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

Исследование энергетических характе ристик региональной ветровой энергети ки в республике союза мьянма

На правах рукописи

Зай Яр Мьинт ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕ РИСТИК РЕГИОНАЛЬНОЙ ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГЕТИ КИ В РЕСПУБЛИКЕ СОЮЗА МЬЯНМА Специальность: 05.14.08 «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии»

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА – 2013 2

Работа выполнена на кафедре нетрадиционных и возобновляемых источников энергии ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» г. Москва.

Научный консультант: доктор технических наук профессор Виссарионов Владимир Иванович, национальный исследовательский университет "МЭИ"

Официальные оппоненты: доктор технических наук Волшаник Валерий Валентинович, Профессор ФГБОУ ВПО Московского государственного строительного университета ( МГСУ) кандидат технических наук, Дорошин Александр Николаевич, Генеральный директор общества с ограниченной ответственность «COЭНTE»

Ведущая организация: ЗАО НПО «Нетрадиционная электроэнергетика»

Защита диссертации состоится «28» июня 2013 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного Совета Д 212.175.03 Национального исследо вательского университета "МЭИ" по адресу: ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. Г-200.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке НИУ «МЭИ».

Автореферат разослан «» _2013 г.

Председатель диссертационного совета Д 212 157.03 Жуков В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Республика Союза Мьянма (РСМ) - разви вающаяся страна с характерными ростом населения и потребления элек троэнергии. В настоящее время 71 % населения не получают электроэнер гию от объединенной энергосистемы. Самой большой проблемой в на стоящее время является малое производство электроэнергии, из-за чего почти на всей территории страны ощущается острый дефицит электро энергии. Многие регионы не имеют централизованного электроснабжения и получают энергию только от частных дизельных энергетических устано вок. Однако их работа наносит ощутимый вред экологической обстановке и сопряжена со значительными материальными затратами на топливо и его доставку.

За последние годы в некоторых отдаленных районах Мьянмы начали использовать возобновляемые источники энергии. Для разработки реаль ных планов развития энергетики Мьянмы необходима, оценка валовых ре сурсов возобновляемых источников энергии, анализ их территориального распределения и возможности практического использования.

Работа посвящена исследованию ресурсов ветровой энергии Мьян мы, оценке валового потенциала ветра для всей территории страны, опре делению регионов, наиболее благоприятных для использования ветровых ресурсов.

На основе полученных данных о ветровом потенциалом исследована экономическая эффективность электроснабжения различных потребителей с помощью энергокомплексов на основе использования ветровой энергии.

Цель диссертационной работы: на основе оценки региональных ресурсов ветра в Республике Союза Мьянма оценить экономическую целе сообразность использования ветроэнергетики для решения проблем рас тущего спроса на электроэнергию различных потребителей Мьянмы.

Основные задачи исследований:

Для достижения поставленной цели в работе были сформированы и решены следующие основные задачи:

Исследование особенностей информационного обеспечения вет роэнергетических расчетов для Республики Союза Мьянма;

Исследование региональных ресурсов ветра для Республики Сою за Мьянма;

Исследование и выбор типовых автономных потребителей энер гии в регионах в Республике Союза Мьянма;

Технико-экономическое обоснование оптимальных параметров схемы электроснабжения типовых автономных потребителей в Республике Союза Мьянма с использованием ветроэнергетиче ских установок на основе разработанного математического и про граммного обеспечения в среде Microsoft Excel;

Исследование экономической эффективности использования бе реговых и морских ВЭС в региональной энергетике Республики Союза Мьянма.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые на основе системного подхода оценены ресурсы ветровой 1) энергии для всей территории Мьянмы и выделены регионы с наибо лее благоприятными условиями для использования энергии ветра;

Разработана методика построения универсальных характеристик 2) ветровой энергии, позволяющих определять вероятность скоростей ветра для каждого месяца в заданной точке;

На основе разработанного математического и программного обеспе 3) чения показана экономическая эффективность использования ветро вых ресурсов как для электроснабжения типовых децентрализован ных, так и централизованных потребителей Мьянмы для регионов со среднегодовой скоростей ветра 3-6 м/с на высоте 10 м;

Показано, что сооружение крупных морских ВЭС для Мьянмы более 4) экономически целесообразно, чем береговых ВЭС такой же мощно сти.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в получении информации по ресурсам ветровой энергии (ВЭ) территории Мьянмы, на базе которой можно оценить перспективность ис пользования ВЭ в разных регионах страны при разработке планов развития экономики и энергетической отрасли страны. Разработано методическое и программное обеспечение расчета параметров и режимов работы различ ных энергокомплексов (ЭК) на базе ветроэнергетических установок в ус ловиях Мьянмы.



Основные положения, выносимые на защиту:

1) Результаты оценки ресурсов ветровой энергии для Республики Союза Мьянма с учетом особенности информационного обеспечения ветроэнер гетических расчетов;

2) Математическое и программное обеспечение для выбора и обоснования оптимальных параметров схемы электроснабжения типовых потребителей на основе ВЭУ для Республики Союза Мьянма;

3) Результаты обоснования эффективности использования крупных бере говых и оффшорных ВЭС в ОЭС Республики Союза Мьянма.

Апробация работы. Результаты выполненной работы докладыва лись и обсуждались на следующих конференциях и научных семинарах:

Вторая международная научно-практическая конференция «Научно техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на зна ниях» на ВВЦ;

научный семинар на кафедры НВИЭ НИУ «МЭИ»,2010г.;

Третья международная научно-практической конференция «Научно техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на зна ниях на ВВЦ, в НИУ «МЭИ», 2011г.;

Восемнадцатая международная на учно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектрони ка, электротехника и энергетика» в НИУ «МЭИ», 2012г.;

Четвертая меж дународная научно-практическая конференция «Научно-техническое твор чество молодежи путь к обществу основанному на знаниях» на ВВЦ, на учный семинар на кафедры НВИЭ НИУ «МЭИ», 2012г.;

Восьмая всерос сийская научная молодежная школа с международным участием» в МГУ, 2012г.

Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе одна статься в печатном издании, рекомен дованном ВАК.

Структура в объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 214 страницах машинописного текста, иллюстрированных 95 рисунками и 50 таблицами;

список литературы включает 72 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформу лированы цель и задачи работы, приведены положения, выносимые на за щиту, дана оценка новизны и кратко изложено содержание работы.

В первой главе дан анализ современного состояния и перспектив развития энергетики Мьянмы и мировой ветроэнергетики. Мьянма нахо дится в юго-восточной Азии в северно-западной части полуостров Индо китая. Страна расположена между 9° 32' и 28° 31' градусами северной ши роты и между 92°10' и 1 0 1 ° 1 1 ' восточной долготы. Вся площадь страны составляет 676587 к м 2. По современному уровню развития Мьянма явля ется развивающейся страной. На современном этапе почти на всей терри тории Мьянмы ощущается резкий дефицит электроэнергии. Потребление электроэнергии на душу населения в Мьянме составляет менее 0,5 кВт.

ч/сутки, что является одним из самых низких показателей в Азии.

В настоящее время объединенная электроэнергетическая система (ОЭС) Мьянмы охватывает только центральную часть страны, составляю щую 22% всей территории страны. Одним из путей решения проблемы электроснабжения населения является использование возобновляемых ре сурсов Мьянмы, доля которых в энергобаланса страны должна к 2020 г.





составить 1520 %.

На сегодняшний день ветроэнергетика является одним из наиболее быстро растущих секторов не только в области возобновляемых источни ков, но и в энергетике в целом. В 2010 году производство ветровой энер гии составило 2,5% от общего потребления электричества по всему миру, и быстро растет более чем на 25% в год. Странами-лидерами по установ ленной мощности ВЭУ являются Китай, США, Германия, Испания, Индия и Дания. В конце 2012 года установленная мощность ВЭС в Китай соста вила 75,56 ГВт, в США 60 ГВт, в Германии 31 ГВт. Рост установлен ной мощности в 2012 г к предыдущему году в мире составил 16,02 %, а в Европе 10,94 %.

Во второй главе исследованы современные методы расчета основ ных категории ветропотенциала для условий Мьянмы. Для эффективного использования ветровой энергии необходимо иметь исчерпывающую ин формацию о ветре как о природном процессе и источнике энергии. Для этого требуются специальные характеристики, учитывающие природную структуру ветра и практические возможности использования энергии вет ра.

Рассматриваются общие ветроэнергетические характеристики и ме тоды их расчета, необходимые для оценки теоретического ( или валового) ветроэнергетического потенциала: временные вариации скорости ветра;

средняя скорость ветра, м/с;

повторяемость скорости ветра, %;

продолжи тельность скорости ветра, %;

удельная мощность и удельная энергия ветра.

Также для аналитического представления скоростного режима в исследуе мой точке рассматривается использование двухпараметрического распре деления Вейбула. Приведены методы расчета технических ветроэнергети ческих ресурсов в точке А (А0, А0). Также рассмотрены методы экономи ческих расчетов для разных вариантов использования ВЭУ.

В третьей главе диссертации исследовано современное состояние информационного обеспечения расчетов ресурсов ветроэнергетики Мьян мы. В настоящее время только 17 гидрометеорологических станций (ГМС) Мьянмы предоставляют информацию о среднемесячных скоростях ветра, что явно недостаточно для определения технического потенциала ветро энергетики. Кроме того, для отдельных периодов времени данные измере ний ГСМ Мьянмы отсутствуют.

Мировой опыт использования ВЭ в энергетических целях позволяет выделить три основных условия функционирования ВЭУ: работа ВЭУ в составе большой объединенной энергетической системы (ОЭС);

работа ВЭУ на локальную энергосистему (ЛЭС) относительно небольшой мощно сти;

работа ВЭУ на автономного потребителя. Для указанных ВЭР при обосновании параметров и режимов разных типов ВЭУ, работающих в разных вариантах их функционирования, требуется достаточно специфи ческая во всех отношениях исходная информация по ветровым ресурсам в рассматриваемой точке А (А0, А0) или на территории S, км2.

Поэтому нужно было оценить возможность дополнения исходной информации по ветровым ресурсам Мьянмы с данными некоторых широко распространенных в мире специализированных баз данных (СБД) - «По года России», «NASA» и «Meteonorm».

СБД «NASA» содержит среднемесячные данные о скоростях ветра, осредненные за 10-ий период наблюдений (1983 1994). В СБД «Meteonorm» заложена программа компьютерного моделирования, позво ляющая получать для заданной географической точки годовой ряд средне часовых скоростей ветра. В СБД «Погода России» представлена климати ческая информация по 5000 метеостанциям мира и в ней предусмотрена возможность получения климатической информации по 18 МС Мьянмы.

В работе было произведено сопоставление значений среднемесячных скоростей ветра согласно данным ГМС Мьянмы и данным перечисленных СБД для городов: Янгон, Мандалай, Мьичина и Лашо. Сопоставительные расчеты показали, что для рассмотренных ГМС данные СБД «NASA» дают существенно завышенные значения (20-30%) среднемесячных скоростей ветра почти для всех месяцев года. Данные СБД «Погода России» оказа лись заниженными по сравнению с данными ГМС Мьянмы, причем рас хождение достигает 100 %.

Проведены исследования показали, что наибольшее совпадение с данными ГМС Мьянмы по среднемесячным скоростям ветра наблюдается при использовании СБД «Meteonorm». Абсолютная погрешность при этом не превышает 15 %.

4 В городе Янгоне В городе Мьичине Скорости ветра, м/с Скорости ветра, м/с 2, 1, 0, Мьянма Погода России 1 Meteonorm NASA Meteonorm NASA Мьянма Погода России 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Месяцы Месяцы 4 В городе Давей В городе Лашо Скорости ветра, м/с Скорости ветра, м/с Мьянма Погода России Meteonorm NASA Мьянма Погода России 0 Meteonorm NASA 6 Месяцы 0 1 2 3 4 5 Месяцы 6 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 Рис.1 Сопоставление скорости ветра в городах Янгон, Мьичина, Давей и Лашо Поэтому в дальнейших расчетах в случае отсутствия или неполноты информации о скоростях ветра по данным ГМС Мьянмы использовались данные СБД «Meteonorm».

В четвертой главе представлены результаты расчетов ресурсов ветровой энергии Мьянмы, проведенных на основе данных СБД «Meteonorm». Для определения потенциала, вся территория Мьянмы была разбита на 112 зон, размером 1 градусу по широте и 1 градусу по долготе.

К территории Мьянмы относится 84 зоны, при этом 33 зоны находятся полностью внутри страны и 51 зона –частично на границе с соседними странами и с морем. Для этих зон была рассчитана доля площади зоны, относящаяся к Мьянме. На рисунке 2 показано разбиение Мьянмы на зоны и отмечена доля каждой зоны, относящаяся к территории Мьянмы.

- Валовая энергия ветра рас считывается по следующим формулам:

Эi(Si)=Niуд*Tгод*1/20*Si* (кВт.ч/км2.год) где i = номер точки тер ритории, 1,2,....,84.

0,5**Vi3*10- Niуд= (кВт/м2) -удельная мощность 1i vij ( м / с) vi - средняя ско n n рость i-й зоны территории Мьянмы - Валовая энергия страны в целом:

Э n Эi (Si ) 106 (кВт ч / г од) i вал Рис.2 Разбиение Мьянмы на зоны для расчета валового потенциала Как правило в научной литературе приводятся данные о скоростях ветра на высоте 10 м. Однако использование ветропотенциала осуществля ется как небольшими ВЭУ на высоте 10-30 м(для автономных потребите лей) так и крупными ВЭУ с высотой башни до 100 м (для ЛЭС и ОЭС).

По данным СБД «Meteonorm» с применением программы Surfer-8 по территории Мьянмы были построены топограммы изолиний значений среднемноголетних скоростей ветра для разных высот: 10м, 50м, 70м и 100м. Полученные карты имеют большое практическое значение, посколь ку дает наглядную качественную и количественную информацию о рас пределении скоростей ветра по территории Мьянмы, которые легко может быть использована при оценке эффективности применения ветроэнергети ческих установок в различных районах Мьянмы.

На рис.3 показаны топограммы скоростей ветра на высоте 10 м, м,70 м и 100 м.

(а) (б) (в) (г) Рис.3 Среднемноголетние скорости ветра на высоте 10 м(а), 50 м (б), 70 м(в) и 100 м (г) по территории Мьянмы Некоторые энергетические показатели ветра для этих высот приве дены в таблице.1.

Таблица 1. Данные о ветровых ресурсах Мьянмы Высота над уровнем моря, м Параметр 10 м 50 м 70 м 100 м Минимальная скорость ветра, м/с 0,56 0,74 0,78 0, Максимальная скорость ветра, м/с 6,99 9,19 9,73 10, Удельная валовая энергия, ТВт. ч/год 1820,66 4782,01 5851,76 7248, На картах распределения среднемноголетний скоростей ветра для территории Мьянмы видно, что наиболее сильный ветер наблюдается в за падной частей страны. В центральной части Мьянмы скорости ветра отно сительно не велики и составляет 12,5 м/с на высоте 10 м. Однако в неко торых местах западной части страны преобладают среднемноголетние скорости ветра от 4 6 м/с на высоте 10 м, что говорит о целесообразно сти использования энергии ветра для локального электроснабжения и для строительства крупных ВЭС, работающие совместно с ОЭС. В целом про веденные исследования показывают, что наиболее перспективными для использования ветровой энергии районами являются территории, приле гающие к западному побережью. В этих регионах Мьянмы имеется и большое число изолированных потребителей: отдельных поселков и сел, и др., получающих электроэнергию от автономных дизельных электростан ций (ДЭС).

Наибольшие значения скорости ветра достигаются в районе Ситуэ, который находится между 20 и 21 градусами северной широты и между 92 и 93 восточной долготы, на берегу моря. Именно этот регион был вы бран для детального исследования как энергетических характеристик вет ра, так и для анализа экономической эффективности использования ВЭУ для электроснабжения централизованных и децентрализованных потреби телей энергии.

Для этого в районе Ситуэ были рассчитаны основные энергетические характеристики ветра: среднемноголетняя скорость ветра, ( м/с );

повто ряемость скорости ветра и направления ветра;

кривая обеспеченности ско рости ветра, Fi (Vi ) ;

удельная валовая мощность Nудвал, (кВт / м 2 ) ;

удельная валовая энергия Эудвал (кВт ч / м2 год), технический потенциал ветровой энергетики в точке.А (, ).

В таблице.2 показаны среднемесячные скорости ветра в районе Си туэ на высоте 10 м. В течение года в апреле бывает самый сильный ветер и в ноябре самый слабый ветер. В апреле максимальная и минимальная скорость ветра составляют 19,31 м/с и 3,56 м/с, в ноябре 5,93 м/и и 1, м/с.

Таблица.2. Среднемесячные скорости ветра в районе Ситуэ на высоте 10м Месяц V, м / с I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII V, м / с 4,27 4,80 6,00 9,76 6,72 8,71 7,57 6,68 5,93 4,99 4,22 4,30 6, Среднегодовая скорость ветра V 0 района Ситуэ составляет 6,16 м/с, что говорит о целесообразности использования энергии ветра. Так же благо приятным условием являются небольшие значения коэффициента вариа ции скорости ветра, т.е. ее изменчивости во времени ( СV 0,5 ). Ниже на рисунке.4 представлены зависимости повторяемости скорости ветра и обеспеченности скорости ветра и диаграмма направления ветра.

С 25 25 СЗ СВ Повторяемость скорости 20 Обеспеченность скорости ветра t(v),% ветра F(v), % 15 ti(vi),% З В 10 F(V),% 5 ЮЗ ЮВ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ю Скорости ветра, м/с (а) (б) Рис.4. Диаграмма направления ветра(а) и график зависимости повторяемости скоростей ветра и обеспеченности скоростей ветра (б) Анализ полученных результатов показал, большую часть года (75 %) среднечасовые скорости ветра находятся в диапазоне 29 м/с, а наиболь шую повторяемость имеют скорости 45 м/с. Скорости ветра 5,5 м/с имеет обеспеченность 50 %. Такой диапазон изменения скоростей ветра весьма благоприятен для использования ВЭУ небольшой мощности для электро снабжения автономных потребителей.

Наибольшую продолжительность действия ветра имеют южное на правление (24,84% времени года) и юго-восточное направление (15,73% времени года). Наименьшую длительность ветров имеют ветра западного направления.

Валовой потенциал ветровой энергетики в районе Ситуэ рассчитыва ется по многолетней повторяемости t (V ) :

mj Для каждого значения vi vimax vimin (м/с) и ti (Vi ) =,(в о.е.) рассчи n тывается удельная энергия Э удj и результаты расчета представлены в таб лице.3.

Таблица 3 Расчет валового потенциала ветровой энергетики в точке А(, ) рай она Ситуэ V jгр, м/с 0,75 2,5 4,5 6,5 8,5 10,5 12,5 14,5 16,5 19 22,5 26, t( V jгр ), 6,30 20,86 21,9 17,98 14,5 8,74 4,93 2,75 1,18 0,65 0,13 0, % 376, 1197, 1868 2753,6 11407, N удj, 0,26 9,58 55,8 168,3 709,6 4204,5 6982, 4 2,8 7 кВт/м Э удj, 479, 450, 0,14 17,50 107,3 265,1 543,5 517,2 283,6 239,6 76,81 11, кВт. ч/ 6 м2/год/ Просуммировав Э удj во всем диапазоне наблюдаемых скоростей и получается значение среднемноголетней годовой удельной энергии ветро вого потока Э уд : Э уд = 2992,38кВт·ч/ м 2 /год и N уд 2 = (2992,38·1000)/8760 = 341,6 Вт/ м 2.

Площадь района Ситуэ (S) составляет 36,7 км 2 и валовой потенциал для всего района рассчитывается Эвал Э уд S = 5,49 ТВт·ч/ км 2 /год.

S Впервые была разработана методика построения универсальных энергетических характеристик ветровой энергии, представляющих зависи мость обеспеченности скорости ветра для каждого месяца. Вид универ сальных характеристик для района Ситуэ представлен на рисунке 5. Ис пользование данных характеристик позволяет оперативно определить энергетический потенциал ветра в данной точке с заданной обеспеченно стью скорости ветра.

P=10% 10 P=20% P=40% P=50% 6 P=60% P=80% P=90% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Рис.5 Универсальные энергетические характеристики ветровой энергии в рай оне Ситуэ Универсальные энергетические характеристики ветровой энергии определяется отношением вероятности и прихода скоростей ветра и вре мени года. Скорости ветра каждого месяца были упорядочены в порядке убывания и каждому значению был присвоен порядковый номер. Коорди наты кривой обеспеченности определяются по следующим формуле:

m Р 100,%, (n 1) где m порядковый номер и n количество дней в месяце.

В пятой главе диссертации исследованы технико-экономические эффективности использования ветровой энергии в разных системах элек троснабжения. Обоснование оптимальных параметров системы электро снабжения потребителей производилось по критерию минимума дискон тированных затрат. Рассмотрены два случая электроснабжения потребите лей в районе Ситуэ: энергоснабжение жилого дома и локальное электро снабжение поселка на базе ветро-дизельного комплекса. Также рассмотре на эффективность использования крупных береговых и оффшорных ВЭС, работающих в составе ОЭС.

В качестве типового автономного потребителя рассматривался жи лой дом, площадью 126 м 2, рассчитанный на проживание 4 человек. Состав электропотребляющих приборов в доме соответствовал современным тре бованиям условий жизни семьи. Суточное потребление энергии составляло 33 кВт·ч максимум графика нагрузки около 4 кВт. Структурная схема электроснабжения представлена на рисунке 6.

Контроллер Инвертор ВЭУ Электрическая Блок нагрузка автоматики АБ ДЭУ Рис.6 Структурная схема системы автономного электроснабжения Для создания энергокомплекса рассматривались три типа ВЭУ, энергети ческие параметры регионов, которых в условиях региона Ситуэ приведены в таблица 4.

Таблица.4 Энергетические параметры рассматриваемых трех типов ВЭУ Типа ВЭУ Параметры Hummer Н6.4-5кВт Hummer H8 -10кВт FD4-3kw Э ВЭУ,кВт·ч/год 8347,55 18269,43 35566, исп К ВЭУ,о.е 0,52 0,417 0, исп hВЭУ,часов 2782,52 3653,89 3556, исп исп Э ВЭУ = выработка ВЭУ;

К ВЭУ = коэффициент использования ВЭУ;

hВЭУ = число часов использования ВЭУ.

Наилучший коэффициент использования установленной мощности для данных ветровых условий имеет ВЭУ Hummer Н6.4-5кВт, которого рас сматривался в дальнейшим для создания ЭК.

Было разработано математическое и программное обеспечение, по зволяющее на основе часового баланса мощности с учетом процессов за ряда-разряда в аккумуляторе (АБ) определить оптимальные параметры ос новных элементов схемы электроснабжения по критерию минимума дис контированных затрат. В процессе расчётов варьировалось число ВЭУ и соответствующая им оптимальная емкость АБ. Результаты расчетов, пред ставленные на рисунке 7, показали что оптимальным с точки зрения рас четных затрат является ЭК, включающий 1 ВЭУ мощностью 5 кВт и АБ емкостью 30 кВт·ч.

затраты,тыс.долл.США Дисконтированные Количество ВЭУ 1ВЭУ 2ВЭУ 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Емкости АБ Рис.7 Выбор оптимального количества ВЭУ(шт) и емкости АБ(кВт·ч) Для регионов с более высокой стоимостью топлива установка ЭК на базе ВЭУ оказывается еще более эффективной. Так при повышении цены с 1 $/л до 1,3 $/л для всего расчетного периода при росте цены на топлива на 3 % в год срок окупаемости снижается с 3 до 2,2 лет. Ежегодный рост цен на топливо на 5 % приводит к снижению срока окупаемости с 2,8 до 2 лет (см. рис.8).

Дисконтированные затраты, 5% Срок окупаемости, лет 3% тыс.долл.США 3% 5% 2, 44 1 1,1 1,2 1,3 1 1,1 1,2 1, Цены топлива,долл./л Цена топлива,$/л Рис.8 Экономическая эффективность использования ЭК для электроснабжения типового жилого дома при росте цены топлива на 3 % и 5 % в год при увеличении цены на дизельное топлива с 1 долл./л до 1,3 долл./л В рассматриваемом районе Ситуэ имеются отдельных поселков, по лучающих электроэнергию от автономных дизельных электростанций в течении 34 часа в день. В работе была исследована возможность электро снабжения поселков такого типа создания ветро-дизельных энергоком плексов. Был выбран типовой поселок Ей Нье Су, который состоит из домов с населением почти 860 человек.

Суточное потребление энергии поселка составляет 6265 кВт·ч, мак симум графика нагрузки около 750 кВт. На рисунке-9 представлена струк турная схема электроснабжения поселка. В рассматриваемой системе вет роэнергетические установки работают под контролем системы управления и оператора.

ВЭС Система Нагрузка управления ДЭС Рис.9 ВЭС + ДЭС гибридная система для электроснабжения поселка Были разработаны алгоритмы и программное обеспечение на базе Microsoft Excel для определения оптимальных параметров схемы электро снабжения типового поселка по критерию минимума суммарных дискон тированных затрат. При этом учитывалось, что в целях надежности элек троснабжения потребителя доля участия ВЭС в покрытии графике нагруз ки потребителя составляет не более 5080 %. В системе были выбраны ДЭУ единичной мощностью 220 кВт.

При определении структуры и параметров энергокомплекса была рассмотрена возможность использования шести типов различных ВЭУ, энергетические характеристики, которых представлены на рисунке-10.

Расчеты финансово-экономической эффективности были проведены для каждого типа и числа ВЭУ.

FD- H10. Мощность ВЭУ, кВт 50-kw 80 H12. swt H19 t 1 4 7 10 13 16 19 22 Скорости ветра, м/с (а) Суммарные дисконтированные Н10.0 Н19-100 кВт затраты, млн.долл.США 9000 50кВт2 H12. 50кВт SWT 50кВт FD 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Мощности ВЭС,кВт (б) Рис.10 Рассматриваемые типа ВЭУ (а) и сопоставление результатов дисконтирован ных затрат этих типов ВЭУ Расчеты показали, что с точки зрения минимума дисконтированных затрат наиболее экономично установлена ВЭС мощностью 400600 кВт с использованием ВЭУ мощностью 50100 кВт. В данном случае целесооб разно использовать ВЭУ мощностью 100 кВт, чтобы сократить количество установок и для ЭК использованы шести ВЭУ типа Н19 100 кВт.

Nтреб Nвэс Nдэс Nтреб Nвэс Nдэс Мощность, кВт 1000 Мощность, кВт 800 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Часы суток Часы суток (а) (б) Рис.11 Суточный график нагрузи поселка 21-ое апреля (а) и 7-ое ноября На рисунке-11 показан суточный график нагрузки 21-ого апреля, ко гда среднесуточная скорость ветра v cуу составляет 12,5 м/с, ВЭС покрывает 65,3 % суточной потребности энергии, и 7-ого ноября, когда среднесуточ ная скорость ветра v cуу составляет 2,5 м/с, ВЭС покрывает 26,8 % суточной потребности энергии.

Для оптимальной схеме системы локального электроснабжения по селка были исследованы эффективности использования ЭК (ВЭС+ДЭС) при разной стоимости дизельного топлива и различной динамике роста це ны топлива во времени (см.рис.12). Анализ результатов показал, при уве личении цены топлива на 3 % в год при цене на топливо с 1 долл./л до 1, долл./л, срок окупаемости уменьшается с 4 до 3,2 года, при увеличении стоимости топлива на 5 % в год срок окупаемости уменьшается с 3,8 до года.

9000 Суммарные дисконтированные затраты, тыс.долл.США Срок окупаемости, лет 5% 5% 3% 3% 3, 1 1,1 1,2 1, 1 1,1 1,2 1, цены топлива,$/л Цены топлива, $,л Рис.12 Экономическая эффективность использования ЭК для локального элек троснабжения типового поселка при росте цены топлива 3 % и 5 % в год при увеличе нии цены на дизельное топлива с 1 долл./л до 1,3 долл./л В качестве ВЭС, работающих на объединенную энергосистему, рас сматривались два типа ВЭС одинаковой мощностью 18 МВт: береговая ВЭС и оффшорная ВЭС, когда ВЭУ располагаются в море. Целью иссле дования являлось сравнение экономической эффективности рассматривае мых ВЭС. При этом расположение установок в 5 км от берега. Среднего довая скорость на суше 46 м/с на высоте 10 м существенно ниже скоро стей в море 6,38,6 м/с, позволит увеличить выработку электроэнергии.

Скорости ветра в море рассчитывается по формуле vморе 1,62 1,17 vсуша.

Расчет финансово-экономической эффективности проводился с по зиции компании, которая построит ВЭС и будет продавать вырабатывае мую электроэнергию в энергосистему. Экономическим критерием выбора варианта установленной мощности ВЭС является максимум чистого дис контированного дохода (ЧДД) за расчетный период.

Для сравнения экономической эффективности берегово и оффшор ной ВЭС, рассматривались 4 типа ВЭУ. Результаты расчета сведены в таб лице-5.

Таблица.5 Сравнение эффективности использования береговой и оффшорной ВЭС по одинаковой мощности Nвэу Nвэс Эвэс Срок окупаемости Тип ВЭУ Тип ВЭС кВт МВт МВт.ч лет Enercon E66 1800 18 62884 5, Береговая БереговойVestas V90 3000 18 63268 5, ВЭС ВЭС Siemen swt 3.6 3600 18 67565 5, Repower- 6 6000 18 72419 Enercon E66 1800 18 91040,18 4, Оффшор Оффшорный Vestas V90 3000 18 92203,56 4, ная ВЭС ВЭС Siemen swt 3.6 3600 18 96648,16 4, Repower- 6 6000 18 99810,82 4, Анализ экономической эффективности использования береговой и оффшорной ВЭС одинаковой мощности на основе разных типов ВЭУ по казал, что сооружение оффшорной ВЭС экономически более выгодно.

Кроме того были рассмотрены более крупные оффшорные ВЭС мощно стью 40 МВт для двух типов ВЭУ: Vestas V66 –2МВт и REpower5 5МВт.

Проведенные расчеты, результаты которых приведены в таблице-6, показали, что при сооружении мощных оффшорных ВЭС с использовани ем современных крупных агрегатов, срок окупаемости составит 46 лет, что показывает их экономическую эффективность в условиях Мьянмы.

Таблица.6 Энергетические показатели крупной оффшорной ВЭС Nвэу Nвэс Эвэс Срок окупаемости Тип ВЭУ кВт МВт МВт.ч лет Vestas V66 2000 40 188988 6, REpower5 5000 40 225576 4, В заключении диссертационной работы приведены основные ре зультаты и выводы:

1. Сравнительный анализ данных ГМС Мьянмы и мировых СБД NASA, Meteonorm и погода России, показал, что в случае отсутствия или неполноты данных ГМС допустимо использовать мировые БД, при этом данные БД METEONORM имеют наименьшие отклонения от данных МС Мьянмы.

2. По данным СБД «Meteonorm» с применением программы Surfer- по территории Мьянмы были построены топограммы изолиний значений среднемноголетних скоростей ветра для разных высотах от 10,50,70,100 м в целом использования ветровой энергии для разных потребителей (жилой дом, поселок и крупная ВЭС).

3. Валовой потенциал ветровой энергии Мьянмы на разных высотах составляет: на 10м 1820,66 ТВт·ч/год;

на 50 м 4782,01 ТВт·ч/год;

на м 5851,76 ТВт·ч/год;

на 100м 7248,17 ТВт·ч/год. Исследование ресур сов ветровой энергии в Мьянме показали, что в центральной части страны преобладают слабые скорости ветра (среднегодовые значения 12,5 м/с), в западной части Мьянмы преобладают высокие скорости ветра (среднего довые значения 46 м/с), что говорит о целесообразности использования ветровой энергии для электроснабжения потребителей.

4. Разработана методика построения универсальных энергетических характеристик ветровой энергии, позволяющих определять вероятность скорости ветра для каждого месяца в заданной точке.

5. В типовом районе западной части Мьянмы, где имеется самая хо рошая скорость ветра, исследованы возможности использования ветровой энергии для разных потребителей (типовой жилой дом, типовой поселок и крупная ВЭС).

для типового жилого дома определены параметры энергоком плекса на основе ВЭУ, общие капиталовложения в которой со ставляют 44,2 тыс.$ при росте цены топлива 3 % в год и 47, тыс.$ при росте цены топлива 5 % в год, а срок окупаемости 32 года.

для типового поселка, не имеющего связи с энергосистемой, определены параметры ветродизельного энергокомплекса;

при этом капиталовложения в энергокомплекс составляют тыс.долл. при росте цены топлива 3 % в год и 7258,4 тыс.долл.

при росте цены топлива 5 % в год, срок окупаемости 43 года.

сопоставлена экономическая эффективность использования береговой и оффшорной ВЭС одинаковой мощности на основе разных типов ВЭУ. Анализы показывают, что экономически более выгодно сооружение оффшорных ВЭС.

Основные положения диссертации отражены в следующих пуб ликациях:

1. Зай Яр Мьинт. Виссарионов В.И.Исследование целесообраз ности использования ветроэлектрической станции в Мьянме // Вестник МЭИ. 2013, №1. 84 91с.

2. Зай Яр Мьинт, Виссарионов В.И. Ресурсы ветровой энергетики Мьянмы// Вторая международная научно-техническая творчество молодежи путь к обществу, основанному на знаниях: Москва, ВВЦ, 2010 г. 400с- 401с.

3. Зай Яр Мьинт, Виссарионов В.И. Использование ветровой энер гии для энергоснабжения автономного потребителя, расположен ного в районе Ситуэ республики Мьянмы // Третья международ ная научно-практическая конференция «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знани ях»: Москва, ВВЦ, 2011 г. 477-478с.

4. Зай Яр Мьинт. Виссарионов В.И. Исследование ветроэнергети ческих характеристик в Республике Союза Мьянма // Восемна дцатая международная научно-техническая конференция студен тов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергети ка»: Москва, изд. МЭИ, 2012 г.423с.

5. Зай Яр Мьинт. Виссарионов В.И. Оценка ветрового потенциала и экономической эффективности строительства ВЭС в районе Си тэу Республики Мьянмы // Четвертая международная научно практическая конференция «Научно-техническое творчество мо лодежи путь к обществу основанному на знаниях»: Москва, ВВЦ, 2012 г. 482-483с.

6. Зай Яр Мьинт. Виссарионов В.И. Эффективность использова ния ветровой энергии для энергоснабжения побережных районов в Республике Мьянма // Восьмая всероссийская научная моло дежная школа с международным участием», Москва, МГУ, г.119-123с.

Печ.л. Тираж Заказ Типография МЭИ, Красноказарменная,

 

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.