авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Темур гайбуллаевич комбинированные энергоустановки на базе микрогэс и солнечной фотоэлектрической станции

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НПО «ФИЗИКА-СОЛНЦЕ» им. С.А.АЗИМОВА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.В. СТАРОДУБЦЕВА

На правах рукописи

УДК 621.311.48:631.11(575.151).

ХАМИТОВ ТЕМУР ГАЙБУЛЛАЕВИЧ КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ НА БАЗЕ МИКРОГЭС И СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ 05.14.08 – Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ – 2011

Работа выполнена в Ташкентском государственном техническом университете

Научный консультант: доктор технических наук, проф.

Мухаммадиев Мурадулла Мухаммадиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, Гловацкий Олег Яковлевич доктор технических наук, Турсунов Мухаммад Нишанович

Ведущая организация: Институт энергетики и автоматики АН РУз

Защита состоится “”2011г. в часов на заседании Специализированного совета Д.015.08.01. при Физико-техническом институте НПО «Физика-Солнце» АН РУз по адресу: 100084, г.Ташкент, ул. Бодомзор йули, 2Б. Тел:

(8-10-9871)-233-12-71. Факс: (8-10-99871)-235-42-91. Е-mail:karimov@uzsci.net

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института НПО «Физика-Солнце» АН РУз.

Автореферат разослан “_”_2011 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю Специализированного совета Д.015.08.01.

Ученый секретарь Специализированного совета д.ф.-м.н. профессор А.В. Каримов 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ Актуальность работы. В последние десятилетия развитие малого и среднего бизнеса в Республике Узбекистан и с созданием множества объектов по производ ству продукций и переработке сырья в сельских районах настоятельно требует повышения энергообеспеченности в сельской местности, фермерских хозяйств и др.

Кроме того, необходимо решение проблемы энергоснабжения отдаленных населен ных пунктов. Решение этих проблем требует создания источников энергии относи тельно небольшой мощности 110 кВт, в том числе на базе возобновляемых источ ников энергии: солнечной, ветровой, гидравлической, биогазовой и с целью повышения надежности установок на базе возобновляемых источников энергии.

В тоже время опыт создания и эксплуатации автономных источников энергии на базе возобновляемых источников энергии показывает, что необходимо еще решение ряда задач для обеспечения их реального применения. Первая группа, это задачи, связанные с улучшением технико-экономических характеристик собственно автономных источников энергии, в том числе за счет комбинирования. Вторая группа, это задачи определения условий эффективного использования автономных источников энергии - условия эксплуатации, необходимые мощности и режимы нагрузки, потенциал возобновляемых источников энергии (плотности энергии, режимы поступления) и климатические условия. Обоснование параметров комбини рованных энергоустановок на базе микрогидроэлектростанции и солнечной фото электрической системы для энергообеспечения индивидуальных и фермерских хозяйств является актуальной научно-практической задачей.

Степень изученности проблемы. Работы по созданию и эксплуатации энерго установок на основе возобновляемых источников энергии интенсивно ведутся в Республике Узбекистан и многих странах мира – Россия, США. Канада, Дания, Германия, Великобритания, Япония, Китай, Швеция и другие [1,2].

В настоящее время в большинстве экономически развитых странах разрабо таны новые энергетические стратегии, направленные на диверсификацию источ ников энергии, всемерное энергосбережение, а также среди прочих мер – на основа тельное изучение возможностей применения возобновляемых источников энергии.

Однако для рассматриваемых возобновляемых источников энергии имеются и другие проблемы, связанные с такими их "особенностями" как малая энергетическая плотность и переменность во времени [3]. Это приводит к существенным проблемам при создании энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии. Так, в настоящее время одна из основных проблем это необходимость существенного улучшения их технико-экономических показателей, или, в конечном счете, существенного снижения стоимости энергии, получаемой на таких установках.

В работах [4,5] при определении мощности рассмотрены наихудшие варианты поступления возобновляемых источников энергии с точки зрения 100% обеспечения потребителя. Стоимость энергии автономных источников энергии рассмотрены в [6,7], причем с учетом переменности поступления. В основном стоимость энергии в автономных источниках энергии определяют для случая расчетного значения поступления данного вида возобновляемого источника энергии. При оценках стоимости энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии практи чески не учитывалось изменение мощности возобновляемых источников энергии при изменении поступления возобновляемых источников энергии.

Недостаточно проработан вопрос для энергоустановок на базе возобновля емых источников энергии о сроке их окупаемости. Дело в том, что, как известно для обеспечения отдачи от инвестиций вводится нормативный срок окупаемости, кото рый зависит от отрасли и обычно не превышает 7 лет, в то время как действитель ные сроки окупаемости установок на базе возобновляемых источников энергии существенно больше и практически равны сроку службы этих установок. Обычно считается, что с увеличением стоимости традиционных энергоносителей конкурен тоспособность установок на базе возобновляемых источников энергии возрастает, однако вопрос не столь однозначен и требует более детального рассмотрения для каждого конкретного типа возобновляемых источников энергии.



Из анализа водного потенциала региона также следует, что достаточно широкое применение могут найти и микроГЭС мощностью до 5 кВт. Если данные по массовым, стоимостным и мощностным характеристикам могут быть исполь зованы для оценки характеристик микроГЭС такой малой мощности, то недоста точно изученной остается проблема определения характеристик устройств для создания напора воды для этих микроГЭС. Анализ показывает, что, в общем, недо статочно исследованы возможные конструктивные параметры устройств для созда ния напора (рукавов).

Таким образом, анализ известных работ указывает, что при разработке комбинированных энергоустановок на базе микроГЭС и солнечной фотоэлек трической станции проведение как конструктивных так и технико-экономических исследований могут быть использованы при разработке системы энергоснаб жения отдаленных от централизованных энергосистем хозяйств, разработке мето дов и рекомендаций по их использованию.

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Тема диссертационной работы непосредственно связана с тематическими планами НИР кафедры «Гидравлика и гидроэнергетика» Ташкентского государственного технического университета - № ЗИ-13-02 «Разработка и создание комбинированной энергосистемы мощностью 5 кВт с использованием возобновляемых источников энергии для энергоснабжения фермерского хозяйства Кашкадарьинской области», № А-12-077 «Разработать, изготовить и исследовать особенности работы комбини рованного солнечно-ветрового автономного источника электропитания сельско хозяйственных объектов в горной местности» выполненных в 2005-2008 гг.

Целью исследования является определение возможностей совместного использования потенциала солнечной энергии и энергии малых водотоков для соз дания автономных комбинированных энергоустановок для индивидуальных и фер мерских хозяйств, расположенных в отдаленных районах региона.

Задачи исследования:

1. Оценка энергоресурсного потенциала солнечной энергии и малых водотоков Кашкадарьинской области;

2. Анализ состояния и перспектив энергоснабжения населения и фермерских хозяйств отдаленных сельских районов с оценкой их энергопотребности;

3. Разработка и обоснование схем энергоснабжения фермерских хозяйств с ис пользованием микрогидроэлектростанций и солнечных фотоэлектрических станций;

4. Разработка вариантов решений по созданию систем энергоснабжения, обос нование выбора оборудования, необходимого для реализации системы;

5. Изготовление и испытание компонентов систем энергоснабжения на базе возобновляемых источников энергии;

6. Разработка рекомендаций по эксплуатации автономных энергоустановок на базе возобновляемых источников энергии.

Объект и предмет исследования: объектом исследования являются естест венные водотоки, ирригационные каналы и гидроузлы, комбинированные энергоус тановки на базе микрогидроэлектростанций и солнечных фотоэлек-трических стан ций для индивидуальных потребителей и фермерских хозяйств. Предметом исследо вания является конструкция устройств для создания напора микрогидроэлек тростанции, технико-экономическая модель кобинированной энергоустановки.

Методы исследований: методы гидравлического исследования водного потока, энергогидравлические методы определения параметров микрогидроэлектростанции, измерения фотоэлектрических характеристик солнечной фотоэлектрической станции, и оценки технико-экономических показателей комбинированных энергоус тановок.

Гипотеза исследования. Ожидается, что разработка комбинированных систем на базе микрогидроэлектростанций и солнечной фотоэлектрической станции повы шает надежность энергоснабжения отдаленных от централизованных линий элек тропередач маломощных потребителей. В ближайшем будущем энергоустановки рассматриваемого типа считаются одним из основных технических средств по прео бразованию и использованию возобновляемых источников энергии.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка потенциала энергии малых водотоков Кашкадарьинской области.

2. Математическая модель течения воды в наклонной трубе с переменным трением.

3. Технико-экономическая модель энергоустановок на базе микроГЭС, солнечной фотоэлектрической станции их комбинации.

4. Технико-экономические характеристики комбинированной энергоустановки, позволяющие определять стоимости их мощности и оценку стоимости, производимой ими электроэнергии с учетом режимов нагрузки и характеристик водотока.

Научная новизна:

1. Развита задача течения воды в наклонной трубе с трением и получено чис ленное решение задачи определения скорости течения воды в наклонной тру бе с трением, с учетом режима течения и скорости воды на входе. Получена зависимость диаметра сечения потока воды по длине трубы. Определены пре дельные длина трубы и диаметр потока на выходе.

2. Выведена аналитическая формула, определяющая максимально возможную скорость течения воды в наклонной трубе с трением в зависимости от диа метра трубы, угла наклона к горизонту и коэффициента трения, которое являя ется условием для определения оптимальной длины трубы. Полученные зависимости позволяют определять максимальную мощность потока воды в трубе от её наклона, связь ее с высотой водозабора, и длину трубы рукавных микроГЭС.

3. Разработан способ получения электроэнергии с применением микроГЭС в гидротехнических затворах, позволяющий использовать энергию воды на ирригационных каналах, гидроузлах.

4. Разработана технико-экономическая модель микроГЭС и комбинированной энергоустановки, отличающаяся учетом режимов нагрузок, затрат на рукав и линию электропередачи.

5. Предложена модель алгоритмизации микроГЭС и комбинированной энерго установки, создана программа, позволяющая проводить численные исследо вания таких систем.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Полученные результаты позволяют:

Конкретизировать технические требования к микроГЭС для применения на малых водотоках, ирригационных каналах и гидроузлах;

Разработанные модели, программы и методики расчета позволяют проек тировать комбинированные энергоустановки на базе энергии малых водотоков и солнечной энергии, обосновывать и оптимизировать их технические и энергетические параметры в зависимости от режимов работы потребителей, потенциал водотоков и стоимостных характеристик энергоустановки.

Расчетные и экспериментальные исследования комбинированной энергоуста новки на базе микроГЭС и солнечной фотоэлектрической станции представ ляют интерес при разработке и проектировании энергоустановок для энерго снабжения фермерских хозяйств и индивидуальных потребителей.

Рекомендуемые режимы и технологии обеспечивают эксплуатационную на дежность комбинированных энергоустановок при любых погодных условиях.

Реализация результатов. На основе выполненных исследований разработана и была установлена комбинированная энергоустановка на базе микрогидроэлек тростанции и солнечной фотоэлектрической станции на Каршинском гидроузле.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на:

Международных и республиканских научно-технических конференциях: «Гидро энергетические объекты России и Европы: проблемы строительства, управления, эксплуатации и охраны окружающей среды» (г.Самара, 2008);

«Окружающая среда для нас и будущих поколений» (г. Самара, 2008);

«Каскады гидроэлектростанций на реках Европы». Управление – безопасность - окружающая среда - «зеленая» энергия («Висла – Волга 2004»);

«Возобновляемая энергетика 2003. Состояние, проблемы и перспективы» (г. Санкт-Петербург, 2003 г.);

«Solar Energy-2003» (г.

Ташкент, 2003 г.);

«Фан ва техника тараиётида ёшлар» (г. Ташкент, 2003 г.);

«Магистрларни тайёрлашда фан ва таълим жараёнларини интеграциялаш масалалари» (г. Ташкент, 2003);





«Ecobaltica-2002» (г. Санкт-Петербург, 2002 г.).

Опубликованость результатов. Основное содержание диссертационной работы отражено в 16 научных работах, из них 5 работ в Международных и рес публиканских журналах, а остальные в трудах международных и республиканских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложения. Текстовый материал диссертации изложен на 123 страницах, содержит 23 рисунка, 17 таблиц, 121 наименований литературных источников и 2 приложения.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изло жены цель и задачи исследования, приведены научная новизна, основные положе ния, выносимые на защиту и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе приведен обзор конструкторских работ по энергоустановкам на базе микрогидроэлектростанций и фотоэлектрических станций, сведения о технико-экономических обоснованиях и оптимизации их параметров.

В этой части отмечены труды ученых нашей страны и стран СНГ внесших большой вклад в развитие разработки и использования возобновляемых источников энергии: Абдурахманова А.А., Авезова Р.Р., Бальзанникова М.И., Бахадырханова М.С., Васильева Ю.С., Виссарионова В.И., Гловацкого О.Я., Елистратова В.В., Захидова Р.А., Клычева Ш.И., Муминова Р.А., Мухаммадиева М.М., Сайидова А.С., Таджиева У.А., Турсунова М.Н., Уришева Б.У. и другие.

В направлении использования солнечной энергии работы ведутся в НПО «Физика-Солнце», Институте энергетики а автоматики АН РУз, Агентстве трансфера технологий, Ташкентском государственном техническом университете и т.д. Серийное производство необходимой техники производится на ООО «Фотон», ООО «MirSolar».

На основе анализа результатов исследований, выполненных в этой области сформулированы две основные задачи. Первая из них – улучшение технико-эконо мических характеристик средств по преобразованию энергии возобновляемых ис точников в электроэнергию, а вторая – повышение эффективности использования полученной таким способом энергии.

Вторая глава посвящена использованию потенциала возобновляемых источ ников энергии на примере Кашкадарьинского вилоята и энергоустановок на их основе. Предложена методика расчета технико-экономических характеристик солнечно-гидравлических энергоустановок, систематизирован материал по оценке потенциала возобновляемых источников энергии и на их базе выполнены расчеты по определению технических и стоимостных характеристик автономных источ ников энергии на базе гидравлической и солнечной энергии.

Для расчета и оптимизации параметров и технико-экономических характе ристик автономных источников энергии использованы существующие подходы, которые дополнены зависимостями, учитывающими особенности возобновляемых источников энергии (переменность поступления и малые энергети-ческие плотности и вследствие этого переменность мощности, КПД и стоимостных показателей). Для анализа использованы данные не только по особенностям возобновляемых источников энергии, но и их влиянию на характеристики самих автономных источников энергии.

В результате проведенного анализа по малым и средним водотокам, ресурсам подземных вод, фермерских хозяйств в отдаленных от централизованного энерго обеспечения районах Кашкадарьинской области, выявлено, что возможны следующие основные варианты создания энергосистем для фермерских хозяйств Кашкадарьинской области:

1. На базе микрогидроэлектростанций, создаваемых на малых горных реках, саях в предгорных районах и оросительных каналах в равнинной зоне.

2. На базе комбинированного использования энергии воды, ветра и солнца в районах, где отсутствуют водотоки, но имеются ветровые потоки достаточ ные для энергоиспользования.

Для определения возможности использования того или иного вида возоб новляемого энергоресурса была проведена прогнозная оценка энергопотребления жилого дома фермерского хозяйства, в зависимости от сезонов года.[8] Анализ показал сезонность характера прогнозного энергопотребления жилым домом в сельских населенных пунктах с явно выраженным максимумом в отопи тельный период;

незначительность затрат электроэнергии на минимальные бытовые потребности (освещение, работа телевизора, холодильника).

В качестве возможного варианта реализации технического решения по созданию системы энергоснабжения фермерского хозяйства рассматривался регион в верховьях реки Кашкадарья, был произведен анализ перспектив использования в этих целях шести малых ГЭС, имеющих возможность создания, произведены необходимые оценочные расчеты на основании средних и минимальных стоков и сопоставлении их с потреблением энергии сельских населенных пунктах.

Анализ данных расчетов показал возможность покрытия потребностей доволь но значительной части групп фермерских хозяйств от малых ГЭС, которые можно создать верховьях реки Кашкадарья.

Из анализа проведенных исследований следует, что потенциал солнечной энер гии может быть использован для покрытия нужд фермерского хозяйства. Причем если в зимнее время для этого необходимо около 6 м2 площади фотоэлектрической установки, то в летнее примерно 3 м2.

Методика определения технико-экономических характеристик установок авто номных источников энергии на базе возобновляемых источников энергии, в общем, практически такая же, как и обычных установок, на невозобновляемых источниках энергии, особенность заключается в учете переменности поступления возобнов ляемых источников энергии. Так вследствие переменности возобновляемых источ ников энергии характеристики автономных источников энергии определяют для некоторых "номинальных" ("расчетных") значений EH.

Энергия, вырабатываемая энергоустановкой на базе возобновляемых источников энергии в общем случае, будет равна = АИЭ = АИЭ Э = (N*) = NH* (f*fN*) (1) =0 = где АИЭ - число часов работы установки в году.

Отметим, что в общем случае E зависит от времени и случайных климати ческих или других факторов. То есть E представляет, как минимум произведение двух функций, первая, определяет расчетное значение E во времени, а вторая, случайная функция, характеризующая вероятность поступления E в заданном промежутке времени (час, сутки, месяц или год). Из анализа водного потенциала региона также следует, что достаточно широкое применение могут найти и микроГЭС мощностью до 5 кВт.

Обобщенные данные, приведенные на рис. 1 могут быть использованы для оценки характеристик микроГЭС, однако недостаточно изученной остается задача определения характеристик устройств для создания напора воды для микроГЭС [9 11]. Для микроГЭС такой малой мощности напор создают за счет наклоной трубы (рукава). В работе рукава имеют место существенные отличия от режима работы напорных плотинных систем.

Напорные характеристики рукавов определены решением задачи течения воды в наклонных трубах с трением. Общая схема рукава приведена на рис.2.

Рис.1. Удельные номинальные характеристики Рис.2. Схема к определению микроГЭС в зависимости от номинальных скорости течения в рукаве мощностей для заданных напоров микроГЭС Каждый элементарный объема воды занесен в следующую систему уравнений).

k = 8/Re (2) 1/ k = 0.0395/Re (3) Vi =Vi -1 + ai*t (4) V' = (Vi +Vi -1) / 2 (5) d' = (di +di -1) / 2 (6) S' = *d' /4 (7) 0. di = (Vi-1/Vi) *di-1 (8) S'gsin - кV' d' = S'ai (9) Для обеспечения совместности уравнений, необходимо задать три переменные.

При этом с точки зрения целесообразности выбраны следующие исходные параметры - угол наклона трубы к горизонту -, скорость воды на входе в трубу - V и диаметр трубы на входе - d1, а также температуру воды, или её кинематическую вязкость -. Причем, как видно, плотность воды не входит в систему уравнений.

При этом имеем следующие граничные условия, при i = di=1 = d1, Vi=1 = V1 (10) Решение задачи, производится последовательно, для каждого элементарного участка длиной х начиная с первого участка. Представленная система уравнений была реализована в виде алгоритма и программы. Пример расчета параметров движения воды в наклонной трубе при различных скоростях на входе, приведен на рис.3, где показано, что вначале скорость потока воды и её мощность растут доста а) при 1 м/с б) при 2 м/с в) при 3 м/с Рис.3. Параметры движения воды в наклонной трубе при различных скоростях на входе точно быстро, однако далее, также быстро, они достигают своих стационарных значений, причем с увеличением скорости воды на входе выигрыш по мощности уменьшается.

Существенно изменяется и диаметр трубы, также достигающий своего стацио нарного значения. Отметим, что если массовый расход воды на входе в трубу пропорционален скорости, то мощность потока воды пропорциональна кубу скорости.

То есть с одной стороны необходимо увеличение скорости воды на входе, а с другой при этом существенно растут и потери на трение и, соответственно уменьшается прирост мощности потока воды на выходе. Для практических работ необходимо знать именно параметры трубы, при которых скорости и диаметры становятся близкими к стационарным значениям, например значения, при которых отклонения от стационарных значений составляют до 10 %. В связи с этим был разработан второй вариант программы. Результаты исследования параметров трубы и соответствующие им мощности в широком диапазоне изменения скоростей воды V1 и диаметра трубы d1 на входе, для условия стационарного режима течения воды в трубе (10 % отклонение) приведены на рис.4,6. Соответственно, большие выигрыши по мощности относительно мощности потока воды на входе получаем при малых скоростях воды на входе. Однако на практике уклоны водотоков много меньше градусов, а следовательно, будут достаточно большими длины труб (рукавов). При этом для обеспечения достаточно больших длин труб (дальнейшее увеличение длины труб вследствие трения уже не дает увеличения мощности, (рис.4) необходимо увеличивать диаметр трубы.

Абсолютные стационарные значения мощностей потока воды на выходе из трубы N, для длин труб, приведенных на рис.4 представлены на рис.5.

Как видно, абсолютные мощности потока воды на выходе с ростом скорости воды на входе продолжают расти, хотя относительный выигрыш мощности уменьшается.

То есть при выборе параметров труб (рукавов) для микроГЭС можно рекомендовать следующий порядок расчета:

1. Определяем для конкретного малого водотока возможные массовые расходы.

2. Исходя из уклона, определяем длины труб для различных вариантов массовых расходов (скоростей воды и диаметров труб на входе), соответствующие стационарным мощностям, рис. 5.

Соответствующие значениям V1 и d1 массовые расходы воды приведены на рис.6.

а- длина рукавных труб б-относительные мощности на выходе Рис.4. Зависимости длины рукавных труб микроГЭС и мощности на выходе от скорости воды V1 при различных диаметрах трубы d1на входе при наклоне трубы к горизонту = Отметим, что при выборе параметров микроГЭС или солнечных фотоэлек трических станций, их комбинирования принято, что гидравлическая энергия малых водотоков (речки, ручьи) постоянны в течении большей части времени года, а солнечная энергия переменна как в течении дня так и года.

Рис.5 Зависимость мощности потока воды Рис.6. Массовые расходы воды на выходе из трубы от скорости воды на входе при различных диаметрах трубы на входе d Указанные особенности должны учитываться при сравнительном анализе стоимости мощности микроГЭС и солнечной фотоэлектрической станции и их ком бинации.

Также необходимо для автономных источников энергии учитывать влияние на стоимость мощности и режим работы потребителя, т.е. анализ должен проводиться с учетом и графика потребления.

Варианты расчета стоимости мощности в зависимости от требуемой мощности нагрузки N (мощность необходимая потребителю) приведены на рис.7. Расчетные исследования проводились для следующих вариантов исходных данных:

E/EH = 0.7, G/GH = 1, длина линии электропередачи LE = 1км, длина рукава микроГЭС LR = 50м, стоимость линии, включая стоимость кабеля и затрат на прокладку была принята равной 10 долл./м, стоимость рукава с учетом стоимости трубы и её прокладки 50 долл./м. номинальная стоимость мощности фотобатарей была принята равной 5000 долл./кВт, для параметров режима работы было принято, что потребитель обеспечивается энергией круглые сутки = 24 часа, при этом солнечная фотоэлектрическая станция работает в сутки С = 8 часов, микроГЭС Г = 8 часов. То есть солнечная фотоэлектрическая станция имело самый неблагоприят ный режим работы (работа 8 ч, а обеспечение энергией 24 часа). Стоимости микроГЭС также могут быть меньше при отсутствии линии передачи электро энергии на расстояние.

Стоимость солнечной фотоэлектрической станции, практически всегда, за исключением диапазона мощностей до 0.3кВт всегда больше, чем стоимость мощности микроГЭС, даже с учетом затрат на линию электропередачи и рукавов, как показано на рис.7. При этом с увеличением мощности микроГЭС доля солнечной фотоэлектрической станции будет уменьшаться. Причем желательны микроГЭС на мощности более 10 кВт (для микроГЭС мощностью 1 кВт стоимость мощности составляет около 2600 долл./кВт, а с учетом стоимости линии и рукава около 9000 долл./кВт, а уже для микроГЭС мощностью 10 кВт соответственно долл/кВт и 1300 долл/кВт).

Полученные соотношения позволяют также, в первом приближении, без учета затрат на эксплуатацию установок, определить и стоимость вырабатываемой ими энергии. Стоимость энергии СЭ, вырабатываемая в комбинированной энергоуста новке, как и в других типах энергоустановок очевидно равна:

СЭ = З/Э (11) где З – годовые затраты комбинированной энергоустановки, включающие амортизационные и эксплуатационные затраты, а также отчисления, т.е. отличаются только отсутствием топливной составляющей;

Э – количество энергии, вырабаты ваемой комбинированной энергоустановки за год.

а – микроГЭС мощностью1 кВт б- микроГЭС мощностью 10 кВт кривые: 1- стоимость мощности солнечная фотоэлектрическая станция с учетом стоимости АБ;

2 - без учета стоимости АБ;

3 - стоимость мощности микроГЭС с учетом стоимости линии электропередачи и рукава и АБ;

4 - стоимость мощности самой микроГЭС Рис.7. Стоимость мощности комбинированной энергоустановки в зависимости от доли мощности микроГЭС NГ (при NГ/N=0 только солнечная фотоэлектрическая станция, при NГ/N=1 только микроГЭС) З = ЗС + ЗГ + ЗСАБ + ЗГАБ + ЗГЕ + ЗГР (12) С Г САБ ГАБ ГЕ ГР где З, З, З, З, З, З – годовые амортизационные затраты солнечной и гидравлической частей комбинированной энергоустановки, на аккумуляторные батареи, а также на линию электропередачи и рукав. Стоимости составляющих определены выше.

Таким образом, получаем, что без учета эксплуатационных затрат стоимость энергии в комбинированной энергоустановке равна СЭ = [СС/ТС + (СГ + СГ+ СГ) /ТГ + (ССАБ + СГАБ/ТАБ] /(n*N*) (13) С Г АБ где Т, Т, Т – нормативные сроки окупаемости, лет;

n – число циклов (суток) работы энергоустановки в году. На основе этой модели был разработан алгоритм и программа численного исследования стоимости вырабатываемой энергии в микроГЭС, солнечная фотоэлектрическая станция и комбинированной энергоуста новки на их базе.

В отличие от ранее созданных, аналогичных моделей, данная модель позволяет учитывать влияние стоимости линии электропередачи от микроГЭС до потребителя и стоимости рукава, рукавных микроГЭС.

Третья глава результатам исследований по разработке, созданию и экспери ментальному изучению автономных комбинированных энергоустановок.

Для изучения течения воды в наклонной трубе и выявления возможностей установки микрогидроэлектростанций на площадке водосбросных галерей в нижнем бьефе с подачей воды путем сочленения водозаборного устройства данной микрогидро-электростанций крайним затвором разработан экспериментальный гидромеханический стенд.

Экспериментальные исследования на специальной площадке кафедры «Гидроэ нергетика и гидравлика» Ташкентского государственного технического университета позволили разработать стенд и создать физическую модель микроГЭС.

На стенде были проведены испытания рукава микроГЭС, режим работы которого отличается от обычно принятых для мощных ГЭС условий работы канала для подвода воды к турбине. Так в микроГЭС трудно осуществить напорный режим, во вторых, длина рукава микроГЭС много меньше длины каналов ГЭС. Вследствие этого, как показали расчеты, площадь сечения воды на выходе меньше площади сечения воды на входе. На рис.8 приведены расчетные и экспериментальные значения отношения диаметра потока в трубе данного сечения к диаметру потока воды на входе на различных расстояниях от входа.

Рис.8. Изменение диаметра сечения воды при движении по трубе Скорость воды на входе изменялась за счет высоты слоя воды, где показано расхождение между расчетом и экспериментом достаточно велико, однако в целом имеется достаточно хорошее качественное соответствие. Действительно в рукавах микроГЭС для исключения попадания воздуха в воду необходимо либо брать трубы двух диаметров, либо брать трубу возможно большего диаметра и ставить перед выходом из трубы затвор (имитация напорного режима. В целом полученные результаты позволили перейти к этапу изготовления натурного макета микроГЭС, в том числе в комбинации с солнечной фотоэлектрической станцией.

Натурные исследования по определению технологических параметров комби нированной энергоустановки были проведены на Каршинском гидроузле, который находится в 5 км от Карши на реки Кашкадарья. Гидроузел предназначен для перераспределения стока реки Кашкадрьи.

Выявлено, что удельная энергоемкость потока, протекающего через турбину определяется, прежде всего, напорно-расходными параметрами, зависящими от уровня воды в верхнем и нижнем бьефах, а также ее расхода.

В связи с этим для определения режима работы микроГЭС построены ее напорные характеристики. Наличие напорных характеристик позволило более корректно назначить режим работы гидроэнергетической установки, состоящей в комплексе с солнечной энергетической установкой, с тем, чтобы иметь программ мированное управление комбинированной установкой.

Особенностью технологического процесса гидроэнергетической установки является то, что при увеличении расхода воды через турбину увеличиваются потери напора в водопроводящем тракте, что непременно влияет на величину напора. При этом напор определяется по формуле H t (Qt ) H tГ H (Qt ) (14) где H t (Qt ) - напор ГЭУ при пропуске расхода Qt в момент времени t H tГ - геометрический напор в момент времени t, как разница отметок верхнего и нижнего бьефов.

H tГ ВБt НБt (15) H (Qt ) - потерь напора в водоводах при пропуске расхода Qt.

Величина H (Qt ) для коротких водоводов, которая характерна для рассматриваемой гидроэлектрической установки незначительна, но ввиду малой величины напора даже небольшие потери напора могут быть ощутимы. Геометрический напор H tГ зависит от динамики отметок поверхности воды в барельефах и его средние величины в течения года приведены в таблице Таблица Средние величины геометрического напора в течении года Месяц I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ВБ 387,4 387,5 387,8 388,0 388,1 388,3 388,4 388,2 388,0 387,8 387,6 387, НБ 379,5 379,6 379,6 379,8 380,2 380,4 380,6 380,5 380,4 380,4 380,4 380, HГ 7,9 7,9 6,2 6,2 7,9 7,9 7,8 7,7 7,6 7,4 7,2 7, Для установки микроГЭС выбрана площадка над боковой водосбросной галерей в нижнем бьефе на отметке 381,5 м, рис.9.

Измерение показателей напора и расхода производилось в следующем поряд а)общий вид места расположения установки б) нижней бьеф Рис. 9. Площадка установки микроГЭС ке. Для каждого значения расхода Q, установленного в напорном трубопроводе с помощью манометра фиксировались значения напоров, манометр установлен на расстоянии 5d от сечения входной части турбины. Результаты измерений расхода и объема воды, приведены на рис. 10.

Рис. 10. Зависимость расхода воды от сечения входной трубы Изменения напора гидроэлектроустановки при колебаниях уровня воды в верхнем бьефе представлены на рис. 11. При фиксированных значениях расхода воды Q измерены выходные мощности на клеммах генератора результаты, которых приведены на рис 12.

Рис. 11. Изменение напора при колебаниях Рис. 12. Зависимости выходной мощности уровня воды в верхнего бьефа для фиксированного расхода воды В четвертой главе приведены материалы по реализации результатов и рекомендаций по их использованию. Приведены результаты разработки комбинированной энергоустановки на базе микрогидроэлектростанций и солнечной фотоэлектрической станции мощностью до 5 кВт, экономическое обоснование и рекомендации по их использованию.

С учетом стоимости вырабатыемой энергии и многих факторов проведено экономическое обоснование использования микроГЭС и солнечной фотоэлек трической станции в комбинации.

В большинстве случаев микроГЭС должны включать следующие части:

1. Собственно микроГЭС - турбина, генератор и автоматика управления;

2. Рукав - труба с водозаборным устройством;

3. Линия электропередачи.

Вопросы выбора элементов 1 и 3 в общем проработаны и не представляют сложностей. Наименее проработан в настоящее время элемент 2.

Исходными данными задачи являются расход воды на малом водотоке и средний угол наклона русла водотока к горизонту на участке русла длиной 10-50м.

Исходя из наклона русла определена предельная скорость входа воды в трубу V1, выше которой скорость воды в трубе не ускоряется.

V1 = [(d15\4) gsin /(4k0(0.25))]4/7 (16) Выражение определяет для заданного угла наклона водостока предельную скорость входа воды в трубу заданного диаметра d1, выше которой скорость воды в трубе уже не ускоряется. Это имеет практическое значение, т.к. для заданного угла наклона водостока позволяет определять предельную высоту водозабора, такую, выше которой не имеет смысла её поднимать. Эти особенности течения воды в рукаве имеют значение, как для малых, так и больших углов наклона водостока. Для малых углов в принципе желательна большая высота водозабора, но при этом могут быть большие затраты средств на водозабор, т.е. необходимы экономические оценки, а во втором варианте с минимальной высотой водозабора повышение скорости воды может осуществляться за счет увеличения длины трубы.

Задача выбора параметров солнечной фотоэлектрической станции заключается в выборе необходимой мощности фотобатарей и емкости и числа аккумуляторов в зависимости от необходимости обеспечения заданного режима и мощности нагрузки. Такой расчет может проводиться на основе зависимостей, а также разработанных программ, позволяющих в первом приближении определять и стоимость вырабатываемой энергии.

Особенности расчета имеют место для микроГЭС меньше 10-20 кВт. Дело в том, что эти ГЭС целесообразно выполнять в виде рукавного варианта и возможно с наличием собственной линии электропередачи на расстояния от 1 км до 5 км.

При этом условие стоимость электроэнергии, вырабатываемой этими установками без учета эксплуатационных затрат будет равна СЭ = [СС/ТС + СГ /ТГ + СР /ТР + (ССАБ + СГАБ/ТАБ] /(n*N*) (17) С Г АБ Р где Т, Т, Т, Т – нормативные сроки окупаемости (лет) солнечной фотоэлектрической станции, микроГЭС, рукава, аккумуляторная батарея и соответ ственно их стоимости СС, СГ, СР, ССАБ, СГАБ;

n – число циклов (суток) работы уста новки в году.

Были выполнены расчеты по оценке стоимости энергии предлагаемой комби нированной энергоустановки. На рис.13 представлены стоимости энергии солнечной фотоэлектрической станции (PГ/P = 0), микроГЭС (PГ/P = 1) и комбинированной энергоустановки для трех основных видов режимов работы этих установок и режимов нагрузки: 1 - наиболее легкого режима работы в сутках- = С = Г =8ч;

2 – основного режима - = 24ч С = 8 Г =24ч и 3 - наиболее тяжелого режима - = 24ч С = 8 Г =8ч ( - время потребления мощности, С, Г - число часов работы солнечной фотоэлектрической станции и микроГЭС).

Рис.13. Стоимость энергии, вырабатываемой солнечной фотоэлектрической станции, микроГЭС и их комбинации при условии постоянной мощности нагрузки N, в зависимости от режимов работы Результаты исследования оценки составляющих стоимости энергии для "легкого" и "основного" режимов работы автономной установки приведены на рис.14. Откуда следует что, в легком режиме работы аккумуляторные батареи не а) легкий режим б) основной режим Рис. 14. Составляющие стоимости энергии для рабочих режимов работы комбинированной энергоустановки с мощностью нагрузки 10кВт требуются, и основная составляющая стоимости энергии обусловлена стоимостью солнечных батарей, но также видно, что в комбинированной установке с PГ=0.8N, составляющие стоимости солнечной и гидравлической частей практически сравни ваются, причем половину в гидравлической части составляет стоимость рукава и линии электропередачи (ЕР). В основном режиме работы, как видно существенна стоимость солнечной части установки и аккумуляторной батареи (АБ) для неё, т.е. в этом режиме мощность гидравлической части должна преобладать, она должна обеспечивать порядка 95 % от общей мощности нагрузки.

Ряд технических и экономических требований, которые позволяют не только рекомендовать подходы к выбору параметров солнечно - гидравлических автономных установок, но и обосновывать их применение в конкретных условиях региона Кашкадарьинской области являются результатом решения поставленных задач.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Энергетический потенциал малых речек, рек, оросительных каналов Кашкадарьинской области достаточен для использовании микроГЭС (около кВт) в целях электро- тепло и - водоснабжения как отдельных фермерских хо зяйств так и групп фермерских хозяйств и малых населенных пунктов до несколь ких сотен кВт. Обобщены технико-экономические и стоимостные характеристики микроГЭС, получены аппроксимационные зависимости стоимости, КПД, массы от их номинальной мощности.

2. Разработана модель и исследована гидродинамика течения воды в наклонной трубе с трением:

получено численное решение задачи течения воды в наклонной трубе с тре нием;

получено аналитическое выражение для определения максимальной скорости воды в трубе в зависимости от её диаметра на входе, угла наклона к горизонту и коэффициента трения;

полученные зависимости позволяют определить предельные длины труб рукавных микроГЭС и сечение потока воды на выходе.

3. На основе проведенных исследований разработаны технико-экономические моде ли микроГЭС, солнечной фотоэлектрической станции, в том числе комбинирован ных энергоустановок на их базе, позволяющие в зависимости параметров энерго источника и режимов нагрузки определить удельные стоимости мощности и в первом приближении стоимость электроэнергии, вырабатываемой микроГЭС, солнечной фотоэлектрической станции и их комбинации.

4. Определены в зависимости от мощности автономных источников энергии условия оптимального сочетания по мощности доли микроГЭС и солнечной фотоэлектрической станции в комбинированных энергоустановках. Так при мощности комбинированной энергоустановки до 1 кВт доля солнечной фотоэлектрической станции может составлять до 30%, а при мощности 10 кВт не более 5%.

5. Разработан опытный образец микроГЭС, солнечной фотоэлектрической станции и комбинированной энергоустановки, мощностью 5 кВт.

6. Для эффективного внедрения разработанных автономных энергоустановок целесообразно создание нескольких демонстрационных систем энергоснабжения фермерских хозяйств.

7. Целесообразно разработать региональную программу использования возобнов ляемых источников энергии в целях совершенствования электро-, тепло-, водо снабжения в сельской местности, снижения техногенного воздействия на окру жающую среду с проработкой также законодательных, нормативных аспектов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Марк Томас. Развитие возобновляемой энергетики в Европейском Союзе.// Ежекварт. информ. бюлл. “Возобновляемая энергия”. 1998. № 3. –С.5-8.

2. Программа США “Миллион солнечных крыш” // Ежеквартальный иформ. бюлл.

“Возобновляемая энергия”. 1998. № 4. –С.7-10.

3. Мхитарян Н.М. Энергетика нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Опыт и перспективы. Киев. Наукова Думка 1999. -300 с.

4. T.P. Salikhov, T.H. Nasyrov. The Conception of the Use of Renewable Energy Sources and Their Role in the Energy Balance of Uzbekistan. Renewable energy for Central Asia Countries. Netherlands, 2005. -Р. 103-121.

5. Васиков А.Р. Возможность вовлечения в энергетический баланс Узбекистана возобновляемых источников энергии. Бюллетень Узгидромет. Ташкент, 2001. № 5.

6. Бальзанников М.И. Решение проблем развития энергетики на основе возобновляемых источников энергии в среднем Поволжье. Научная школа акад.

Васильева Ю.С. в области энергетики и охраны окружающей среды // Сб.науч.тр./ Под ред. Федорова М.П. и Елистратова В.В. СПб.:СПбГПУ, 2004. – 132 с.

7. Клычев Ш.И., Мухаммадиев М.М., Захидов Р.А. Технико-экономические условия создания комбинированных солнечно-ветровых энергоустановок // Гелиотехника, 2008. -№4. –С.25-29.

8. Отчет по инновационному проекту. Гос.рег. № ЗИ-13-02. Разработка и создание комбинированной энергосистемы мощностью 5 кВт с использованием возобновляемых источников энергии для энергоснабжения фермерского хозяйства Кашкадарьинской области – Ташкент: ТашГТУ, 2004. – 85с.

9. Бляшко Я.И., Опыт МНТО ИНСЭТ по созданию и эксплуатации Оборудования для микро- и малых ГЭС, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика». 2004. № 1. – C. 25-30.

10. Малик Л.К. Проблемы и перспективы создания малых ГЭС на малых реках, периодический научно-технический журнал «Малая энергетика» 2004. № 1. – C.

37-48.

11. Бусырев, А.И. Методика выбора параметров гидроагрегатов малых ГЭС / А.И.

Бусырев, В.П. Коренев, В.А. Умов // Гидротех. стр-во.- 2003.- № 1.- С. 21-24.

4. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ 1. Хамитов Т.Г., Мухаммадиев М.М., Клычев Ш.И. Технико-экономические характеристики микроГЭС // Гелиотехника. Ташкент, 2009. –№4. –С. 131-134.

2. Хамитов Т.Г. Использование автономных солнечных фотоэлектрических систем для катодной защиты транспортных трубопроводов // Проблемы энерго- и ресурсосбережения. Ташкент, 2009. –№ 1-2. -С. 197-200.

3. Хамитов Т.Г., Умарова Д.М. Особенности работы гидроэнергетических установок малой мощности для индивидуальных потребителей // Вестник ТашГТУ. Ташкент, 2009. –№ 1-2. –С.58- 4. Хамитов Т.Г. Экономическое обоснование возможности использования солнечной энергии в нефтегазовой отрасли (на примере электрохимической защиты) // Научно-технический Узбекский журнал нефти и газа. Ташкент, 2008.

–№4. –С.8-10.

5. Хамитов Т.Г. Экономические аспекты использования возобновляемой энергии в Республике Узбекистан // Научно-технический Узбекский журнал нефти и газа.

Ташкент, 2007. –№4. –С.6-8.

6. Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Гидроэнергетические установки». – Ташкент:

ТашГТУ, 2010. – с.56.

7. Клычев Ш.И., Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. Методические указания по проведению практических занятий по курсу «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».– Ташкент: ТашГТУ, 2010 – с.24.

8. Клычев Ш.И., Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».– Ташкент: ТашГТУ, 2010 – с.28.

9. Мухаммадиев М.М., Уришев Б.У., Хамитов Т.Г., Мамадияров Э.К.

Комбинированное использование ВИЭ // Труды XIII Международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений», III Международный круглый стол «Гидроэнергетические объекты России и Европы:

проблемы строительства, управления, эксплуатации и охраны окружающей среды». – Самара: Самарский государственный технический университет, 2008. – С.51-53.

10. Мухаммадиев М.М., Махкамжанов Б.М., Хамитов Т.Г., Уришев Б.У.

Энергетические установки на основе микро ГЭС и солнечной ФЭС // Труды XIII Международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений», III Международный круглый стол «Гидроэнергетические объекты России и Европы: проблемы строительства, управления, эксплуатации и охраны окружающей среды». – Самара: Самарский государственный технический университет, 2008. –С.57-59.

11. Muhammadiev M.M., Hamitov T.G., Honturaev I.M., Muhammadiev S.M.

Development of small water-power engineering in Uzbekistan // Miedzynarodowa konferencja naukowa II Okragly stol Hydroenergetyki Wisla – Wolga Wloclawek 4 – 6.10.2004. – P.117-118.

12. Рашидова Г.Ш., Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г., Мирзаев Ф.Т. Современное состояние и тенденции развития возобновляемой энергии в Республике Узбекистан // Межд. конф. «Возобновляемая энергетика 2003. Состояние, проблемы, перспективы». Санкт-Петербург, 2003. –С.617-619.

13. Рашидова Г.Ш., Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. Экономические аспекты использования фотоэлектрических систем в отдаленных чабанских хозяйствах Узбекистана // CENTRAL ASIAN-EUROPEAN CONFERENCE “SOLAR ENERGY”. Abstracts. 23-24 September –Tashkent Uzbekistan, 2003. –Р.69.

14. Махкамджанов Б.М., Мухаммадиев M.M., Хамитов Т.Г., Кадыров Ф.Т.

Электроэнергетический комплекс на базе солнечной, ветровой и гидравлической энергоустановок // CENTRAL ASIAN-EUROPEAN CONFERENCE “SOLAR ENERGY”. Abstracts. 23-24 September – Tashkent Uzbekistan, 2003. –Р.43.

15. Хамитов Т.Г., Мухаммадиев С.М. Лабораторная установка для исследования системы “насос – фотоэлектрическая батарея” // “Фан ва техника тараккиётида ёшлар” мавзусидаги иктидорли талабаларнинг учинчи илмий-амалий анжумани.

Тезислар туплами, 4-кисм. Тошкент, –2003. –Б.140-141.

16. Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. К использованию гидроэнергетического потенциала водохранилищ Узбекистана // IV-th International Youth Environmental Forum. «Ecobaltica’2002». Book of Abstracts and papers. October 21-23, St.Petersburg, Russia, –2002. –P.91-92.

17. Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г. К вопросу исследования установки «фотоэлектрическая система-электронасос» // Сб. трудов Межд. Научно-техн.

конф. Самара: СамГАСА, –2002. –C.113-114.

18. Мухаммадиев М.М., Хамитов Т.Г.. Водоснабжение хозяйств в сельской местности // Сб. трудов Межд. Научно-техн. конф. Самара: СамГАСА, –2002. – C.108-109.

19. Хамитов Т.Г., Мухаммадиев М.М. Развитие малой гидроэнергетики Узбекистана // Магистрларни тайерлашда фан ва тфълим жараенларини интеграциялаш масалалари. Республика микесидаги магистрларнинг илмий-амалий анжумани.

Тезислар туплами, 3-кисм. ТошДТУ. Тошкент –2001. –Б.138-139.

РЕЗЮМЕ диссертации Хамитова Темура Гайбуллаевича на тему: «Комбинированные энергоустановки на базе микроГЭС и солнечной фотоэлектрической станции» на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.08 – энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, микрогид роэлектростанции, солнечная фотоэлектрическая станция, солнечная энергия, комбинированная энергоустановка.

Объекты исследования: комбинированная энергоустановка, микрогидро электростанция, фотоэлектрическая станция, водотоки..

Цель работы: определение возможностей практического использования потенциала солнечной энергии и энергии малых водотоков для создания комбини рованных энергоустановок для индивидуальных и фермерских хозяйств, располо женных в отдаленных от централизованного электроснабжения районах.

Методы исследования: гидравлический расчет, технико-экономический расчет, лабораторные и натурные испытания Полученные результаты и их новизна: проведены расчетные и экспериментальные исследования технико-экономических характеристик комбини рованной энергоустановки. Получена аналитическая формула, определяющая максимально возможную скорость течения воды в наклонной трубе в зависимости от диаметра трубы, угла наклона к горизонту и коэффициента трения. Получены зависимости, определяющие максимальную мощность потока воды в трубе, высоту водозабора и такой параметр как длина трубы рукавных микроГЭС. Проведена алгоритмизация модели, создана программа, позволяющая проводить численные исследования таких систем.

Практическая значимость: результаты теоретических и экспери ментальных исследований могут быть использованы при разработке системы энергоснабжения удаленных от централизованных энергосистем хозяйств.

Степень внедрения и экономическая эффективность: разработанная комбинированная энергоустановка использована при создании макетных образцов и использовании на объектах водного хозяйства, применение комбинированной энергоустановки обеспечивает экономический эффект – 3 852 291,8 сум в год, за счет экономии дизельного топлива для выработки электроэнергии.

Область применения: гидротехнические сооружения.

РЕЗЮМЕСИ Техника фанлари номзоди илмий даражасига талабгор Хамитов Темур айбуллаевичнинг 05.14.08 – айта тикланган энергия турлари асосидаги энергетик урилмалар ихтисослиги бўйича “МикроГЭС базасида ва уёш фотоэлектр станцияларида комбинацияланган энергия ўрилмалари” мавзусидаги диссертациясининг энергиянинг тикланувчи манбалари, микрогид Таянч сўзлар:

роэлектрстанциялар, уёшли фотоэлектр станция, уёшли энергия, комбинацияланган электр урилмаси.

Тадиот объектлари: комбинацияланган энергия урилмаси, микро гидроэлектр станция, фотоэлектр станция, очи сув окими.

Ишнииг масади: марказлаштирилган электр таъминот худудларидан узода жойлашган шахсий ва фермер хўжаликлари учун комбинациялашган энергия урилмаларини ташкил илиш учун уёшли энергия ва кам очи сув оимлари потенциалларини амалда ўллаш имкониятини анилаш.

Тадиот методлари: гидравлик исоб, техник-итисодий исоб, тажри бахона ва аиий синовлар.

Олинган натижалар ва уларнинг янгилиги: комбинаияланган энергия урмасининг хисоблари ва техник-итисодий тавсифлари экспериментал тадиотлари ўтказилди. увур диаметри, горизонтга ия бурчаги ва ишаланиш коэффициентига боли олда ия кувурда сувнинг максимал увватини, сув олиш баландлигини ва микроГЭС тармо увурлари узунлиги каби шундай кўрсаткичларни аниловчи болилар олинган. Алгоритмлаш модели ўтказилган, бундай тизимларнинг ифодаланган тадиотларини таозо этадиган дастур яратилган. Ишалиш коэффициенти ва горизонтга иялик бурчаги, увурнинг диаметрига араб ияланган увурда мумкин бўлган сув оимининг максимал тезлигини аниловчи формуланинг аналитик кўриниши топилган.

Амалий аамияти: назарий ва экспериментал тадиот нитижалари марказлашган энергия тизимларидан узода жойлашган хўжаликларнинг энергия таъминоти тизимларини ишлаб чиилишида улланилиши мумкин.

Татби этиш даражаси ва итисодий самарадорлиги: ишлаб чиилган комбинацияланган энергия урилмаси макет намуналарини яратишда ва сув хўжалиги объектларида ўлланилган, комбинацияланган электр урилмани ўллаш итисодий самарадорликни – электр энергияни ишлаб чиариш учун дизел ёилисини тежаш исобига йилига 3 852 291,8 сўм итисодий таъминлайди.

ўлланиш соаси: гидротехник иншоатлар.

RESUME Thesis of Temur Gaybullaevich Khamitov on the scientific degree competition of the doctor of philosophy in technical science on speciality 05.14.08 – Power Installations on the base of renewable kinds of energy resources, subject: “Combined power installations on micro hydroelectric power station and solar photovoltaic facility basis” Key words: renewable energy resources, micro hydro power stations, solar photo voltaic station, solar energy, hybrid energy system.

Subjects of research: hybrid energy system, micro hydro power stations, solar photo-voltaic station, water streams.

Purpose of work: the possibility of using the solar and water energy of Kashkadarya Region in the hybrid energy systems for the farmers located far from the power grid.

Methods of research: hydraulic estimation, experimental researches of the life cycle costs of the hybrid system, tests in the test field and tests outside.

The results obtained and their novelty: to provide the calculation of the life cycle costs of the hybrid energy system. To fix the analytical formula this can define the maximum water speed in the inclined pipe in dependence of the deviation angle and drag factor. To provide the data which can define the water power, the height of the water intake and also the length of the pipes for hose micro hydro power stations. To provide the algorithm of the calculation, the projecting program.

Practical value: the results of the research can be used for the designing of the hybrid off grid energy system.

Degree of embed and economic effectivity: the designed hybrid system can be used for the dummy systems. The effective use of such off grid system can spare 3 852 291.8 sum per annum due to saving of the diesel fuel used for the energy producing.

Field of application: hydraulic facilities.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.