Аннотация
Целью данного исследования является разработка методики моделирования характеристик бестопливного источника энергии (БИЭН) в составе ветроэлектрической установки (ВЭУ) и аккумулятора энергии (АЭ) на основе данныx полуторагодовых трехуровневых измерений параметров ветра с 10-минутным разрешением на мачтовом ветроизмерительном комплексе (ВИК) в поселке Темрюк (Краснодарский край). Определены технические критерии и условия, необходимые и достаточные для создания БИЭН на базе ВЭУ и АЭ. С учетом временной структуры ветра определены оптимальные соотношения номинальных мощностей ВЭУ и емкостей аккумулятора, обеспечивающих бестопливное энергоснабжение по заданным графикам нагрузки на месячных и годовых интервалах времени. Разработанная методика численно реализована в виде программ на языке СИ++ и в среде EXСEL и верифицирована в ходе методических многовариантных расчетов. Результаты проведенных расчетов и анализ режимов работы БИЭН позволили установить, что для обеспечения функций БИЭН в течение года в ветроклиматических условиях в районе Темрюка необходимо использование в составе БИЭН АЭ большой емкости (кратной энергопотреблению от пяти до десяти суток) и ВЭУ номинальной мощности, превышающей потребляемую мощность в 5 раз и более. Установлено, что ВЭУ оптимальной для БИЭН номинальной мощности обеспечивает годовую выработку электроэнергии, превышающую заданное годовое потребление в 5–10 раз, которую предполагается полезно использовать в технологических целях в виде электрической или тепловой энергии. Оптимальные соотношения номинальной мощности ВЭУ и емкости АЭ, компонующих БИЭН с годовой гарантией бестопливного энергоснабжения, определяются разработанной методикой по данным 10-минутных измерений на ВИК. При этом, как показывают расчеты, достаточно точные их годовые значения могут быть оценены по данным измерений скоростей ветра в наименее обеспеченные ветром месяцы (в районе Темрюка – в июле), что позволяет существенно сократить время и расходы на предпроектные изыскания в части ветромониторинга.
Ключевые слова
ветроэлектрическая установка, система аккумулирования энергии, емкость аккумулятора, временная изменчивость ветра, график нагрузки (потребления энергии)
1. Распределённая энергетика в России: Потенциал развития. URL:https://energy.skolkovo.ru/downloads/documents/SEneC/Research/SKOLKOVO_EneC_DER-3.0_2018.02.01.pdf (дата обращения 21.05.2024)
2. Тягунов М.Г., Викулов А.Н. Возобновляемая энергетика в распределённых энергосистемах // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2018. № 7. С. 52-61.
3. Денисов Р.С., Елистратов В.В., Гзенгер Ш. Ветроэнергетика в России: возможности, барьеры и перспективы развития в регионах // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2017. № 2(23). C. 17-27. doi: 10.18721/JEST.230202
4. Елистратов В.В. Автономное энергоснабжение территорий России энергокомплексами на базе возобновляемых источников энергии // Энергетический вестник. 2016. № 21. С. 42-49.
5. Официальный сайт ООО «НПП "ГАРАНТ-СЕРВИС"». URL:https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/404825003/ (дата обращения 22.04.2024)
6. Николаев В.Г., Ганага С.В., Кудряшов Ю.И. Национальный кадастр ветроэнергетических ресурсов России и методические основы их определения. М.: Атмограф, 2008. 584 с.
7. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник Московского энергетического института. 2020. № 4. С. 62-70. doi: 10.24160/1993-6982-2020-4-62-70.
8. ГОСТ Р 70928-2023. Возобновляемая энергетика. Ветроэлектрические станции. Рекомендации по определению ветроклиматических характеристик и технико-экономических показателей малых ветроэнергетических установок. М.: Росстандарт, 2023. 186 с.
9. Гамова А.А. Повышение эффективности методики проектирования ветроэнергетических станций по данным мачтовых ветроизмерительных комплексов и метеостанций // Сборник трудов VI Международного научно-исследовательского конкурса «Молодой ученый». Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение», 2022. С. 24-28.
10. Гамова А.А., Николаев В.Г. О некоторых актуальных задачах развития Российской ветроэнергетики в части проектирования ВЭУ и ВЭС // Доклады XX Международной научно-практической конференции «Возобновляемая и малая энергетика – 2023». М.: МЭИ, 2023. С. 78-84.
Гамова А.А. Методика определения характеристик бестопливных источников энергии на базе ветроустановок и систем аккумулирования энергии по данным мачтовых измерений // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 2(63). С. 60-65. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-2(63)-60-65