энергосистемы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В работе были проведены исследования привода синхронного генератора

от ВУ роторного типа, в результате которых можно сделать следующие выводы.

1. Эффективность применения энергии ветра для автономного электроснабжения в настоящее время недостаточна, так применение ветроустановок пропеллерного типа обуславливает высокую стоимость электроэнергии около 5 руб. за кВт-ч и низкий коэффициент использования ветроэнергетических ресурсов (при скорости ветра выше рабочей не используется около 50% его энергии). Устранить эти недостатки можно путем применения ВУ типа ротора Савониуса.

2. Впервые удалось обеспечить стабильную частоту эдс синхронного генератора при любой частоте вращения ротора Савониуса путем передачи вращающего момента за счет электромагнитных сил. При этом независимость частоты вращения генератора от частоты вращения ветроколеса позволяет использовать энергию ветра во всем допустимом диапазоне скоростей

ветра (4- 18 м/с).

3. Для оптимизации параметров ВУ при предложенном преобразовании энергии достаточно учитывать только продолжительности непрерывных шти-

левых периодов. Разработанная методика оптимизации параметров автономной системы электроснабжения основывается на целевой функции, которая описывает зависимость стоимости системы от скорости ветра и мощности нагрузки и учитывает продолжительность штилевых периодов. Установлено, что оптимальная рабочая скорость ВУ не зависит от мощности потребителя, но зависит от продолжительности штилевых периодов. Реализация целевой функции показала, что для условий Ростовской области оптимальными являются следующие параметры: рабочая скорость ветра 5,5-6 м/с, площадь ВУ 14 м2 (при КПД 0,20), емкость аккумуляторных батарей 180 А-ч.

4. Исследования ВУ на устойчивость классическим и машинным методом показали, что предложенный вариант системы получения электроэнергии переменного тока устойчив к внешним возмущениям. При этом за все время переходного процесса (15 сек.) частота эдс не выходит за допустимые пределы при реальном изменении поступающей и потребляемой энергии. Отклонения экспериментальных данных изменении частоты от расчетных значений составляет 5%.

5. Экспериментальные и теоретические исследования предложенного привода синхронного генератора в условиях реального изменения скорости ветра и электрической нагрузки показали его работоспособность.

6. Машинное моделирование процесса энергообеспечения в реальных условиях Ростовской области подтвердило достоверность полученных результатов. Вероятность энергообеспечения составила 0,93 (при расчетной 0,9).

7. Предлагаемая ВУ для автономного электроснабжения не чувствительна к естественным изменениям цен, но сильно зависит от распределения ветровых характеристик (ветровой кадастр и закон распределения штилевых периодов), т.е. зависит от климатической зоны. Это позволило сформулировать агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения на основе ВУ для условий Ростовской области.

8. Установлено, что создание автономных систем электроснабжения на основе ВУ типа ротора Савониуса экономически оправдано при удалении фермерских хозяйств от точки возможного присоединения к энергосистеме на 2-3 км. При этом для вероятности энергообеспечения 0,9 затраты не превышают 130 тыс. руб., себестоимость электроэнергии .составляет 1,21 руб/кВт-ч.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Воронин СМ. Исследование энергетических характеристик ветра

/ СМ. Воронин, А.С. Воронин, А.П. Жогалев // Повышение надежности работы электрооборудования в сельском хозяйстве. — Зерноград, 2001. — Вып. 1. — С 90-94.

2. Воронин СМ. Оптимизация параметров автономной ветроэнергетической системы / СМ. Воронин, А.П.Жогалев // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: 1-я Российская науч. практ. конф. - Ставрополь, 2001. - Т. 1. - С. 32-34.

3. Воронин СМ. Перспективные варианты автономного электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра / СМ. Воронин, А.П. Жогалев // Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики. - М., 2002.

4. Воронин СМ. Повышение эффективности ветроэнергетических установок для автономного электроснабжения удаленных сельскохозяйственных потребителей / СМ. Воронин, А.П. Жогалев // Повышение надежности работы электрооборудования в сельском хозяйстве. - Зерноград, 2001. - Вып. 1. — С. 56-59.

5. Воронин СМ. Схемные решения повышения эффективности ветроэнергетических установок / СМ. Воронин, А.П. Жогалев // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе: 1-я Российская науч. практ. конф. - Ставрополь, 2001. — Т. I. - С. 29-31.

6. Жогалев А.П. Модель ветроэнергетической установки // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004 г., Москва, ГНУ ВИЭСХ). Часть 4. С.175-180.

ЛР 65-13 от 15.02.99. Подписано в печать 22.01.04. Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 384.

© РИО ФГОУ ВПО АЧГАА

347740 Зерноград Ростовской области, ул. Советская, 15

04- 15082

РНБ Русский фонд

2005-4 11904

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ, ПРОБЛЕММЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ научно-технических достижений в области использования энергии ветра.

1.2. Преобразование энергии ветра в существующих ВУ.

1.3. Ветроэнергетическая установка роторного типа.

1.4. Обоснование варианта системы автономного электроснабжения на основе ВУ роторного типа.

1.5. Анализ вариантов автономной системы электроснабжения фермерского хозяйства.

2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

2.1. Климатические и энергетические условия работы автономной системы электроснабжения.

2.2. Выбор критерия оптимальности и обоснование целевой функции.

2.3. Исследование привода синхронного генератора на устойчивость.

2.4. Машинное моделирование процесса электроснабжения.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИВОДА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Методика проведения эксперимента.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ПРИВОДА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УС

ТАНОВКИ РОТОРНОГО ТИПА.

4.1. Экспериментальное получение характеристик и обработка результатов эксперимента.

4.2. Производственная проверка.

5. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Методика экономических исследований.

5.2. Экономический анализ полученных результатов.

5.3. Рекомендации к внедрению.

Современное состояние традиционной энергетики характеризуется обострением проблем, важнейшими из которых являются истощение запасов ископаемого топлива и неблагоприятное воздействие на экологию. Естественно, что возникновение проблем вынудило искать пути их устранения. В результате было предложено несколько направлений их преодоления, таких как освоение энергосберегающих технологий, изыскание и применение новых видов топлива, использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Анализ этих направлений показывает, что первые два не способны устранить возникшие проблемы полностью. Освоение ВИЭ также затруднительно. Так, для многих возобновляемых источников энергии характерно нерегулярное и неуправляемое поступление энергии и высокая стоимость энергетических установок на их основе. Первый сдерживающий фактор приводит к снижению надежности электроснабжения, а второй - к значительному повышению стоимости электроэнергии.

Для увеличения надежности электроснабжения можно прибегнуть к завышению мощности энергоустановок и аккумулированию энергии, но это приводит к росту второго сдерживающего фактора.

На основании изложенного, многие склоняются к мнению, что электростанции на ВИЭ могут найти применение только как разгрузочные для традиционных систем электроснабжения, то есть для выравнивания графиков нагрузки тепловых электростанций. Применение же автономных систем электроснабжения малоперспективно.

Однако в России, в результате перехода на многоукладную экономику в сельском хозяйстве, стали появляться и развиваться фермерские хозяйства. В Ростовской области фермерские хозяйства представляют собой малые производственные предприятия, имеющие в своем составе усадьбу, значительно удаленную от населенных пунктов, и сельхозугодья площадью от нескольких десятков до двух - трех сотен гектар. Установленная мощность таких хозяйств составляет 1,5-4 кВт, для механизации производственных процессов применяется, в основном, автотракторная техника.

Значительное удаление фермерских хозяйств от электрических сетей делает автономное электроснабжение единственно приемлемым вариантом. Причем, в настоящее время для автономного электроснабжения фермеры применяют передвижные бензиновые или дизельные электростанции. Однако применение передвижных электростанций приводит к обострению упомянутых выше проблем использования ископаемого топлива, а непрерывное его удорожание вынуждает фермеров искать альтернативные способы электроснабжения.

В этой связи, нами было принято решение изыскать возможности использования для автономного электроснабжения фермерских хозяйств энергии ветра, как наиболее дешевого возобновляемого источника энергии.

Учитывая, что надежность электроснабжения от передвижной электростанции достаточно высокая, и сознавая, что альтернативный вариант должен быть предельно дешевым, целью работы является снижение затрат на автономное электроснабжение рассредоточенных сельскохозяйственных объектов за счет применения ветроустановок роторного типа.

Научная гипотеза - обеспечить стабильность частоты вращения синхронного генератора можно за счет электромагнитной связи его ротора с ветроколесом.

Рабочая гипотеза - электромагнитная связь синхронного генератора с ветроколесом позволит применить в автономной системе электроснабжения ветроустановку типа ротора Савониуса, наиболее дешевую в настоящее время.

Объектом исследований является ВУ роторного типа с преобразователем механической энергии в электрическую энергию переменного тока.

Предметом исследований является зависимость частоты вращения синхронного генератора от мощности ветра и графика работы потребителей и зависимость стоимости автономной системы электроснабжения от ее параметров и параметров ветра.

Формула исследований - в диссертации была исследована ветроэнергетическая установка роторного типа для автономного электроснабжения рассредоточенных сельскохозяйственных объектов, отличающаяся тем, что предложен способ привода СГ от ВУ роторного типа, позволяющий более эффективно использовать энергию ветра и за счет этого уменьшить стоимость ВУ и емкость аккумуляторных батарей.

Задачи исследований.

1. Проанализировать работу ветроэнергетических установок с точки зрения более полного использования диапазона скоростей ветра и получения стабильной частоты эдс, и обосновать способ привода синхронного генератора от роторной ветроустановки.

2. Разработать методику и оптимизировать параметры автономной системы электроснабжения на основе ветроустановки роторного типа.

3. Исследовать предложенную ветроустановку для получения электроэнергии переменного тока на устойчивость при реальном изменении поступающей и потребляемой энергии.

4. Исследовать работоспособность предложенного привода синхронного генератора от ВУ роторного типа во всем диапазоне допустимых скоростей ветра при реальном изменении электрической нагрузки.

5. Проверить путем машинного моделирования достоверность и надежность полученных результатов и разработать региональные агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения, использующие энергию ветра.

6. Установить условия эффективного применения автономных систем электроснабжения на основе ВУ типа ротора Савониуса и оценить эффективность полученных результатов.

В ходе выполнения задач, обусловленных поставленной целью, были получены следующие новые научные результаты, которые и выносятся на защиту: способ использования роторных ВУ для получения электроэнергии; методика оптимизации и оптимальные параметры автономной системы электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра; метод машинного моделирования законов распределения ветровых и штилевых периодов.

Работа выполнялась в рамках Научно-технической программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению АПК Российской Федерации на 1996 - 2000 г.г. и на 2001 - 2005 г.г. в соответствии с научной проблемой 12 "Разработать научные основы развития системы технолого-технического обеспечения сельскохозяйственного производства, создания машин и энергетики нового поколения, формирования эффективного инженерно-технического сервиса в условиях рыночной экономики" и задания 04.02. "Разработать научные основы создания нетрадиционных источников энергии".

ВЫВОДЫ

В работе были проведены исследования привода синхронного генератора от ВУ роторного типа, в результате которых можно сделать следующие выводы.

1. Эффективность применения энергии ветра для автономного электроснабжения в настоящее время недостаточна, так применение ветроустановок пропеллерного типа обуславливает высокую стоимость электроэнергии около 5 руб. за кВт.ч и низкий коэффициент использования ветроэнергетических ресурсов (при скорости ветра выше рабочей не используется около 50% его энергии). Устранить эти недостатки путем применения ВУ типа ротора Савониуса.

2. Впервые удалось обеспечить стабильную частоту эдс синхронного генератора при любой частоте вращения ротора Савониуса, путем передачи вращающего момента за счет электромагнитных сил. При этом независимость частоты вращения генератора от частоты вращения ветроколеса позволяет использовать энергию ветра во всем допустимом диапазоне скоростей ветра (4-18 м/с).

3. Для оптимизации параметров ВУ при предложенном преобразовании энергии достаточно учитывать только продолжительности непрерывных штилевых периодов. Разработанная методика оптимизации параметров автономной системы электроснабжения основывается на целевой функции, которая описывает зависимость стоимости системы от скорости ветра и мощности нагрузки, и учитывает продолжительность штилевых периодов. Установлено, что оптимальная рабочая скорость ветра ВУ не зависит от мощности потребителя, но зависит от продолжительности штилевых периодов. Реализация целевой функции показала, что для условий Ростовской области оптимальными являются следующие параметры: рабочая скорость ветра 5,56 м/с, площадь ВУ 14 м2 (при КПД 0,20), емкость аккумуляторных батарей 180А.Ч.

4. Исследования ВУ на устойчивость классическим и машинным методом показали, что предложенный вариант системы получения электроэнергии переменного тока устойчив к внешним возмущениям. При этом за все время переходного процесса (15 сек) частота эдс не выходит за допустимые пределы при реальном изменении поступающей и потребляемой энергии. Отклонения экспериментальных данных изменении частоты от расчетных значений составляет 5%.

5. Экспериментальные и теоретические исследования предложенного привода синхронного генератора в условиях реального изменения скорости ветра и электрической нагрузки показали его работоспособность.

6. Машинное моделирование процесса энергообеспечения в реальных условиях Ростовской области подтвердило достоверность полученных результатов. Вероятность энергообеспечения составила 0,93 (при расчетной 0,9).

7. Предлагаемая ВУ для автономного электроснабжения не чувствительна к естественным изменениям цен, но сильно зависит от распределения ветровых характеристик (ветровой кадастр и закон распределения штилевых периодов), т. е. зависит от климатической зоны. Это позволило сформулировать агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения на основе ВУ для условий Ростовской области.

8. Установлено, что создание автономных систем электроснабжения на основе ВУ типа ротора Савониуса экономически оправдано при удалении фермерских хозяйств от точки возможного присоединения к энергосистеме на 2 - 3 км. При этом для вероятности энергообеспечения 0,9 затраты не превышают 130 тыс. руб., себестоимость электроэнергии составляет 1,21 руб/кВт.ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено:

В настоящее время обостряются проблемы использования ископаемого топлива в традиционной энергетике. Эти проблемы выражаются в ускоренном истощении ископаемых ресурсов и неблагоприятном воздействии на экологию.

Для преодоления выявленных проблем предлагается несколько путей, среди которых поиск и освоение новых видов топлива, разработка энергосберегающих и природоохранных технологий, развитие энергетики на ВИЭ. Первые два пути наиболее изучены в настоящее время, но не обеспечивают полное устранение проблем традиционной энергетики, а лишь отодвигают сроки кризиса. Использование ВИЭ позволит полностью устранить возникшие проблемы, однако в настоящее время не готовы к широкомасштабному применению.

Наиболее существенными факторами, сдерживающими широкое внедрение ВИЭ, являются их неуправляемость и высокая стоимость электроэнергии.

Изменение условий хозяйствования в России привело к многоукладно-сти агропромышленного сектора и появлению фермерских хозяйств, которые, в основном, представляют собой малые сельскохозяйственные предприятия, удаленные от населенных пунктов на значительные расстояния, и имеющие производственно бытовую электрическую нагрузку со среднесуточной мощностью 0,2 - 1,0 кВт

Значительное удаление фермерских хозяйств от населенных пунктов и сельских электросетей вынуждает применять для их электроснабжения автономные электростанции. В настоящее время для этих целей рекомендуется применять ветроэнергетические установки пропеллерного типа. Использование энергии ветра отвечает концепции устранения проблем традиционной энергетики.

Применение пропеллерных ветроустановок не позволяет наиболее эффективно использовать энергию ветра, а автономные системы электроснабжения на их основе остаются все еще дорогими. В этой связи перспективно использование для электроснабжения фермерских хозяйств ветроэнергетических установок типа ротора Савониуса.

1. Андрианов В. Н. Электрические машины и аппараты: Учеб. пособие для студентов высш. с.-х. учеб. заведений / В.Н. Андрианов. М.: Колос, 1971. -448 с.

2. Аполлонов Ю.Е. Перспективы комплексного использования ВЭС с другими энергоисточниками / Ю.Е. Аполлонов, Н.В. Миклашевич, А.Д. Стоцкий // Энергетик. 1997. - № 2.

3. Асланян Г. С. ВИЭ на мировой сцене / Г.С. Асланян, С.Д. Молодцов // м Энергия: экономика, техника, экология. 1997. - № 3. - С. 24.

4. Астахов Ю.Н. Накопители энергии в электрических системах: Учеб. пособие для вузов / Ю.Н. Астахов, В.А. Веников, А.Г. Тер-Газарян. М.: Высшая школа, 1989. - 158 с.

5. Атрошенко В. А. Современное состояние и перспективы развития систем автономного электроснабжения / В.А. Атрошенко // Промышленная энергетика. 1994. - № 5. - С. 33.

6. Байрамов Р.Б. Альтернативные источники энергии на службу человеку / Р.Б. Байрамов, С.С. Сейнткурбанов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1982. - № 10. - С. 2-5.

7. Безруких П. И. Концепция развития и использования возможностей малой нетрадиционной энергетики в энергетическом балансе России / П.И. Безруких // Мировая электроэнергетика. 1996. - № 3. - С. 22.

8. Бородулин М.Ю. Электротехнические проблемы создания преобразовательных установок для солнечных и ветровых электростанций / М.Ю. Бородулин, Д.Е. Кадомский // Электрические станции. 1997. - № 3.

9. Ванурин В. Н. Динамические характеристики электрических машин / В.Н. Ванурин, А.Б. Карташов, Б.А. Карташов. Ростов н /Д: Изд-во Ростовского университета, 1995. - 63 с.

10. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования иобработка опытных данных / Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1965. - 132с.

11. Ветроэлектрические станции / В.Н. Андрианов, Д.Н. Быстрицкий, К.П. Вашкевич, В.Р. Секторов. M.-JL: Госэнергоиздат, 1960. - 320 с.

12. Ветроэнергетика: Пер. с англ. / Под ред. Д. Де Рензо. М.: Энергоатомитздати, 1982.-271 с.

13. Воронин А.С. Автономное электроснабжение фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра (для условий Ростовской области):

14. Автореф. дис. . канд.техн. наук. Зерноград, 2000. - 18 с.

15. Воронин С.М. Исследование энергетических характеристик ветра / С.М. Воронин, А.С. Воронин, А.П. Жогалев // Повышение надежности работы электрооборудования в сельском хозяйстве. Зерноград, 2001. - Вып.1. - С. 90-94.

16. Воронин С.М. Перспективные варианты автономного электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра / С.М. Воронин,

17. A.П. Жогалев // Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики. М., 2002.

18. Воронин С. М. Проблемы применения возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве / С.М. Воронин // Совершенствование технологических процессов, машин и аппаратов в инженерной сфере АПК: Материалы науч. конф. Зерноград, 1999. - С. 84 - 86.

19. Глущенко В. П. Применение ветродвигателей в сельском хозяйстве /

20. B.П. Глущенко. Киев-М.: Машгиз, 1959. - 100 с.

21. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. М.: Высшая школа, 1977. - 479 с.

22. Гоннеф Г.-Келлер М. Ветроэлектрические станции / Гоннеф Г. -Келлер М; Сокр. пер. с нем. М.-Л.: ОНТИ СССР, 1935. - 115 с.

23. Горшков А.С. Технико-экономические показатели тепловых электрических станций / А.С.Горшкова. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 239 с.

24. Гулия Н.В. Накопители энергии / Гулия Н.В. М.: Наука, 1980. - 151 с.

25. Гумницкий В.П. Метод оперативной оценки технического совершенства ВЭУ / В.П. Гумницкий, Н.С. Голубенко // Энергетическое строительство. 1992. - № 3. - С. 16-19.

26. Дэвинс Д. Энергия / Д. Дэвинс; Под ред. Д.Б. Вольфберга ; Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1985. 360 с.

27. Денисенко Н. А. Упрощенная стахостическая модель электрическихнагрузок в системах электроснабжения // Энергетик. 1987. - №8. - С. 104.

28. Дмитриева Г. А. Анализ работы неуправляемой ветроэлектрической установки в автономной энергосистеме / Г.А. Дмитриева, С.Н. Макаровский, З.Г. Хвощинская // Электричество. 1998. - № 6. - С. 12-18.

29. Доценко Б.Н. Метод определения выработки ЭЭ ВУ в месте их размещения / Б.Н. Доценко, И.В. Дубровина // Электрические станции. -1990. № 7. - С.86-90.

30. Дрегалин А.Ф. Альтернативные источники энергии / А.Ф. Дрегалин, % P.P. Назыров // Научный Татарстан. 1966. - № 3. - С. 12-15.

31. Евдокимов В.М. Генераторы прямого преобразования тепловой и химической энергии в электрическую / В.М. Евдокимов. М., 1977. - (АН СССР. Ин-т научной информации. Итоги науки и техники. - Т. 3. -Солнечные батареи).

32. Ермолин Н. П. Электрические машины: Учеб. пособие / Н.П. Ермолин.- М.: Высш. шк., 1975. 296 с.

33. Жогалев А.П. Модель ветроэнергетической установки // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004 г., Москва, ГНУ ВИЭСХ). Часть 4. С.175-180.

34. Збруев В.В. Эл.станции на нетрадиционных источниках энергии и использование их в энергосистемах. М.: Информэнерго, 1983. (Сер. Новые способы производства электроэнергии и тепла. Использование нетрадиционных источников энергии; Вып 1).

35. Зеленов В.Е. Технические аспекты освоения ветровой энергии / В.Е. Зеленов // Советско-французский коллоквиум по проблемам энергетики; ВИНИТИ. М., 1980. - Т. 2.

36. Зубарев. В.В. Проблема использования энергии ветра для электрификации / В.В. Зубарев. М. Информэнерго, 1980. (Энергетика и электрификация. Сер. Новые виды энергетических установок и использование нетрадиционных источников энергии; Вып. 1).

37. Ивашинцов Д.А. Выбор режимов работы ветроэлектрических агрегатов / Д.А. Ивашинцов, М.В. Кузнецов, Т.А. Рекстина // Энергетическое строительство. 1991. - № 3. - С. 50-53.

38. Историк Б.JI. Исследование характеристик вертикальной ветроэнергетической установки с аэродинамическим регулированием / Б.Л. Историк, Ю.Б. Шполянский // Энергетическое строительство. 1991. - № 3.- С.37-39.

39. Каленик Ю. Энергия из воздуха в чистом виде: (о переходе на альтернативные первичные энергоресурсы) / Ю. Каленик // Российская газета. 1998. - 15 мая.

40. Каримбаев Т.Д. Оценка стоимости электроэнергии вырабатываемой малыми ВЭУ / Т.Д. Каримбаев // Конверсия в машиностроении. 1995. - № 5.-С. 18-20.

41. Карташов Б. А. Лабораторный практикум по математическому моделированию САР с помощью ПЭВМ / Б.А. Карташов: Учеб. пособие для вузов. Зерноград: АЧГАА, 1995.

42. Кирилин В.А. Энергетика. Главные проблемы / В.А. Кирилин. -М.: Знание, 1990.-128 с.

43. Ковалевский И.И. Нормирование прочности ветроэнергетических установок / И.И. Ковалевский, В.Д. Пинягин, В.А. Серенко // Энергетическое строительство. 1991. - № 3. - С. 39-40.

44. Кон Л. Ветроэнергетика: альтернативный лидер / Л. Кон // Мировая электроэнергетика. 1998. - № 3. - С. 18-20.

45. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин. -М.: Энергоатомиздат, 1991.-263 с.

46. Костенко М. П. Электрические машины / М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. М.-Л.: Энергия, 1964. - 554 с

47. Кревитт В. А. Сравнение риска от различнных источников электроэнергии / В.А. Кревитт //Атомная техника за рубежом. 1998. - № 5. -С. 15.

48. Креймер А.С. Использование аккумулирующих систем на ветроэлектростанциях /Н.И. Богатырев, А.С. Креймер // Материалы научн. Конф. «Энергосберегающие технологии и процессы в АПК», Краснодар, 2000. -С. 47-48.

49. Креймер А.С. Электрификация удаленных объектов АПК с применением ветроэнергетических установок /А.С. Креймер, Е.А. Зайцев // Материалы второй Всеросийской науч. молодеж. шк. «Возобновляемые источники энергии». М., 2000. - С. 41-43.

50. Кромптон Т. Вторичные источники тока / Т. Кромптон; Пер. с англ. -М.: Мир, 1985.-301 с.

51. Крошко А.Н. Автономные источники и системы электропитания аппаратуры связи / А.Н. Крошко. М.: Связь, 1976.

52. Кузнецов В.А. Дискретная математическая модель системы синхронный генератор-выпрямительная нагрузка / В.А. Кузнецов, А.И. Федотов // Электричество. 1995. - № 4. - С. 23-27.

53. Кузнецов М.В.О методике ветроэнергетических расчетов / М.В. Кузнецов // Электрические станции. 1992. - № 7. - С. 47-49.

54. Кукушкин В.И. Из опыта разработки ветроагрегатов средней мощности / В.И. Кукушкин // Энергетическое строительство. 1991. - № 3. - С. 40-42.

55. Левин Н.Н. Индукторные генераторы в маломощных ветроэлектроустановках / Н.Н. Левин, А.Д. Серебряков // Энергетическое строительство. 1991. - № 3. - 53-55.

56. Левшина О.Н. Ветросиловые установки и их использование в сельском хозяйстве / О.Н. Левшина: Рекомендации. Список литературы. Лекции. М.: ЦПБ, 1954.

57. Лещинска Т. Б. Методы многокритериальной оптимизации систем электроснабжения сельских районов в условиях неопределенности исходной информации: Дис. . д-ра техн. наук. М., 1991.

58. Лидоренко Н.С. Средства, методы и научные проблемы непосредственного преобразования видов энергии в электрическую / Н.С. Лидоренко. Электротехника. - 1977. - № 5. - С. 16-20.

59. Лидоренко Н.С. Электрохимические генераторы / Н.С. Лидоренко, Г.Ф. Мучник. М.: Энергоиздат, 1982. - 448 с.

60. Лушников О. Г. Оптимизация структуры энергетического комплекса на основе возобновляемых источников энергии / О.Г. Лушников // Гидротехническое строительство. 1996. - № 5. - С. 10.

61. Лушников О.Г. Разработка экспертной системы проектироваеия энергокомплексов на базе ВИЭ: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М.,1995.

62. Ляхтер В.М. Аэродинамика ортогональных ветроагрегатов / В.М. Ляхтер, Ю.Б. Шполянский // Тр. Гидропроекта. 1988. - Вып. 129. - С. 113-127.

63. Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей /О.А. Маевский.-М.: Энергия, 1978.-320 с.

64. Малышев Н.А. Ветроэнергетические станции / Н.А. Малышев, В.М. Ляхтер. М.: Гидропроект, 1988(1989). - 222 с.

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

66. Математическое моделирование автономной системы электроснабжения / В.М. Зуев, Н.П. Коноплева, Н.Н. Некрасов, С.К. Смирнов // Электричество. -1993.-№6.-С. 9-13.

67. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020г.; Пер. с англ. / Под ред. Ю.Н. Старшинова. -М.: Энергия, 1980.-255 с.

68. Насредин Хасан Айюб. Методика оценки и оптимизации параметров энергокомплекса на базе ВИЭ (на примере Ливана): Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1994.

69. Новожилов Н.А. Выбор параметров ветроэнергетической установки / Н.А. Новожилов, С.В. Соломин // Электрические станции. 1994. - № 8. - С. 46-48.

70. Овис Л.Г. Ветроэнергетические комплексы малой мощности для районов Дальнего Востока и Крайнего Севера / Л.Г. Овис // Энергетическое строительство. 1992. - № 3. - С. 27-30.

71. Овис Л.Г. Выбор оптимального места размещения ветроэнергетической установки / Л.Г. Овис // Энергетическое строительство. 1992. - № 3. - С. 19-22.

72. Осадчий Г.Б. Альтернативная энергетика и энергетический кризис / Г.Б. Осадчий // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1995. - № 1. -С. 18-19.

73. Перминов Э.М. Нетрадиционная электроэнергетика: состояние и перспективы развития / Э.М. Перминов // Энергетик. 1996. - № 5. - С. 1011.

74. Перминов Э.М. Освоение нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в России / Э.М. Перминов // Мировая электроэнергетика. 1995. - №2. С. 43-48.

75. Перминов Э.М. Проблемы развития нетрадиционной электроэнергетики /

76. М. Перминов//Промышленная энергетика. 1994. -№ 2. - С. 36-39.

77. Перспективы комплексного использования ВЭС с другими энергоисточниками // Энергетик. 1997. -№2.-С. 16-18.

78. Пиковский А.В. Режимы работы асинхронизированного синхронного генератора в составе ВЭУ / А.В. Пиковский, М.В. Титова, Плотникова Т.В. // Энергетическое строительство. 1991. - № 3. - С. 48-50.

79. Пилюгина В.В. Применение солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве / В.В. Пилюгина, В.А. Гурьянов: Обзорная информация. М.: ВНИИТЭИСХ, 1981. - 65 с.

80. Попова С.Т. Проблемы развития рынка ВЭУ в капиталистических странах. М.: Информэлектро, 1979. - 15 с.

81. Преобразование и использование ветровой энергии / О.Г. Денисенко, Г.А. Козловский, Л.П. Федосенко, А.И. Осадчий. Киев: Техника, 1992. - 176 с.

82. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. -М.: Сельэнергопроект, 1981 № 10.

83. Самородов А.В. Разработка системы автономного электроснабжения на базе двумерной электрической машины: Дис. канд.техн. наук. -Краснодар, 2002.

84. Саплин Л.А. Уточненная методика оценки энергетических характеристик ветра для зоны Южного Урала / Л.А. Саплин, В.Л. Орлов // Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве. Челябинск, 1990. -С. 71-76.

85. Саплин Л.А. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. СПб., 1999.

86. Секторов В.Р. Зарубежная ветроэнергетика / В.Р. Секторов. М., 1964. -81с. - (АН СССР. Ин-т научной информации. Итоги науки и техники).

87. Сидоров В.И. Об использовании ветроэнергетических ресурсов / В.И. Сидоров, В.В. Сидоров, Кузнецов М.В. // Изв. АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1980. - №3. - С. 73-82.

88. Скалкин Ф.В. Энергетика и окружающая среда / Ф.В. Скалкин, А.А. Канаев, И.З. Копп. Л.: Энергоиздат, 1981. - 280 с.

89. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло / И.М. Соболь. М.: Наука, 1973.-311 с.

90. Спаскоуцкий О. К. Элементы электроавтоматики / O.K. Спаскоуцкий, А.И. Суд-Злочевский. -М.: Колос, 1976.

91. Справочник по климату СССР. Вып. 96. (Северный Кавказ, Нижнее Поволжье). Ветер. Л., Метеорология, 1976.

92. Старик Д. Э. Как рассчитать эффективность инвестиций / Д.Э. Старик. -М.: Финстатинформ, 1996. 93 с.

93. Стребков Д. С. Проблемы развития возобновляемой энергетики / Д.С. Стребков // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1997. - № 6. - С. 4 -8.

94. Стребков Д.С. Перспективы развития солнечной энергетики / Д.С. Стребков // Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России. -М.:ВИМ, 1998.

95. Таранов М. А. Оптимизация параметров ветроэнергетической установки для фермерского хозяйства / М.А. Таранов, С.М. Воронин // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 2000. - № 5. - С.37-39.

96. Таранов М.А. Правило приведения случайных величин / М.А. Таранов, С.М. Воронин, А.С. Воронин // Адаптивные технологии и технические средства в полеводстве и животноводстве. Зерноград, 2000. - С. 287-289.

97. Твайделл Дж. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. / Дж. Твайделл, А. Уэйр. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

98. Тлеулов А.Х. Методы оценки характеристик ветроэнергетических и гелиоустановок сельскохозяйственных объектов: Автореф. дис. . д-ра. техн. наук. Челябинск, 1996.

99. Тягунов М. Структурное моделирование установок на основе ВИЭ / М. Тягунов // 9-й Международный солнечный форум: Сборник докладов. 4.2 -Штугарт, 1994.

100. Усаковский В. М. Возобновляющиеся источники энергии / В. М. Усаковский. -М.: Россельхозиздат, 1986. 121 с.

101. Фатеев В. М. Ветродвигатели и ветроустановки . М.: Сельхозгиз, 1957.-536 с.

102. Фатеев Е.М. Ветродвигатели в сельском хозяйстве / Е.М. Фатеев. М.: Сельхозгиз, 1939.

103. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и их применение в сельском хозяйстве. -М.: Машгиз, 1962. 247 с.

104. Федоров М.П. Опыт применения ветроустановок на опорном пункте /

105. М.П. Федоров // Доклады 1 Всесоюзной науч.-техн. конф. по возобновляющимся источникам энергии. М.: Энергия, 1972.

106. Фильштих В. Топливные элементы: Пер. с нем. / В. Филыптих. -М.: Мир, 1968.-419 с.

107. Флоренцев С.И. Современные компактные системы гарантированного электроснабжения / С.И. Флоренцев // Электротехника. 1993. - № 4. - С. 47-54.

108. Функциональные возможности накопителей электроэнергии в энергосистемах / Ю.Н. Астахов, В.А. Веников, A.M. Иванов и др. // Электричество. 1983. - № 4. - С. 3-7.

109. Чехмарев С. Ю. Основные вопросы эффектавности применения ВЭС в автономных системах электроснабжения / С.Ю. Чехмарев // Экономика природопользования. 1998. - Вып 5. - С. 11-12.

110. Чиликин М. Г. Ключев В. И. Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для высших учебных заведений. М.: Энергия, 1979. - 616 с.

111. Чиликин М. Г. Общий курс электропривода: Учеб. пособие для высших учебных заведений / М.Г. Чиликин. М.: Энергия. - 1971. - 432 с.

112. Шефтер Я.И. Ветроэнергетика. Стратегия развития, новые разработки и их использование / Я.И. Шефтер // Конверсия в машиностроении. 1995. -№5.-С. 5-10.

113. Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты / Я.И. Шефтер. М.: Машиностроение, 1972. - 288 с.

114. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра / Я.И. Шефтер. М.: Энергоатомиздат, 1983.-201 с.

115. Шефтер Я.И. Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты / Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский. -М.: Колос, 1967. 376 с.

116. Электрические проблемы создания преобразовательных установок для солнечных и ветровых электростанций // Электрические станции. 1997. - № З.-С. 53-57.

117. Taylor D. Wind energy in the USA. Part 1. / D. Taylor // Energy J. 1982, 55, N1 2-3, 6-7 (англ.).

118. Taylor D. Wind energy in the USA. Part 2 / D. Taylor // Energy J. 1982, 55, N2 12-13 (англ.)t

119. Исходные данные для графиков нагрузки потребителей Приложение 11. Экспертный лист № 11. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 230

120. Телевизор 250 250 250 250 250 250 250 250

121. Холодильник 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 3001. Мельница 800

122. Инкубатор 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

123. Пылесос 600

124. Освещение 60 60 60 60 60 60 60 300 100 200 400 160 160 60 60

125. Обогрев цыплят 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250

126. Стиральная машина 500 500 500

127. Сепаратор 200 200

128. Др. оборуд. Печь 600

129. Эксперт: Ф.И.О. Дмитриченко JI.M. Место работы Пенсионер

130. Ответственный исполнитель: Жогалев Алексей Петрович1. Экспертный лист № 21. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 230

131. Телевизор 200 200 200 200

132. Холодильник 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

133. Мельница 1500 1500

134. Инкубатор 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

135. Пылесос 600

136. Освещение 300 300 400 400 400 400 400

137. Обогрев цыплят 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

138. Стиральная машина 300

139. Сепаратор 700 700 700

140. Др. оборуд. 600 400 400 600

141. Эксперт: Ф.И.О. Кузьменко Место работы АЧГАА

142. Холодильник 240 240 240 240 240 240 240 240

143. Мельница 900

144. Инкубатор 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 401. Пылесос 300

145. Освещение 200 200 200 200 ?00 -200

146. Обогрев цыплят 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

147. Стиральная машина 100 100 100 100 100 100 1001. Сепаратор 1. Др. оборуд.

148. Эксперт: Ф.И.О. Оськин С.В. Место работы АЧГАА

149. Телевизор 60 60 60

150. Холодильник 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 2401. Мельница 1500 1. Инкубатор 1. Пылесос 200

151. Освещение 60 60 60 160 1601. Обогрев цыплят

152. Стиральная машина 4501. Сепаратор 1. Др. оборуд.

153. Эксперт: Ф.И.О. Шиян И.Р. Место работы ВНИПТИМЭСХ

154. Ответственный исполнитель: Жогалев Алексей Петрович1. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 loll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 230

155. Телевизор 80 80 80 80 80 80 80 80

156. Холодильник 300 300 300 300 300 300 300 300

157. Мельница 1500 1500

158. Инкубатор 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 1001. Пылесос 500

159. Освещение 100 100 100 200 250 200

160. Обогрев цыплят 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250

161. Стиральная машина 500 5001. Сепаратор 1. Др. оборуд.

162. Эксперт: Ф.И.О. Кривуля А.А. Место работы ВНИПТИМЭСХ

163. Ответственный исполнитель: Жогалев Алексей Петрович1. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 230

164. Телевизор 100 100 60 60 160 160 160 160 100 100

165. Холодильник 200 200 200 200 200 200 200 2001. Мельница 1. Инкубатор

166. Пылесос 300 300

167. Освещение 200 200 400 500 500 500 300 1501. Обогрев цыплят

168. Стиральная машина 5001. Сепаратор

169. Др. оборуд. Компьютер 200 200 200 2001. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 19- го 2021 2122 2223 230

170. Телевизор 60 60 60 60 60 60

171. Холодильник 240 240 240 240 240 240 240 240

172. Мельница 500

173. Инкубатор 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 701. Пылесос 300

174. Освещение 60 60 60 100 100

175. Обогрев цыплят 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

176. Телевизор 90 90 90 90 90 90 90 90 90

177. Холодильник 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 1601. Мельница 1. Инкубатор 1. Пылесос

178. Освещение 200 200 200 200 200 2001. Обогрев цыплят

179. Стиральная машина 120 120 1201. Сепаратор

180. Др. оборуд. Компьютер 200 200 2001. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 2223 230

181. Телевизор 40 120 120 120 120 120 120 120

182. Холодильник 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 2001. Мельница 1. Инкубатор 1. Пылесос 600

183. Освещение 330 230 370 470 470 470 1001. Обогрев цыплят

184. Стиральная машина 3501. Сепаратор

185. Др. оборуд. 315 315 3151. Потребитель Время суток 0.1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 910 lOll 1112 1213 1314 1415 1516 1617 1718 1819 1920 2021 2122 • 2223 230

186. Телевизор 60 60 60 60 60 60 60 60

187. Холодильник 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 2501. Мельница 1. Инкубатор 1. Пылесос 600

188. Телевизор 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

189. Холодильник 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

190. Мельница 1500

191. Инкубатор 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

192. Пылесос 350

193. Освещение 40 300 200 40 100 100 150 100 40 40 40

194. Обогрев цыплят 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

195. Стиральная машина 400 400 400 400 400 400 4001. Сепаратор

196. Др. оборуд. 100 100 100 100