Научная статья на тему 'О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННОГО ПОСЕЛКА'

О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННОГО ПОСЕЛКА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
66
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИЗОЛИРОВАННЫЙ ЭНЕРГОРАЙОН / ISOLATED POWER DISTRICT / ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ / RENEWABLE ENERGY SOURCES / ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / TECHNO-ECONOMIC ANALYSIS / ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ / INTELLIGENT CONTROL SYSTEM / ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР / DIESEL GENERATOR / НАКОПИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ / STORAGE OF ELECTRICAL ENERGY

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Тарасенко А.Б., Киселева С.В., Попель О.С., Титов В.Ф.

В условиях сложившейся на территории РФ экономической ситуации наиболее перспективным представляется внедрение технологий возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в изолированных энергорайонах, где себестоимость получаемой от дизельных электростанций электроэнергии достаточно высока за счет транспортной составляющей, и существенные капитальные затраты на создание энергоустановок с применением ВИЭ уже не являются препятствием на пути создания таких установок. В то же время климатические условия на большей части территории страны не позволяют обеспечить экономически оправданное гарантированное энергопитание потребителя от ВИЭ, что заставляет сохранять дизель-генератор в составе энергоустановки. Целью данной работы является выработка подходов и определение критериев для оптимизации состава энергоустановок на основе ВИЭ и дизель-генераторной установки (ДГУ). Целесообразно избрать в качестве критерия подобной оптимизации такое соотношение мощностей ВИЭ и ДГУ, которое позволяет уравнять капитальные и эксплуатационные затраты для ДГУ и гибридной энергоустановки за некоторый период времени. При этом, учитывая весьма разнообразные климатические условия территории страны, необходимо задаться конкретными географическими координатами для решения данной задачи, а также принять во внимание график нагрузки конкретного потребителя, который также оказывает существенное влияние на состав энергоустановки в целом и буферного накопителя электрической энергии в частности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Тарасенко А.Б., Киселева С.В., Попель О.С., Титов В.Ф.

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

On choice of optimal configuration for hybrid solar-diesel power plant for autonomous location

In the current economic situation in Russia the most promising is the introduction of renewable energy technologies in isolated power districts, where the cost of electricity from generating sets is quite high due to the transport component, and significant capital costs of building power plants using renewable energy is no longer an obstacle for such installations. At the same time the climatic conditions in most parts of the country do not allow economically competitive guaranteed power supply of the consumer by means of renewable energy. This makes to include diesel generator into the power plant. The purpose of this paper is to develop approaches and defining criteria for the optimization of power plants based on renewable energy sources and generating set. The ratio of renewable energy sources and generating set peak power outputs, which allows to equalize the capital and operating costs for the diesel generator and the hybrid power plant for a period of time can be the criterion for this optimization. In this case, given the very different climatic and geographic conditions throughout the country, it is necessary to specify a particular geographic coordinates for the solution of this problem and to take into account the particular consumer load curve, which also has a significant influence on the composition of power plants in general and the buffer energy storage.

Текст научной работы на тему «О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННОГО ПОСЕЛКА»

Статья поступила в редакцию 03.02.12. Ред. рег. № 1201 The article has entered in publishing office 03.02.12. Ed. reg. No. 1201

УДК 621

О ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННОГО ПОСЕЛКА

1 2 3 2 1

А.Б. Тарасенко ', С.В. Киселева , О.С. Попель , В.Ф. Титов

1ЗАО «Энергетические проекты» 117465 Москва, ул. Генерала Тюленева, д. 29, корп. 1

E-mail: tarasenko@energyprojects. ru Объединенный институт высоких температур РАН 125412 Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2 Тел.: (495) 484-2374, факс: (495) 485-9411, e-mail: o_popel@oivtran.ru 3Научно-исследовательская лаборатория возобновляемых источников энергии Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д. 1, корп. 19 Тел.: +7 (495) 939-42-57, +7 (495) 939-31-00. Факс: +7 (495) 932-88-36, 939-41-63

Заключение совета рецензентов: 10.02.12 Заключение совета экспертов: 15.02.12 Принято к публикации: 20.02.12

В условиях сложившейся на территории РФ экономической ситуации наиболее перспективным представляется внедрение технологий возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в изолированных энергорайонах, где себестоимость получаемой от дизельных электростанций электроэнергии достаточно высока за счет транспортной составляющей, и существенные капитальные затраты на создание энергоустановок с применением ВИЭ уже не являются препятствием на пути создания таких установок. В то же время климатические условия на большей части территории страны не позволяют обеспечить экономически оправданное гарантированное энергопитание потребителя от ВИЭ, что заставляет сохранять дизель-генератор в составе энергоустановки. Целью данной работы является выработка подходов и определение критериев для оптимизации состава энергоустановок на основе ВИЭ и дизель-генераторной установки (ДГУ). Целесообразно избрать в качестве критерия подобной оптимизации такое соотношение мощностей ВИЭ и ДГУ, которое позволяет уравнять капитальные и эксплуатационные затраты для ДГУ и гибридной энергоустановки за некоторый период времени. При этом, учитывая весьма разнообразные климатические условия территории страны, необходимо задаться конкретными географическими координатами для решения данной задачи, а также принять во внимание график нагрузки конкретного потребителя, который также оказывает существенное влияние на состав энергоустановки в целом и буферного накопителя электрической энергии в частности.

Ключевые слова: изолированный энергорайон, возобновляемые источники энергии, технико-экономический анализ, интеллектуальная система управления, дизель-генератор, накопитель электрической энергии.

ON CHOICE OF OPTIMAL CONFIGURATION FOR HYBRID SOLAR-DIESEL POWER PLANT FOR AUTONOMOUS LOCATION

A.B. Tarasenko1'2, S.V. Kiseleva3, O.S. Popel2, V.F. Titov1

'Energy Projects JSC 29/1 General Tyulenev str., Moscow, 117465, Russia E-mail: tarasenko@energyprojects. ru Joint Institute for High Temperatures, RAS 13/2 Izhorskaya str., Moscow, 125412, Russia Tel.: (495) 485-9611, fax: (495) 485-9411, e-mail: o_popel@oivtran.ru 3Scientific Research Laboratory for Renewable Energy Sources Geographic Faculty, Moscow State University 1/19 Leninskiye Gory, Moscow, 119991, Russia Tel.: +7 (495) 939-42-57, +7 (495) 939-31-00 Fax: +7 (495) 932-88-36, 939-41-63

Referred: 10.02.12 Expertise: 15.02.12 Accepted: 20.02.12

In the current economic situation in Russia the most promising is the introduction of renewable energy technologies in isolated power districts, where the cost of electricity from generating sets is quite high due to the transport component, and significant capital costs of building power plants using renewable energy is no longer an obstacle for such installations. At the same time the climatic conditions in most parts of the country do not allow economically competitive guaranteed power supply of the consumer by means of renewable energy. This makes to include diesel generator into the power plant. The purpose of this paper is to develop approaches and defining criteria for the optimization of power plants based on renewable energy sources and generating set. The

ratio of renewable energy sources and generating set peak power outputs, which allows to equalize the capital and operating costs for the diesel generator and the hybrid power plant for a period of time can be the criterion for this optimization. In this case, given the very different climatic and geographic conditions throughout the country, it is necessary to specify a particular geographic coordinates for the solution of this problem and to take into account the particular consumer load curve, which also has a significant influence on the composition of power plants in general and the buffer energy storage.

Keywords: isolated power district, renewable energy sources, techno-economic analysis, intelligent control system, diesel generator, storage of electrical energy.

Введение

В настоящее время 70% территории Российской Федерации лежит вне зоны централизованного энергоснабжения [1]. Преимущественным источником электроэнергии в населенных пунктах в этих районах являются дизель-генераторные установки. Несмотря на малые капитальные затраты на создание таких электростанций, эксплуатационные расходы являются весьма существенными за счет большой доли транспортной составляющей, связанной со сложностью доставки топлива, смазки и запасных частей для дизель-генераторных установок в удаленные населенные пункты. Необходимо отметить существенный потенциал использования солнечной (а в ряде районов - и ветровой) энергии на территории ряда таких регионов [2]. В настоящее время в России уже реализован ряд проектов по созданию гибридных энергоустановок для питания изолированных потребителей, ранее использовавших ДГУ в качестве основного источника энергоснабжения. Речь, прежде всего, идет о базовых станциях сотовой связи, расположенных в рекреационных зонах. Так, в 2004-2007 гг. ООО «Солнечный ветер» (г. Краснодар) и ОАО «Мобильные телекоммуникационные системы» (ОАО МТС) был реализован ряд проектов по энергоснабжению базовых станций сотовой связи от оригинальных двусторонних фотоэлектрических модулей ООО «Солнечный ветер», дизель-генераторов и свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Инсталляции таких систем проводились в труднодоступных рекреационных зонах - плато Лаго-Наки, гора Абрау-Дюрсо, гора Чубатая [3]. Наряду с Краснодарским краем можно отметить высокий потенциал солнечной энергетики в таких регионах, как Якутия, Бурятия, Приморье.

Наиболее интересным примером зарубежной гибридной энергетической установки является система автономного энергоснабжения острова Кинг у берегов Австралии. Остров полностью автономен, и энергоснабжение потребителей на нем осуществляется посредством ДГУ с завозом топлива с материка. Проект прокладки подводного кабеля был отвергнут в пользу создания гибридной энергоустановки на основе ветротурбин Vestas (2х850 кВт), дизель-генераторной установки (4х1500 кВт) и проточной ванадиевой редокс-батареи Sumitomo Electric Co. (200 кВт, 800 кВтч), используемой преимущественно для оптимизации энергетических потоков. За счет

применения данного подхода удалось добиться существенной экономии дизельного топлива и снижения выбросов парниковых газов [4]. Следует также понимать, что полностью исключить потребление органического топлива в удаленных населенных пунктах невозможно в силу климатических особенностей РФ. На рис. 1 приведена зависимость от времени года выработки электроэнергии фотоэлектрическими модулями и ее потребления (для Республики Хакасия) [5]. Видно, что пик потребления приходится на провал генерации и наоборот. Учитывая то обстоятельство, что территория России раскинулась на восемь часовых поясов и ограничивается субтропиками на юге и Северным Ледовитым океаном на севере, состав энергоустановок будет существенно различаться для различных регионов. Оптимизация состава должна основываться на актуальных климатических данных, с одной стороны, и данных о графике нагрузки потребителя - с другой.

Рис. 1. Графики выработки электроэнергии с применением ФЭП и ее потребления (климатические условия

Республики Хакасия) Fig. 1. Energy generation and consumption graphs (for Khakasia climate conditions)

Состав энергоустановки

Данные по ветровому и солнечному потенциалу для юга Якутии приведены в табл. 1 и 2 соответственно [6].

Принципиальная блок-схема энергоустановки приведена на рис. 2. Логика ее работы следующая -питание потребителя осуществляется от фотоэлектрических модулей. Контроль точки максимальной мощности и преобразование постоянного тока в пе-

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

ременный осуществляется посредством сетевого инвертора напряжения. Излишки выработанной энергии поступают в электрохимические аккумуляторы. Преобразование осуществляется посредством двунаправленного автономного инвертора-зарядного устройства. Этот же инвертор обеспечивает:

- контроль частоты, фазового угла и напряжения в сети поселка;

- управление всеми преобразовательными устройствами в составе энергоустановки;

- отключение питания аккумуляторных батарей при достижении рекомендованного производителем напряжения;

- запуск дизель-генератора при разряде батарей ниже установленного производителем напряжения.

Таблица1

Средние скорости ветра на разных высотах для выбранного населенного пункта, м / с

Table 1

The average wind speed at different heights for the selected location, m/s

Высоты, м Месяц

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

10 3,36 3,15 3 2,88 2,73 2,96 2,99 2,97 2,95 2,88 3,14 3,33

50 4,25 3,99 3,8 3,64 3,46 3,75 3,79 3,76 3,73 3,64 3,97 4,22

100 4,71 4,42 4,21 4,03 3,83 4,16 4,2 4,17 4,13 4,03 4,4 4,68

150 5,01 4,7 4,48 4,29 4,07 4,42 4,46 4,43 4,39 4,29 4,68 4,97

300 5,56 5,22 4,97 4,76 4,52 4,9 4,95 4,91 4,88 4,76 5,19 5,52

Таблица 2

Средняя величина инсоляции для различных углов наклона фотоэлектрических модулей для выбранного населенного пункта, кВт-ч / м2/день

Table 2

The average value of insolation for various solar modules tilt angles for the selected location,

kW-h/m2/day

Угол наклона модулей, °??? Месяц

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0 0,22 0,98 2,54 4,31 5,63 6,4 6,13 4,54 2,54 1,26 0,35 -

48 0,76 2,05 3,99 5,37 5,69 5,99 5,93 5,05 3,49 2,3 0,99 -

63 0,85 2,17 4,04 5,14 5,23 5,4 5,4 4,74 3,45 2,4 1,09 -

78 0,89 2,18 3,88 4,66 4,6 4,68 4,7 4,25 3,23 2,36 1,12 -

Рис. 2. Принципиальная блок-схема гибридной энергоустановки Fig. 2. Hybrid power plant principal block-scheme

При недостаточной выработке электроэнергии фотоэлектрическими модулями потребление компенсируется за счет накопленной в аккумуляторных батареях энергии. При исчерпании запаса энергии в аккумуляторах запускается дизель-генератор, обеспечивающий как питание потребителя, так и заряд аккумуляторов. При этом нагрузка дизель-генератора достаточно велика, чтобы обеспечить его работу в режиме, близком к номинальной мощности. Работа дизеля на пониженной мощности (ниже 30%) обычно ведет к перерасходу топлива и смазочных материалов и снижению ресурса дизель-генератора [7]. С учетом суровых климатических условий и необходимости гарантированного энергоснабжения потребителей хотя бы первой категории обеспечивается двукратное резервирование мощности дизель-генераторов за счет увеличения числа единичных установок. Каждый из дизель-генераторов размещается в теплоизолированном контейнере типа «Север», что облегчает монтаж установки и повышает надежность питания потребителя при нештатной

ситуации на одном из генераторов. В таких же контейнерах размещаются аккумуляторы, блоки управления и преобразования электроэнергии.

Расчетно-аналитические исследования

Основной проблемой для оптимизации состава гибридных энергоустановок на основе ВИЭ и ДГУ на сегодняшний момент представляется отсутствие четких критериев для такой оптимизации. Максимизация выработки электроэнергии за счет ВИЭ, в отличие от сетевых установок, не может являться таким критерием в силу рассогласования графика выработки электроэнергии первичным источником и ее потребления населенным пунктом [5]. В условиях дороговизны ключевых компонентов, связанных именно с ВИЭ, такой подход неизбежно приведет к существенному повышению капитальных затрат на создание энергоустановки, которое не всегда может быть компенсировано снижением расхода дизельного топлива [2]. В целом экономический эффект от применения той или иной энергоустановки может быть оценен по сумме капитальных (преимущественно стоимость ключевых компонентов) и эксплуатационных (преимущественно стоимость дизельного топлива для рассматриваемых энергоустановок) затрат. Представляется разумным считать оптимальным такой состав гибридной энергоустановки, при котором суммы капитальных и эксплуатационных затрат для нее и для традиционной ДГУ сравниваются за период времени, меньший, нежели ресурс основных компонентов гибридной установки - фотоэлектрических модулей или ветроустановки. Причем оптимизацию нужно проводить для снижения этого периода времени.

Таблица 3

Некоторые параметры рассматриваемых фотоэлектрических модулей

Table 3

Several solar modules technical and economic parameters

За основу брались расходы на энергоснабжение одного из населенных пунктов, расположенных на юге Якутии, в 2009 г. Они включают в себя как себестоимость топлива, так и транспортную составляющую. Далее на основе прогнозов Минэкономразвития по инфляции оценивались затраты на энергоснабжение в последующие годы (период до 20 лет) для энергоустановки, включающей только ДГУ. Выработка электроэнергии фотоэлектрическими модулями оценивалась с учетом КПД различных типов ФЭП, суммарной площади активной поверхности ФЭП для солнечной батареи, прихода солнечной радиации на единицу поверхности при заданном угле наклона фотоэлектрических модулей. Некоторые параметры рассматриваемых фотоэлектрических модулей приведены в табл. 3 [8].

Энергоемкость накопителя электрической энергии определялась из соображений полного аккумулирования излишков энергии, выработанной фотоэлектрическими модулями в дневное время, для месяца, когда количество выработанной ФЭП за день электроэнергии было меньше суточного, но больше дневного потребления поселка. Предполагалось, что энергия, выработанная в объеме, превосходящем потребление и емкость накопителя, рассеивается в тепло. Исходя из мощности ФЭП и энергоемкости аккумуляторов, рассчитывались количество, мощность и стоимость инверторов, опорных конструкций и других компонентов энергоустановки. Доля выработки энергии, приходящейся на ДГУ, определялась как отношение разности энергии, выработанной ФЭП и потребленной поселком (при условии, что все излишки поглощались накопителем), к полному потреблению энергии за год. Зная долю энергии, выработанной ДГУ за каждый год (считалось, что потребление поселка не меняется из года в год), прогноз по инфляции и затраты на энергоснабжение при использовании ДГУ без ВИЭ, можно оценить экономию дизельного топлива за рассматриваемый период в денежном эквиваленте. Состав гибридной энергоустановки и доля вырабатываемой на входящей в ее состав ДГУ электроэнергии определяют капитальные и эксплуатационные расходы для гибридной энергоустановки. Эта величина сравнивалась с суммой капитальных и эксплуатационных затрат для ДГУ без ВИЭ. Переменной величиной являлось отношение суммарной мощности солнечных модулей к установленной мощности ДГУ в составе гибридной энергоустановки. Так как эта величина жестко связана с остальными компонентами (аккумуляторами, инверторами, опорными конструкциями), то ее изменение автоматически влечет за собой изменение всех капитальных затрат на гибридную энергоустановку. Также были проведены расчеты зависимости удельных затрат на энергоустановку при разных углах наклона фотоэлектрических модулей к горизонту. Оптимальным считалось такое соотношение пиковых мощностей ФЭП и ДГУ, при котором себестоимость электроэнергии, выработанной гибридной энергоустановкой, минимальна.

Параметр Моно-Si Тандемные тонкопленочные (a-Si/mc-Si) CIGS

Мощность единичного модуля пиковая, Вт 120 130 130

КПД, % 14-16 8-9 10-11

Стоимость фотоэлектрического модуля, евро/Вт (пик) 2,2-2,5 1,3-2,3 0,75-1,4

Площадь единичного модуля, м2 0,98 1,4 1,2

Ресурс, лет до 25 15 до 25

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

Результаты и их обсуждение

На рис. 3 представлены зависимости себестоимости получаемой электроэнергии от соотношения пиковых мощностей ФЭП и ДГУ для трех типов фотоэлектрических модулей.

Рис. 3. Зависимость себестоимости кВт-ч выработанной электроэнергии от соотношения пиковых мощностей солнечных модулей и ДГУ для различных типов ФЭП Fig. 3. The dependence of the generated electricity cost from the peak capacity ratio of solar modules/generating set for different types of solar cells

Рис. 4. Зависимость себестоимости кВт-ч выработанной

электроэнергии от соотношения пиковых мощностей солнечных модулей и ДГУ для различных углов наклона

фотоэлектрических модулей Fig. 4. The dependence of the generated electricity cost from the peak capacity ratio of solar modules/generating set for mono-Si modules and different tilt angles

Оптимальное в рамках предлагаемого подхода соотношение мощностей лежит в диапазоне 1,6-2,1 и зависит от параметров применяемых модулей. Потребление дизельного топлива при этом снижается на 30-40%. Видно, что наилучшие результаты обеспечиваются за счет применения тонкопленочных модулей на основе СЮ8-технологии, несмотря на их низкий КПД. При этом следует помнить, что в расчетах для монокристаллических модулей учитывались цены на модули, заявляемые российскими производителями, а при расчете себестоимости электроэнергии не учитывалась стоимость аренды или покупки занимаемого фотоэлектрическими модулями земельного участка (это не очень актуально для Дальнего Востока, но может иметь решающее значение для аналогичных установок в южных регионах страны,

имеющих большой рекреационный и сельскохозяйственный потенциал). Основная проблема российских производителей фотоэлектрических модулей заключается в малых объемах выпуска продукции (до 3-5 МВт/год), что приводит к большим издержкам и высокой себестоимости. За рубежом, и особенно в Китае, цена фотоэлектрических модулей на основе монокристаллического кремния существенно ниже [9] прежде всего за счет значительных объемов производства модулей, поэтому в регионах с высокой стоимостью земли применение фотоэлектрических модулей на основе монокристаллического кремния может оказаться более выгодным. Следует также отметить, что в настоящее время производство модулей на основе СЮ8-технологии в Российской Федерации отсутствует, а исследования по этому направлению практически не ведутся [10]. Еще один не решенный на сегодняшний день вопрос связан с исследованием ресурсных характеристик ФЭП на основе СЮ8 в условиях пониженных температур.

На рис. 4 представлены результаты аналогичных расчетов, проведенных уже для модулей на основе монокристаллического кремния, но для разных углов наклона модулей к горизонту (±15° от широты места расположения энергоустановки). Видно, что угол наклона, равный широте, в этом случае не является оптимальным для некоторых соотношений пиковых мощностей ФЭП и ДГУ, так как не он обеспечивает максимальную выработку в те месяцы, для которых данные соотношения обеспечивают замещение энергии ДГУ энергией ФЭП. При этом надо учитывать, что выработанная летом энергия в объеме, большем, нежели ее можно аккумулировать в накопителе, в расчетах не учитывается, поскольку для ее аккумулирования необходимо существенное увеличение капитальных затрат на энергоустановку, а зимние месяцы обеспечивают слишком малую выработку электроэнергии при существенно возрастающем ее потреблении. Поэтому для разных соотношений мощностей ДГУ и ФЭП оптимальными оказываются различные углы наклона модулей. В случае решения задачи простого увеличения выработки энергии фотоэлектрическими модулями или наличия дешевого накопителя энергии для ее длительного хранения ситуация, очевидно, была бы иной [11].

Выводы

1. Одной из перспективных ниш внедрения ВИЭ в России является энергоснабжение изолированных потребителей, стоимость доставки к которым органического топлива существенно возрастает за счет транспортной составляющей. При этом сроки окупаемости таких гибридных энергоустановок зависят не только от климатических условий, но и от себестоимости электроэнергии, вырабатываемой ДГУ.

2. Вместе с тем полное замещение ДГУ ВИЭ на большей части территории России экономически не

оправданно. Для обеспечения гарантированного энергоснабжения потребителей и снижения затрат на органическое топливо целесообразно создавать гибридные энергоустановки на основе ДГУ и ВИЭ. Критерием оптимизации состава установки могло бы стать сравнение сумм капитальных и эксплуатационных затрат на гибридную установку и ДГУ за определенный период времени (то есть фактически себестоимости кВтч, полученного тем и другим способом).

3. Исходя из выбранного критерия оптимизации, сделаны оценки для одного из населенных пунктов южной Якутии. При этом очень важно наличие исходных данных по потреблению энергии и органического топлива для населенного пункта. Без этих данных качественное решение оптимизационных задач становится невозможным.

4. В результате оптимизации показано, что при имеющихся исходных данных оптимальное соотношение пиковых мощностей ФЭП и ДГУ в составе гибридной энергоустановки лежит в диапазоне 1,6-2,1 в зависимости от типа применяемых ФЭП. Наилучшие технико-экономические показатели должны обеспечивать ФЭП на основе СЮ8, несмотря на более низкий по сравнению с монокремниевыми ФЭП КПД.

5. Расчеты показывают, что в случае гибридной энергоустановки в условиях данного поселка (климатические данные и график нагрузки) оптимальным углом наклона солнечных модулей является не равный широте, а меньший, так как необходимо максимизировать выработку энергии не за весь год, а за определенные его периоды (а именно весенние и осенние месяцы), которые характеризуются максимальной степенью замещения органического топлива энергией ВИЭ.

Авторы выражают благодарность Д.М. Гордиен-ко (ОАО «Роснано»), Д.И. Тимофееву (ОАО «Дальневосточная энергетическая управляющая компания») и Г.П. Левину (ОАО «Саха-энерго») за помощь в сборе исходных данных для подготовки данной работы.

Исследования проводились при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Список литературы

1. Фортов В., Попель О. Возобновляемые источники энергии для энергоснабжения потребителей России // Энергетический вестник. 2010. № 1(8). С. 9-28.

2. Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. LII, № 6. С. 95-106.

3. Закс М.Б. Доклад на 2-м международном форуме по нанотехнологиям. Москва, Экспоцентр, 0608 октября 2009 г.

4. Интернет-сайт фирмы Prudent Energy: http:// www.pdenergy.com/en/upload/pdf/RAPS_Case_Study_ (King_Isl).pdf.

5. Тугузова Т.Ф. Доклад на I Межд. конгрессе Energy Fresh 2009. Москва, 23-24 сентября 2009 г.

6. Попель О.С., Фрид С.Е., Киселева С.В., Коло-миец Ю.Г. Климатические данные для возобновляемой энергетики России (база климатических данных). Учебное пособие. ОИВТ РАН, Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. М., 2010.

7. Фофанов Г.А., Нестрахов А.С., Соколов Б.А., Глухих И.Н., Худяков С.А., Щербаков А.Н. Энергоустановки на топливных элементах // Железнодорожный транспорт. 2005. № 9. С. 48-49.

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

8. Arnulf Jager-Waldau. R&D roadmap for PV // Thin Solid Films. 451-452 (2004) 448-454;

9. Интернет-ресурс по компонентам солнечных энергоустановок: www.pvinsight.com.

10. Унтила Г.Г., Закс М.Б. Кремниевая фотоэнергетика: состояние и основные направления развития // Теплоэнергетика. 2011. № 11.С. 46-59.

11. Попель О.С., Фрид С.Е., Коломиец Ю.Г., Киселева С.В., Терехова Е.Н. Атлас ресурсов солнечной энергии на территории России. ОИВТ РАН, 2010.

12. Интернет-сайт фирмы SDMO: http:// www.sdmo.com/images/pdf/marches/curacao_fr.pdf.

13. Ливинский А.П., Редько И.Я. Внедрение МЭК как основы эффективного способа решения проблем развития малой энергетики // Гидротехническое строительство. 2009. № 8. С. 67-69.

14. Андреев В.М., Забродский А.Г., Когновицкий С.О. Интегрированная энергоустановка с накопителем энергии на основе водородного цикла // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2007. №2 (46). С. 99-105.

15. Попель О. С., Туманов В. Л. Возобновляемые источники энергии: состояние и перспективы развития // Альтернативная энергетика и экология -ISJAEE. 2007. № 2. С. 135-148.

ГхГ*

— TATA —

оо

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.