Методология ресурсного и технико-экономического обоснования использования ветроэнергетических установок (28.11.2011)

Автор: Николаев Владимир Геннадьевич

ВЭП ветроэнергетический потенциал VБУР буревая скорость ВЭУ (VБУР ? 20–30 м/с)

ВЭУ ветроэнергетическая установка PНОМ номинальная мощность ВЭУ при VВЕТРА=VР

ВЭС ветроэлектрическая станция PВЭУ располагаемая мощность ВЭУ

ГазЭС электростанция на газе ?MAX = максимальная доля удельной мощности

ДЭС дизельная электростанция СР.МАХ ветра, утилизируемая ВЭУ

ЕС Европейский Союз In индекс годовой инфляции

ЕТР Европейская территория РФ КИУМ =РВЭУ/РНОМ (%) – коэффициент использова-

ЕЭС единая электроэнергетическая система

ния номинальной мощности ВЭУ

Кз капитальные затраты СХ суточный ход

Эз эксплуатационные затраты ГХ годовой ход

ЛЭП линия электропередачи ЭлЭн электроэнергия

ПСА пограничный слой атмосферы RПВУ радиус подобия ветровых условий

СЭл себестоимость электроэнергии GWEC Global Wind Energy Council

ТЭО технико-экономическое обоснование EWEA European Wind Energy Association

РТП вероятность технических простоев СНГ союз независимых Государств

РШТ вероятность энергетических штилей ТЭК топливно-энергетический комплекс

HБ высота башни (мачты) ВЭУ ТГ техническая готовность

HВК высота оси ветроколеса ВЭУ ТП технические простои

DВК диаметр ветроколеса ВЭУ ТЭС топливные электростанции

Актуальность темы обусловлена необходимостью создания системы научно-методического, информационного, технико-экономического и нормативно-правового обеспечения ветроэнергетики в России и важнейших для ее становления разработок схем размещения ВЭС в РФ, государственной и региональных стратегий, программ и правовой базы. Основу такой системы должны составлять достаточно достоверные и эффективные по срокам и затратам (отсутствующие ныне) методики определения характеристик ВЭП и технико-экономических показателей ВЭУ.

Цель работы – разработка методологии и реализующей ее расчетной методики для ресурсного и технико-экономического обоснования целесообразности, масштабов и направлений использования ВЭУ в субъектах РФ и России в целом.

Научная новизна работы состоит в разработке и использовании нового методического подхода и реализующих его методик определения в заданном месте или районе РФ энергетических и экономических показателей современных ВЭС, исследования их технической эффективности и надежности, а также оптимального планирования их использования с учетом ресурсных, инфраструктурных и макроэкономических условий в РФ и ее регионах, основными результатами которых явились выявленные:

1) многолетний ход и долгосрочный (на весь ресурсный период) прогноз ремонтных простоев, эксплуатационных затрат и технической готовности и энергетических показателей ВЭУ и ВЭС с учетом региональных и местных характеристик ВЭП.

2) новые закономерности территориального и временного распределения и существенно уточненные региональные характеристики ВЭП и энергетических показателей ВЭС на территории России и выявленные регионы РФ, перспективных для эффективного использования современных ВЭС. Кардинальное повышение точности моделирования ВЭП и мощности ВЭС достигнуто автором с использованием компьютерных технологий обработки и статистического моделирования многолетних аэрологических данных в совокупности с данными метеонаблюдений.

3) развитая методика прогнозных оценок экономических показателей ВЭУ и ВЭС в разных регионах РФ и достоверно установленная их рыночная конкурентоспособность в выработке электроэнергии с традиционными для России ТЭС.

4) возможности повышения энергетической и экономической эффективности сетевых ВЭС и автономных ВДЭС и принципиально новых энергоисточников на базе ВЭУ и источников ЭлЭн на базе использования жидкого азота как энергоносителя.

В части 1 наиболее важными результатами автора являются установленные:

– уравнения связи мощностей ВЭУ и их рабочих характеристик, диаметров ветроколес и высот их башен, высотных профилей скорости и направления ветра в ПСА;

– модели и количественная оценка факторов снижения мощности ВЭУ;

– прогностические модели изменчивости за 20-летний ресурс вероятности и длительности технических простоев, технической готовности и выработки электроэнергии ВЭС;

– прогноз располагаемой мощности ВЭУ в заданном районе или пункте России и значений удельной (на 1 км2 занимаемой площади) мощности современных ВЭС;

– значения и пределы точности и достоверности долгосрочного определения мощности ВЭС и ее региональной и сезонной изменчивости на территории России;

– расчет величины технического ВЭП административных субъектов и РФ в целом.

В части 2 наиболее важными научными результатами являются установленные:

– статистически достоверные связи средних сезонных скоростей и направлений ветра с характеристиками подстилающей поверхности и рельефа и создание на их базе и классификации Милевского ветровой закрытости МС метода “очистки” данных;

– новый класс наиболее достоверных из известных табулированных функций, аппроксимирующих региональные эмпирические повторяемости ветра по скоростям;

– факторы и закономерности высотного распределения высотных профилей скорости V(h) и направления ?(h) ветра и ВЭП в ПСА в разных регионах России;

– новый класс высокоточных многоуровневых моделей V(h) и ?(h), построенный по метеорологическим и аэрологическим данным для разных климатических регионов;

– значения и пределы точности и достоверности определения ВЭП в России;


загрузка...