Исследование эффективности энергокомплекса на базе гибридной энерго-установки с газопоршневыми агрегатами
Введение
В последние десятилетие среди стран импортеров ископаемого топлива наблюдается общемировая тенденция по постепенному отказу от использования ископаемого топлива и переходу на возобновляемые источники энергии (ВИЭ), в частности в отрасли энергетики.
Так использование ВИЭ позволяет повысить уровень технологического совершенства в уже существующих и вновь формируемых отраслях науки и техники, а также повысить уровень экономической безопасности страны, ввиду снижения зависимости от ископаемых энергоресурсов.
Однако, несмотря на достаточное количество в России углеводородов, можно найти применение ВИЭ и в нашей стране, в частности при совместном использовании с традиционной генерацией. Так станет возможным повысить энергетическую эффективность уже существующих энергетических установок на ископаемом топливе, снизить количество вредных выбросов, а также нивелировать главным недостаток установок на базе ВИЭ – непостоянство выработки.
Актуальность работы заключается в разработ
Содержание
Введение 15
1. Постановка задачи исследования 18
1.1. Тенденции развития энергетики в России и за рубежом 18
1.2. Описание объекта исследования 26
1.3. Анализ выполненных исследований. 28
1.4. Цель и задачи исследования 29
2. Методические основы расчета технико-экономической эффективности энергокомплекса на базе гибридной энергоустановки с газопоршневыми агрегатами 30
2.1. Методика расчета потенциала солнечной энергии, поступающей на наклонную поверхность. 30
2.2. Методика расчета производительности солнечных фотоэлектрических установок 35
2.3. Методика расчета количественных показателей ветроэнергетической установки. 36
2.4. Методическая основа расчета количественных показателей энергокомплекса на базе гибридной энергоустановки с газопоршневыми агрегатами. 38
2.5. Методика оценки капиталовложений в гибридный энергокомплекс на базе ГПУ и возобновляемых источников энергии 42
3. Расчетно-теоретические исследования количественных и энергетических показателей гибридного энергокомплекса на базе мини-ТЭЦ ГПУ и возобновляемых источников энергии 46
3.1. Расчет характеристик мини-ТЭЦ ГПУ 46
3.2. Построение температурного графика и графика тепловых нагрузок 48
3.3. Расчет электрических нагрузок 49
3.4. Выбор основного оборудования мини-ТЭЦ ГПУ 50
3.5. Выбор основного оборудования солнечной фотоэлектрической установки 51
3.6. Определение величины прихода инсоляции на единичную произвольно ориентированную площадку. Выбор количества солнечных панелей и определение выработки СФЭУ на режимах. 52
3.7. Расчет характеристик ветроэнергетической установки. Определение выработки ВЭУ на режимах работы. 58
3.8. Расчет количественных показателей газопоршневой мини-ТЭЦ 61
4. Определение экономических показателей эффективности гибридных установок на базе газопоршневых двигателей и возобновляемых источников энергии 66
5. Расчет альтернативных вариантов схемы гибридного энергокомплекса 78
Заключение 85
Список использованной литературы: 86
Список использованной литературы:
1. Альтернативная энергетика как фактор модернизации российской экономики: тенденции и перспективы. Сборник научных трудов. Порфирьев Б.Н., ред. М.: Научный консультант; 2016. 212 с.
2. Бобылев С.Н., Захаров В.М. «Зеленая» экономика и модернизация. Эколого-экономические основы устойчивого развития. На пути к устойчивому развитию России. 2012;(60):4–83
3. Порфирьев Б.Н. Альтернативная энергетика как фактор снижения рисков и модернизации экономики. Проблемы теории и практики управления. 2013;(5):8–22
4. International Renewable Energy Agency / Renewable Energy Statistics: IRENA, 2017. – 348 p.
5. LAZARD / Lazard’s levelized cost of energy analysis – version 12.0, LAZARD, 2018. – 20 p.
6. https://oec.world/en/profile/country/rus/ ¬ – Электронный ресурс. The Observatory of Economic Complexity | OEC Дата обращения: 14.05.2023 г.
7. Копылов А.Е. Экономика ВИЭ. Изд.2-е, перераб. и дополн. М.: Издательские решения; 2017. 576 с.
8. https://www.energytrend.com/ – Электронный ресурс. Professional platform of green energy, offering extensive news and research reports of solar PV, energy storage, lithium battery, etc. Дата обращения: 19.09.2022 г.
9. https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/russian-federation – Электронный ресурс. Solar irradiance data | Solargis. Дата обращения: 27.12.2022 г.
10. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html – Электронный ресурс. NREL. Transforming ENERGY. Best Research-Cell Efficiency Chart. Дата об-ращения: 13.11.2022 г.
11. Андреев, В. М. Каскадные солнечные батареи космического и наземного применения / В. М. Андреев // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. – 2020. – Т. 21, № 4. – С. 271-280.
12. https://globalwindatlas.info/en/download/high-resolution-maps/ECA – Электронный ресурс. Global Wind Atlas. Дата обращения: 16.11.2022 г.
13. https://www.irena.org/publications/2017/Apr/Renewable-Energy-Prospects-for-the-Russian-Federation-REmap-working-pap – Электронный ре-сурс. International Renewable Energy Agency (IRENA): Renewable energy pro-spects for the Russian Federation (REmap working paper). Дата обращения: 13.12.2022 г.
14. Безруких П.П., Безруких П.П. (мл.), Грибков С.В. Ветроэнергетика: Справочно-методиче
В ходе исследования был проведен литературный обзор. Рассмотрены распоряжения, статьи и учебные пособия, связанные с темой научно-исследовательской работы.
В распоряжении [18] Правительством Российской Федерации ставится задача по повышению эффективности, устойчивости и гибкости существую-щей энергетики, которая будет способна противостоять внешним воздей-ствиям. Согласно [18], такая энергетика должна быть структурно диверсифицирована, то есть углеродная энергетика должна быть дополнена неуглеродной, централизованное энергоснабжение ¬– децентрализованным. Помимо этого, требуется снижение негативного воздействия отраслей топливно-энергетического комплекса на окружающую среду и адаптацию их к изменениям климата.
Состояние и вектор развития современной энергетики были рассмотрены в работах [1-3, 17]. В данных работах обозначены предпосылки и перспективы развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Рассмотрен мировой и отечественный опыт по внедрению энергоустановок на базе НВИЭ. Указано, что для России в перспективе возобновляемая энергетика может стать реальным источником дохода, ввиду достаточного количества НВИЭ, в частности инсоляции и ветра.
В [4,5] приведены сравнительные характеристики энергоустановок на базе НВИЭ по сравнению с установками