Научная статья на тему 'ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВЭС-ГЭС'

ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВЭС-ГЭС Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
58
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС / ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ / ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ / ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ / ГЛОБАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА / ENERGY COMPLEX / WIND POWER STATION / HYDRO POWER STATION / LONG-TERM PROJECTION / GLOBAL CLIMATE CHANGE

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Елистратов Виктор Васильевич, Чернова Анна Владимировна

В статье проанализирована эффективность совместной работы ВЭС и ГЭС для устойчивого и качественного энергоснабжения потребителей, определены основные параметры составляющих энергетического комплекса ВЭС-ГЭС, разработаны критерии оптимизации. Предложена классификация факторов временной изменчивости ресурсов ветровой и гидравлической энергии, влияющих на выбор параметров и режимов работы энергетического комплекса. Разработана методика долгосрочного прогнозирования параметров и режимов работы энергокомплекса ВЭС-ГЭС, учитывающая изменения прихода ресурсов ветровой и гидравлической энергии, вызванные воздействием глобальных климатических изменений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Елистратов Виктор Васильевич, Чернова Анна Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Long-term projection of the parameters of wind-hydro energy complex

The article is about the efficiency of combination of a wind power station and a hydro power station. While combining wind and hydro power stations into an energy complex there can be created a local power-supply unit and can be improved the power supply reliability and resource probability of the region. The parameters of a wind-hydro energy complex are defined, the optimization criteria are elaborated. For accurate and predictable assessment of parameters and state of a wind-hydro energy complex the classification of the factors of time variability of wind and hydro power resources has been developed. The method of long-term projection of parameters and state of a wind-hydro energy complex according to challenges of renewable energy sources and global climate change has been introduced.

Текст научной работы на тему «ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВЭС-ГЭС»

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА

WIND ENERGY

Статья поступила в редакцию 19.03.14. Ред. рег. № 1942

The article has entered in publishing office 19.03.14. Ed. reg. No. 1942

УДК 621.311.24

ДОЛГОСРОЧНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ВЭС-ГЭС

В.В. Елистратов, А.В. Чернова

ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" ул. Политехническая, 29, Санкт-Петербург, Россия, 195251, тел.: (812) 297-2095, факс: (812) 552-6080, e-mail: ofiice@spbstu.ru

Заключение совета рецензентов 25.03.14 Заключение совета экспертов 30.03.14 Принято к публикации 07.04.14

В статье проанализирована эффективность совместной работы ВЭС и ГЭС для устойчивого и качественного энергоснабжения потребителей, определены основные параметры составляющих энергетического комплекса ВЭС-ГЭС, разработаны критерии оптимизации. Предложена классификация факторов временной изменчивости ресурсов ветровой и гидравлической энергии, влияющих на выбор параметров и режимов работы энергетического комплекса. Разработана методика долгосрочного прогнозирования параметров и режимов работы энергокомплекса ВЭС-ГЭС, учитывающая изменения прихода ресурсов ветровой и гидравлической энергии, вызванные воздействием глобальных климатических изменений.

Ключевые слова: энергетический комплекс, ветроэлектрическая станция, гидроэлектрическая станция, долгосрочное прогнозирование, глобальные изменения климата.

LONG-TERM PROJECTION OF THE PARAMETERS OF WIND-HYDRO ENERGY

COMPLEX

V. V. Elistratov, A. V. Chernova

National Research University «St. Petersburg State Polytechnical University» Russia, 195251, Tel.: (812) 297-2095, fax: (812) 552-6080, e-mail: office@spbstu.ru

Referred 25.03.14 Expertise 30.03.14 Accepted 07.04.14

The article is about the efficiency of combination of a wind power station and a hydro power station. While combining wind and hydro power stations into an energy complex there can be created a local power-supply unit and can be improved the power supply reliability and resource probability of the region. The parameters of a wind-hydro energy complex are defined, the optimization criteria are elaborated. For accurate and predictable assessment of parameters and state of a wind-hydro energy complex the classification of the factors of time variability of wind and hydro power resources has been developed. The method of long-term projection of parameters and state of a wind-hydro energy complex according to challenges of renewable energy sources and global climate change has been introduced.

Keywords: еnergy complex, wind power station, hydro power station, long-term projection, global climate change.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (146) 2014

© Scientific Technical Centre «TATA», 2014

Виктор Васильевич Елистратов

i

Сведения об авторе: д.т.н., профессор кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» СПбГПУ, директор научно-образовательного цента «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе» (НОЦ «ВИЭ»), заслуженный энергетик РФ.

Основной круг интересов: разработка теоретических и технологических основ преобразования, комплексного использования и аккумулирования возобновляемой энергии со случайно-детерминированным характером образования (солнечной, ветровой и гидравлической) при создании энергетических объектов для сетевой и распределённой генерации.

Публикации: более 150 публикаций, в том числе 6-ти монографий, 7-м авторских свидетельств и патентов РФ, более 20 учебников и учебных пособий.

Сведения об авторе: аспирант кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» СПбГПУ, младший научный сотрудник научно-образовательного цента «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе» (НОЦ «ВИЭ»).

Основной круг интересов: вопросы энергоснабжения потребителей энергетическими комплексами на основе ВИЭ, основное внимание уделяется энергетическим комплексам на базе ветроэлектрических и гидроэлектрических станций.

Публикации: 9 публикаций.

Анна Владимировна Чернова

Введение

Актуальность работы определяется широким внедрением ветроэлектрических станций (ВЭС) в мире, мощность которых к настоящему времени превысила 280 ГВт, из которых 44,6 ГВт были добавлены в 2012 году, что превышает показатели предыдущих лет. Всемирная ветроэнергетическая ассоциация (WWEA) прогнозирует, что общая установленная мощность мировой ветроэнергетики достигнет 500 ГВт к 2016 году и возможно около 1000 ГВт к 2020 году [1].

Использование ветровой энергии сопряжено с трудностями, обусловленными недостатками этого вида возобновляющихся источников энергии, такими как низкие удельные значения потенциала, зависимость скорости ветра от метеорологических, климатических и топографических условий, изменчивость скорости ветра во времени, порывистость, что сказывается на качестве получаемой энергии. Таким образом, режим работы агрегатов и выработка энергии на ВЭС носит вероятностный характер и для того, чтобы использовать энергию ветра в режиме, удобном

человеку, необходимо создание резервной и аккумулирующей систем. Наиболее эффективным способом аккумулирования энергии ветра является использование водохранилищ ГЭС, которые в отличие от других существующих систем обладают достаточной ёмкостью для запасания и длительного хранения всей электроэнергии, вырабатываемой ВЭС [2,3]. Объединение ГЭС и ВЭС в энергетические комплексы позволяет решать задачи создания локальных источников качественного

электроснабжения и повышения надёжности и ресурсообеспеченности региона.

Параметры энергетических комплексов ВЭС-ГЭС

Энергетический комплекс ВЭС-ГЭС

представляет собой объединение

ветроэлектрической и гидроэлектрической станций, при котором ВЭС и ГЭС находятся в непосредственной близости друг от друга и соединены между собой энергетическими, инфраструктурными и информационными связями (рис. 1).

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (146) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014

Рис. 1. Схема энергетического комплекса ВЭС-ГЭС Fig.1. Design of wind-hydro energy complex

К основным параметрам энергетического комплекса ВЭС-ГЭС, подлежащим технико-экономическому обоснованию относят:

• установленную мощность ГЭС (ЫГ/;):

• среднегодовую выработку ГЭС (ЭГэс);

• гарантированную мощность ГЭС расчётной обеспеченности (ЫГД|,):

• отметку НПУ и полный объём водохранилища (Удолд);

• отметку УМО и полезный объём водохранилища (Удол);

• количество агрегатов ГЭС (пдгр);

• установленную мощность ВЭС (Ы|;-/;):

• среднегодовую вьфаботку ВЭС (Эвэс);

• количество ВЭУ в составе ВЭС (пВЭу). Параметры энергетического комплекса

обосновываются в несколько этапов. На первом этапе при заданном графике нагрузки, варьируя установленной мощность ВЭС, типом и количеством ВЭУ, определяется оптимальное расположение ВЭУ в составе ВЭС по критерию максимума выработки элекроэнергии ВЭС. На втором этапе на основе многолетних рядов наблюдений за приходом ветровой и гидравлической энергии, включающих ряды различной частоты, в том числе часовые и суточные наблюдения, рассчитываются режимы совместной работы ВЭС и ГЭС для покрытия графика нагрузки для вариантов с различными параметрами составляющих энергетического комплекса. На этом этапе критериями

оптимальности являются обеспечение графика нагрузки потребителя и минимальные потери энергии ГЭС и ВЭС. На третьем этапе на основе разрабатываемых 3Б-моделей элементов сооружений, рассчитываются объёмы работ и сметная стоимость строительства энергокомплекса ВЭС-ГЭС, проводится ранжирование вариантов по

критериям минимума стоимости сооружении и основного оборудования и минимума стоимости затопляемых водохранилищем земель. На четвёртом этапе оценивается технико-экономическая эффективность строительства энергетического комплекса по показателям технико-экономическои эффективности (NPV, PI, IRR, DPB).

Таким образом, обоснование параметров энергетического комплекса ВЭС-ГЭС представляет собои иерархическии, многоуровневыи, итерационныи процесс, критериями оптимизации в котором являются:_

Критерии оптимизации

Уровни оптимизации

(1) (2)

(3)

(4)

где I = 1 ^ 8760 - номер расчётного интервала А( в году А = 1 час), ЭВЭС1 - выработка ВЭС за интервал А^, Р{ - нагрузка потребителя, ЭГЭС { - выработка ГЭС в интервале А/¿, АЭ, - излишек или недостаток электрической энергии, выдаваемой энергетическим комплексом, СЭК - стоимость основных сооружений и оборудования энергетического комплекса, СВщ -стоимость создания водохранилища, ЫРУ -чистый

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (146) 2014

© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4

дисконтированный доход, PI - индекс доходности, IRR - внутренняя норма доходности, DBT -дисконтированный срок окупаемости, r - ставка дисконтирования, T - расчётный срок, принимаемый для энергетических комплексов ВЭС-ГЭС равным 20 годам.

Мощность ветроэлектрической станции МВЭС i рассчитывается на основе кривой отдачи мощности ВЭУ по формуле:

где ^вэу ; (иГ) - мощность ]-ой ВЭУ, определяемая

по кривой отдачи мощности в зависимости от скорости ветра и, и выбранного типа ВЭУ, к,,

коэффициент, учитывающий потери энергии ]-ой ВЭУ за счет взаимовлияния ВЭУ друг на друга, зависящий от расположения ВЭУ на местности и направления ветра.

Мощность гидроэлектрической станции МГЭС i может быть определена по формуле:

где Qi - расход ГЭС, И1 - напор, цi - КПД гидроагрегатов.

Классификация факторов временной изменчивости ресурсов ВИЭ

При обосновании параметров энергетических комплексов на ВИЭ следует учитывать, что режим их работы и выработка электрической энергии определяются главным образом характеристиками прихода ресурсов и факторами их временной изменчивости. На рис. 2-5 представлены графики прихода ветровой и гидравлической энергии в различные временные интервалы.

Ii №ü i, 11 IM iAL u

I r \(l ri fyl i i

Рис. 2. Часовая изменчивость прихода ветровой и гидравлической энергии

Fig. 2. Hourly challenges of wind and hydro power

Рис. 3. Недельная изменчивость прихода ветровой и гидравлической энергии

Fig. 3. Weekly challenges of wind and hydro power

Из рис. 2, 3 видно, что краткосрочные факторы изменчивости (в пределах часового и суточного интервалов наблюдения) влияют главным образом на приход ветровой энергии. Изменчивость стока реки обладает большей инерционностью и в пределах краткосрочных временных интервалов практически отсутствует.

Внутричасовая изменчивость скорости ветра обусловлена порывистостью ветра -беспорядочными, быстро меняющимися во времени (от долей секунды до нескольких минут) изменениями, которые накладываются на среднюю скорость переноса воздушных масс. Порывистость ветра обусловлена наличием возмущений скорости ветра в нижних слоях атмосферы, связанных с возникновением вихрей, образующихся при обтекании различных препятствий на земной поверхности [4].

Суточная изменчивость хода скорости ветра связана с суточными изменениями вертикального турбулентного обмена. В связи с суточным ходом облучения земной поверхности солнечными лучами в дневные часы при увеличении термической неустойчивости усиливается турбулентный обмен. Над сушей в приземном слое максимум скорости ветра наблюдается около 14 часов местного времени, минимум приходится на ночные и ранние утренние часы.

Суточный ход наиболее резко выражен в ясные солнечные дни (с развитым турбулентным обменом) и значительно ослаблен в пасмурную погоду, когда разность между интенсивностью обмена в дневное и ночное время существенно сглажена и величина обмена мала [4,5].

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (146) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014

Рис. 4. Внутригодовая изменчивость прихода ветровой и гидравлической энергии

Fig. 4. Annual challenges of wind and hydro power

Среднесрочная изменчивость (внутримесячная, внутригодовая) ветровой энергии зависит от географического местоположения, высоты местности над поверхностью земли и региональной специфики. Различают различные типы местных ветров: бриз, «море-суша», «горно -долинный» ветер,

катабический ветер. Основные факторы, влияющие на изменчивость скорости ветра - разность температур и орография земной поверхности [6]. В умеренных и высоких широтах максимальная скорость ветра наблюдается весной, когда наиболее велики контрасты температуры и давления между тропическим поясом и полюсом. К лету с уменьшением широтных градиентов температуры и давления ветры ослабевают [5].

В пределах среднесрочных интервалов на формирование речного стока оказывают влияние количество поступающей солнечной радиации, изменение температуры и влажности воздуха, наличие осадков, интенсивность снеготаяния, тип гидрографа реки [7,8]. Гидрограф реки зависит от преобладающего типа её питания (снеговое, дождевое, ледниковое). Наибольшей внутригодовой изменчивостью обладают реки с дождевым питанием, для рек со снеговым питанием характерно наличие весеннего паводка и меженного периода, для рек с ледниковым питанием - повышение водности в летнее время [6].

u, м/с

Рис. 5. Многолетняя изменчивость скорости ветра в Санкт-Петербурге [9]

Fig.5. Long-term challenges of wind speed in St. Petersburg

Долгосрочная изменчивость прихода ресурсов ветровой и гидравлической энергии подтверждается наличием долгопериодичных циклов - например, одиннадцатилетних или близких к ним циклов колебаний гидравлической энергии [3], и циклов Брикнера длительностью 20-50 лет колебаний ветровой энергии [9,7,10]. К факторам долгосрочной изменчивости ресурсов ВИЭ относят влияние солнечной активности, изменчивость характера атмосферной циркуляции, влияние глобальных изменений климата [7].

В соответствии с длительностью периодов изменчивости прихода ресурсов ВИЭ можно классифицировать факторы, влияющие на приход ветровой и гидравлической энергии:

• краткосрочные, влияющие на приход ветровой и гидравлической энергии в пределах временных интервалов от долей секунды до нескольких суток;

среднесрочные, влияющие на приход ветровой и гидравлической энергии в пределах временных интервалов от недели до года;

• долгосрочные, влияющие на приход ветровой и гидравлической энергии в пределах многолетних временных интервалов.

С точки зрения обоснования параметров энергетического комплекса кратко- и среднесрочная изменчивость ветровой и гидравлической энергии учитывается при расчёте режимов работы энергокомплекса на основе данных фактических натурных наблюдений, полученных на метеорологических станциях и гидропостах, способы учёта долгосрочных факторов изменчивости в литературе не упоминаются.

В результате анализа [3,7,11,12] выявлено отсутствие явно выраженной корреляционной связи между солнечной активностью и многолетними характеристиками прихода ветровой и гидравлической энергии, а также неоднозначность влияния атмосферной циркуляции при разработке методики прогнозирования параметров комплексов ВЭС-ГЭС авторами только один из приведенных выше долгосрочных факторов изменчивости ресурсов ВИЭ - глобальные климатические изменения.

Методика долгосрочного прогнозирования параметров энергетических комплексов ВЭС-ГЭС

К параметрам энергетического комплекса ГЭС-ВЭС, подлежащим долгосрочному

прогнозированию, относятся среднегодовая выработка энергии ВЭС и среднегодовая выработка энергии ГЭС. Совокупность полученных значений образует долгосрочный режим работы энергетического комплекса ВЭС-ГЭС.

Изменение выработки электроэнергии на ГЭС ЭГЭС в отдельные годы при неизменности технических условий функционирования их оборудования и стабильности экономической

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

в связи с этим долгосрочного энергетических рассматривался

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (146) 2014

© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4

ситуации в основном зависит от изменения притока воды к водохранилищу. При снижении притока воды следует ожидать отрицательного влияния на производство электроэнергии на ГЭС, а при увеличении притока, если он правильно регулируется во времени, - положительного [0], таким образом, можно записать:

эгэс - ДиО

где W - годовой сток реки в створе проектируемой или существующей ГЭС.

По аналогии для ветроэлектрической станции можно записать:

где u - среднегодовая скорость ветра.

Вопросы корреляции годовой выработки энергии

ГЭС и объёма стока через гидроузел освещены в работах [0, 0, 0]. Зависимость годовой выработки е J электроэнергии от объёма годового стока можно 'V4 аппроксимировать линейным эмпирическим уравнением вида:

о ф

где а и (3 - коэффициенты, рассчитанные по методу наименьших квадратов для выбранной ГЭС.

с

>3

Расчёты по поиску уравнений связи годовой выработки энергии ГЭС в зависимости от объёма | стока через гидроузел были проведены для ряда ГЭС Приволжского, Центрального, Сибирского и Дальневосточного Федеральных округов, во всех случаях отклонение от фактического значения выработки ГЭС при оценке этого параметра по величине годового стока не превышает ±10%, при этом наибольшее отклонение имеет место в годы с - наибольшей водностью.

с

Оценка зависимости среднегодовой выработки энергии ВЭС от среднегодовой скорости ветра з выполнена для нескольких типов ВЭУ и метеорологических станции, расположенных в различных районах Северо-Западного,

Приволжского, Сибирского и Дальневосточного Федеральных округов. Расчёты показали, что во всех случаях величина отклонения годовой выработки ВЭУ от её расчётного значения при оценке по среднегодовой скорости ветра по полученным эмпирическим уравнениям не превышает ±5%. В качестве примера на рис. 6 представлен график, иллюстрирующий зависимость годовой выработки электроэнергии ВЭУ Siemens SWT-2,3 от среднегодовой скорости ветра на метеостанции Каменная степь, расположенной в Воронежской области (коэффициент использования установленной мощности ВЭУ - 33,9%).

• Эвэу —Линейная (Эвэу)

5500 ♦

5000 -1-1-1-1

6,0 6.5 7,0 7,5 8.0 8,5 и, м/с

Рис. 6. Зависимость годовой выработки электроэнергии ВЭУ Siemens SWT-2,3 от среднегодовой скорости ветра

Fig.6. The correlation of annual power output of wind power station Siemens SWT-2,3 and annual average of wind speed

Для аппроксимации использовано линейное уравнение:

где у и 5 - коэффициенты, рассчитанные по методу наименьших квадратов для выбранного типа ВЭУ и расположения площадки ВЭС.

Приведенные выше графики и зависимости иллюстрируют высокую степень зависимости среднегодовой выработки энергии ВЭС и ГЭС от приходных характеристик ресурсов ветровой и гидравлической энергии. Данное свойство предлагается использовать при долгосрочном прогнозировании параметров энергетического комплекса ВЭС-ГЭС.

Исходные данные для проведения расчётов

Долгосрочное прогнозирование параметров энергетических комплексов ВЭС-ГЭС с учетом наблюдаемого и ожидаемого изменения климата возможно за счёт использования климатических моделей. Для моделирования изменений климата используют глобальные и региональные климатические модели. Они учитывают различные факторы и имеют разное пространственное разрешение. Большинство современных моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) имеют разрешения в диапазоне 100-300 км, региональные климатические модели сейчас перешагнули рубеж 10 км (наиболее распространенное сейчас разрешение для регионов Земли - 25 км).

В конце 1990-х годов в ГГО им. А.И. Воейкова была создана и постоянно развивается региональная климатическая модель для изучения климата на территории России, горизонтальное разрешение этой модели составляет 25 км. Региональная климатическая модель, разработанная в ГГО, в настоящее время является единственной, созданной

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (146) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014

специальной для территории РФ [0-0]. Применяемые методы и модели оценки прогноза последствий изменения климата учитывают как антропогенные, так и естественные колебания климата.

Характерной особенностью современных моделей изменения климата является наличие зоны неопределённости, в связи с этим при прогнозировании используется сценарный подход: все модельные расчёты проводят с учетом 2-х сценариев радиационного внешнего воздействия на глобальный климат RCP4.5 (слабое потепление) и RCP8.5 (сильное потепление) [0].

Исходными данными для долгосрочного прогнозирования параметров энергетического комплекса ВЭС-ГЭС, учитывающего влияние глобальных климатических изменений, являются цифровые карты и таблицы, в которых содержится информация об изменениях ресурсов ветровой и гидравлической энергии в процентах по отношению к периоду 1980-1999 гг. Расчёт изменения гидравлических ресурсов производится на основе данных об изменении годового объёма стока к периодам 2011-2030 гг., 2041-2060 гг. и 2080-2099 гг., ресурсов ветра - данных об изменении среднегодовых значений скорости ветра к периодам 2011-2030 гг., 2041-2060 гг. [0, 0].

Таким образом, для дальнейшего использования доступны данные, представляющие собой тренды изменения стока и скорости ветра на перспективу до 2110 года, которые могут быть аппроксимированы линейными или нелинейными уравнениями. Для примера на рис. 7 представлены тренды изменения стока в створе Зейской ГЭС по отношению к периоду 1980-1999 гг.

-«- ЙСР4.5 « МЖ5-- Полшониш1Ьш(КСР4.5)—ПошоыгашшЖСШ)

AW=0,0003l2- 1.102Й+1063.4

1 _ _ t

JAW- ПМШ f+l,4t- 1466,6 H

1 III ' " r1^ r* L.........

2010 2020 2030 2040 2050

2070 2080 2090

1лод

Рис. 7. Тенденции климатообусловленного изменения стока AW р. Зея в створе Зейской ГЭС Fig. 7. The trends of long-term challenges of runoff volume of river Zeya (Zeyskaya HES site) connected with global climate changing

Аналогичные кривые могут быть построены для выбранного створа существующей или проектируемой ГЭС и для различного месторасположения площадки размещения ВЭС в любом из регионов Российской Федерации. Таким образом, может быть получен тренд изменения стока в створе гидроузла и тренд изменения скорости ветра на месте расположения ВЭС:

A\Y = f(t,iQ Au = f(t,K)

где t - временной фактор, K изменения.

климатические

Данные тренды определяют возможное изменение выработки электроэнергии

энергетическим комплексом ВЭС-ГЭС на выбранную временную перспективу. Полученные тренды предлагается учитывать при расчёте потока доходов от продажи электроэнергии путём включения их в уравнения для ГЭС и для ВЭС:

ЭЕЗС = f(u)

[

lu= t

и = Дм)

Глобальные климатические изменениями, которые могут иметь место в будущем, смогут оказать существенное влияние на приход ресурсов ВИЭ и таким образом повлиять на выработку электрической энергии составляющих

энергокомплекса ВЭС-ГЭС. В связи с этим, при обосновании параметров энергетических комплексов ВЭС-ГЭС предлагается учитывать изменения прихода ресурсов ветровой и гидравлической энергии, вызванные воздействием глобальных климатических изменений, и производить расчёт показателей технико-экономической эффективности энергетического комплекса для трёх сценариев: сценарий, не учитывающий влияние глобальных климатических изменений, сценарий «слабое потепление», сценарий «сильное потепление».

Заключение

1. Проанализирована эффективность совместной работы ВЭС и ГЭС для устойчивого и качественного энергоснабжения потребителей, определены основные параметры составляющих энергетического комплекса ВЭС-ГЭС, разработаны критерии оптимизации.

2. Предложена классификация факторов временной изменчивости ресурсов ветровой и гидравлической энергии, влияющих на выбор параметров и режимов работы энергетического комплекса ВЭС-ГЭС.

3. Для учёта долгосрочных изменений прихода ресурсов ветровой и гидравлической энергии предлагается использовать сценарный подход.

4. Разработана инженерная методика долгосрочного прогнозирования параметров и режимов работы энергетического комплекса ВЭС-ГЭС.

и

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (146) 2014

© Scientific Technical Centre «TATA», 2014

Список литературы

l.Stefan Gsanger, Jean-Daniel Pitteioud. World Wind Energy Report 2012. [2013]. URL: http://www.wwindea.org/webimages/WorldWindEner gyReport2012_russian.pdf (дата обращения: 19.01.2014).

2.Елистратов В.В. Основы и методы гидравлического аккумулирования энергии возобновляемых источников: автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.14.10; 05.14.08. Санкт-Петербург. техн. ун-т - Санкт-Петербург, 1996.

3.Бальзанников М.И., Елистратов В.В. Возобновляемые источники энергии. Аспекты комплексного использования. Самара: ООО «Офорт»; Самарский госуд. арх. - строит. университет, 2008.

4.Тверской П.Н. Курс метеорологии (физика атмосферы). JL: Гидрометеоиздат, 1962.

5.Филиппов А.Х, Кочугова Е.А. Учение об атмосфере. Иркутск: Сибирский институт права, экономики и управления, 2006.

6.Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика Изд. 2-е доп.: учебное пособие / В.В. Елистратов. СПб.: Наука, 2013.

7.Елистратов В.В. [и др.]. Климатические факторы возобновляемых источников энергии под ред. В.В. Елистратова, Н.В. Кобышевой и Г.И. Сидоренко. СПб.: Наука, 2010.

8.Михалёв М.А. Инженерная гидрология. СПБ.: СПбГТУ, 2002.

9.Борисенко М.М., Гобарова Е.О., Жильцова E.J1. Исследование климатических ресурсов энергии ветра в нижнем 200-метровом слое атмосферы над территорией Ленинградской области // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2010. № 561. С. 104-114.

о

Ю.Борисенко М.М., Гобарова Е.О., Жильцова E.J1. Оценки ветроэнергетических ресурсов на территории России // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2008. № 557. С. 53-66.

П.Чернова А.В., Елистратов В.В. Моделирование физико-климатических

закономерностей прихода энергии возобновляемых источников // Всероссийская олимпиада студентов вузов по междисциплинарному направлению инновационного характера «Компьютерное моделирование наноструктур и возобновляемых источников энергии»: сборник студенческих работ. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. 2011. С. 4347.

12.Чернова А.В., Елистратов В.В. Корректировка моделей и методов оценки ресурсов ВИЭ с учётом их взаимной корреляции // XXXX Неделя науки СПбГПУ: материалы докладов. Ч. I. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та. 2011. С. 96-99.

References

l.Stefan Gsanger, Jean-Daniel Pitteioud. World Wind Energy Report 2012. [2013]. URL: http://www.wwindea.org/webimages/WorldWindEnerg yReport2012_russianpdf (data obraseniâ: 19.01.2014).

2.Elistratov V.V. Osnovy i metody gidravliceskogo akkumulirovaniâ ènergii vozobnovlâemyh istocnikov: avtoreferat dis. ... doktora tehniceskih nauk: 05.14.10; 05.14.08. Sankt-Peterburg. tehn. un-t - Sankt-Peterburg, 1996.

3.Balzannikov M.I., Elistratov V.V. Vozobnovlâemye istocniki ènergii. Aspekty kompleksnogo ispolzovaniâ. Samara: OOO «Ofort»; Samarskij gosud. arh. - stroit. universitet, 2008.

4.Tverskoj P.N. Kurs meteorologii (fizika atmosfery). L.: Gidrometeoizdat, 1962.

5.Filippov A.H, Kocugova E.A. Ucenie ob atmosfere. Irkutsk: Sibirskij institut prava, èkonomiki i upravleniâ, 2006.

6.Elistratov V.V. Vozobnovlâemaâ ènergetika Izd. 2-e dop.: ucebnoe posobie / V.V. Elistratov. SPb.: Nauka, 2013.

7.Elistratov V.V. [i dr.]. Klimaticeskie faktory vozobnovlâemyh istocnikov ènergii pod red. V.V. Elistratova, N.V. Kobysevoj i G.I. Sidorenko. SPb.: Nauka, 2010.

8.Mihalëv M.A. Inzenernaâ gidrologiâ. SPB.: SPbGTU, 2002.

9.Borisenko M.M., Gobarova E.O., Zilcova E.L. Issledovanie klimaticeskih resursov ènergii vetra v niznem 200-metrovom sloe atmosfery nad territoriej Leningradskoj oblasti // Trudy Glavnoj geofiziceskoj observatorii im. A.I. Voejkova. 2010. # 561. S. 104114.

10.Borisenko M.M., Gobarova E.O., Zilcova E.L. Ocenki vetroènergeticeskih resursov na territorii Rossii // Trudy Glavnoj geofiziceskoj observatorii im. A.I. Voejkova. 2008. # 557. S. 53-66.

11.Cernova A.V., Elistratov V.V. Modelirovanie fiziko-klimaticeskih zakonomernostej prihoda ènergii vozobnovlâemyh istocnikov // Vserossijskaâ olimpiada studentov vuzov po mezdisciplinarnomu napravleniû innovacionnogo haraktera «KompDûternoe modelirovanie nanostruktur i vozobnovlâemyh istocnikov ènergii»: sbornik studenceskih rabot. SPb.: Izd-vo Politehniceskogo un-ta. 2011. S. 43-47.

12.Cernova A.V., Elistratov V.V. Korrektirovka modelej i metodov ocenki resursov VIÈ s ucëtom ih vzaimnoj korrelâcii // XXXX Nedelâ nauki SPbGPU: materialy dokladov. C. I. SPb.: Izd-vo Politehniceskogo un-ta. 2011. S. 96-99.

13.Fedorov M.P., Elistratov V.V. Gidroènergetika v usloviâh globalnogo izmeneniâ klimata // Doklad na V Vserossijskoe sovesanie gidroènergetikov. 28-29 noâbrâ 2013.

14.Skolnik I.M., V.P. Melesko, V.M. Katcov.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 6 (146) 2014 © Научно-технический центр «TATA», 2014

13.Федоров М.П., Елистратов В.В. Гидроэнергетика в условиях глобального изменения климата // Доклад на V Всероссийское совещание гидроэнергетиков. 28-29 ноября 2013.

14.Школьник И.М., В.П. Мелешко, В.М. Катцов. Региональная климатическая модель ГГО для территории Сибири // Метеорология и Гидрология. 2007. № 6. С. 5-17.

15.Школьник И.М., Мелешко В.П., Катцов В.М. Возможные изменения климата на европейской части России к концу XXI века: расчет с региональной моделью ГГО // Метеорология и Гидрология. 2006. №3. С. 5-16.

16.Shkolnik I.M., Nadyozhina E.D., Pavlova T.V., Molkentin E.K., Semioshina A.A. Snow cover and permafrost evolution in Siberia as simulated by the MGO regional climate model in the 20th and 21st centuries // Environmental Research Letters. 2010. vol. 5, № 1. P. 1-8.

17.Taylor K.E., R.J. Stouffer,and G.A.Meehl. A summary of CMIP5 Experiment. [2011]. URL: http://cmip-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

pcmdi.llnl.gov/cmip5/docs/Taylor_CMIP5_design.pdf (дата обращения: 19.01.2014).

18.Lawrence Livermore National Laboratory. URL: https://www.llnl.gov/ (дата обращения: 19.01.2014).

Regionalnaâ klimaticeskaâ model GGO dlâ territorii Sibiri // Meteorologiâ i Gidrologiâ. 2007. # 6. S. 5-17.

15.Skolnik I.M., Melesko V.P., Katcov V.M. Vozmoznye izmeneniâ klimata na evropejskoj casti Rossii k koncu XXI veka: rascet s regionalnoj modelû GGO // Meteorologiâ i Gidrologiâ. 2006. #3. S. 5-16.

16.Shkolnik I.M., Nadyozhina E.D., Pavlova T.V., Molkentin E.K., Semioshina A.A. Snow cover and permafrost evolution in Siberia as simulated by the MGO regional climate model in the 20th and 21st centuries // Environmental Research Letters. 2010. vol. 5, # 1. P. 1-8.

17.Taylor K.E., R.J. Stouffer,and G.A.Meehl. A summary of CMIP5 Experiment. [2011]. URL: http://cmip-

pcmdi.llnl.gov/cmip5/docs/Taylor_CMIP5_design.pdf (data obraseniâ: 19.01.2014).

18.Lawrence Livermore National Laboratory. URL: https://www.llnl.gov/ (data obraseniâ: 19.01.2014).

Транслитерация по ISO 9:1995

ГХ1 - TATA —

oo

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 6 (146) 2014

© Scientific Technical Centre «TATA», 201 4

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.