Электроснабжение / Lektsia_5_SB

№5 Возобновляемые источники энергии

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Ветрогенератор 1,8 МВт, запущен в 2003 году, Нижняя Австрия (Австрия)

Высота основания – 68 м Диаметр колеса – 70 м

Максимальная мощность была достигнута 29.01.2007 года - 2,024 МВт Среднегодовая скорость ветра – 7,5 м/с Выработка 3 300 000 кВт·час (за год) Стоимость 1,74 млн. евро Срок окупаемости 9-10 лет

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

2 Прибрежная

Прибрежные ветряные электростанции строят на небольшом удалении от берега моря или океана.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

3 Оффшорная

Оффшорные ветряные электростанции строят в море: 10-12 километров от берега. Оффшорные ветряные электростанции обладают рядом преимуществ:

-их практически не видно с берега;

-они не занимают землю;

-они имеют большую эффективность из-за регулярных морских ветров.

Оффшорные электростанции строят на участках моря с небольшой глубиной. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров.

Оффшорные электростанции более дороги в строительстве, чем их наземные аналоги. Для генераторов требуются более высокие башни и более массивные фундаменты.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

4 Плавающая

Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

Норвежская компания StatoilHydro разработала плавающие ветрогенераторы для морских станций большой глубины. StatoilHydro построила демонстрационную версию мощностью 2,3 МВт в cентябре 2009 года. Турбина под названием Hywind весит 5 300 тонн при высоте 65 метров. Располагается она в 10 километрах от острова Кармой, неподалеку от юго-западного берега Норвегии.

Стальная башня этого ветрогенератора уходит под воду на глубину 100 метров. Над водой башня возвышается на 65 метров. Диаметр ротора составляет 82,4 м. Для стабилизации башни ветрогенератора и погружения его на заданную глубину в нижней его части размещён балласт (гравий и камни). При этом от дрейфа башню удерживают три троса с якорями, закреплёнными на дне. Электроэнергия передаётся на берег по подводному кабелю.

Компания планирует в будущем довести мощность турбины до 5 МВт, а диаметр ротора — до 120 метров.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Строительство первой плавающей электростанции. Норвегия. Май 2009 года

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Экономические проблемы ветроэнергетики

Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем разрезе. Учитывая, что энергосистема сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Проблемы в сетях и диспетчеризации энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после достижения ими доли в 20-25 % от общей установленной мощности системы. Для России это будет показатель, близкий к 50 тыс. - 55 тыс. МВт.

По данным испанских компаний «Gamesa Eolica» и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом планировании на рынке «на день вперед» или спотовом режиме превышает 95 %.

Небольшие единичные ветроустановки могут иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередач и распределительного устройства для подключения к энергосистеме могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляюмую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередач оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.

Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и т. п.) на высоте более 100 м является сложным и дорогостоящим мероприятием.

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВОДЫ (Малая гидроэнергетика)

.

Для «малой» гидроэнергетики характерны небольшие мощности. На начальной стадии развития сельской электроэнергетики в стране было построено много сельских электростанций на мелких реках. При переводе сельского хозяйства на электроснабжение от государственных энергетических систем число сельских ГЭС уменьшилось во много раз.

У малых ГЭС мощностью до 60 кВт, питающих потребители в радиусе 0,5...1 км, целесообразно распределять энергию на генераторном напряжении (обычно 400 В). .

Малые ГЭС относят в основном к низконапорным. Исключение составляют ГЭС, построенные на горных реках. На низконапорных малых ГЭС применяют осевые, радиально-осевые и поворотно-лопастные турбины, которые характеризуются более высоким КПД на большом диапазоне нагрузки. .

Астахов С.М.

№5 Возобновляемые источники энергии

Экономический потенциал гидроэнергетики в мире составляет 8100 млрд. кВт·ч. Доля малых и микроГЭС составляет около 10% общего экономического гидропотенциала мира. Лидером в развитии малой гидроэнергетики является Китай. Установленная мощность МГЭС в этой стране превышает 20 тыс. МВт. В России экономический потенциал МГЭС составляет 200 млрд. кВт·ч/год, а используется всего 1-2 %. В настоящее время в России работают немногим более 300 МГЭС, общей мощностью 1000 МВт. Разумеется, в ближайшие годы малые и микро-ГЭС будут востребованы и в нашей стране. Назрело время вернуться к проблеме восстановления микро - и малых ГЭС в России. Как известно, в 50-60 годы малых ГЭС в нашей стране было более 10 тысяч, но в связи со строительством в последующие годы большого количества крупных электростанций, малые гидростанции были заброшены. По этим же причинам было прекращено и производство отечественного оборудования для таких гидростанций. .

Однако сегодня, в связи развитием фермерских хозяйств на селе, увеличением количества небольших частных предприятий, интерес к малым

имикро-ГЭС растёт. В стране растёт производство оборудования для микро-

ималых гидростанций. Мощность гидроагрегатов колеблется в диапазоне от 10 до 6000 кВт. Стоимость 1 кВт микро - и малых ГЭС составляет 300-900 долларов США.

Астахов С.М.