МЕТОДОЛОГИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
|
Введение 6
Глава I. АНАЛИЗ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ВИЭ В МИРЕ, В РОССИИ И
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
1.1. Современное состояние и перспективы развития возобновляемой
энергетики в России 25
1.2. Энергетические комплексы ВИЭ в мире 28
1.3. Опыт эксплуатации комплексных систем ВИЭ за рубежом 29
1.4. Анализ использования комплексных систем ВИЭ в России 30
1.5. Проблемы энергообеспечения удаленных поселений в Свердловской
области 39
1.6. Выводы и постановка задач исследования 44
Глава II. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И
МЕТОДОЛОГИИ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО
МИКРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА НА БАЗЕ
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 48
2.1. Разработка классификации микрогенерирующих комплексных систем на
основе возобновляемых источников энергии - мКС ВИЭ 50
2.2. Математическая модель микрогенерирщего энергокомплекса на основе
возобновляемых источников энергии - мКС ВИЭ 55
2.3. Безрисковый и рисковые источники энергии мКС ВИЭ 60
2.4. Постановка и решение задачи поиска оптимальной мКС ВИЭ 62
2.5. Варианты сочетаний оборудования и мощностей в составе
микрогенерирующей КС ВИЭ 65
2.6. Анализ компьютерных программ расчета параметров энергосистем
возобновляемых источников энергии 68
2.7. Разработка компьютерной программы расчета оптимальной мКС ВИЭ.... 73
2.8. Выводы и рекомендации 76
Глава III. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ОБЪЕКТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 79
3.1. Организационно-правовые аспекты проекта «Энергоэффективный дом» в
Уральском федеральном округе 80
3.2. Расчет термических сопротивлений ограждающих конструкций
«Энергоэффективного дома» 84
3.2.1. Актуальность снижения теплопотерь при использовании
энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии 87
3.2.2. Расчет тепловых потерь ограждающих конструкций на
экспериментальном объекте 89
3.3. Организация штатного энергоснабжения объекта «Энергоэффективный
дом» 96
3.4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на объекте
«Энергоэффективный дом» 99
3.5. Тепловизионный мониторинг теплозащитных характеристик здания
«Энергоэффективный дом» 101
3.6. Выводы по созданию объекта для эффективного использования ВИЭ 106
Глава IV. ПОТЕНЦИАЛ ВИЭ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 108
4.1. Исследование использования ветроустановок в составе мКС ВИЭ 110
для нужд автономного дома в сельской местности 110
4.1.1. Состояние ветроэнергетики в мире 110
4.1.2. Состояние использования гибридных ветро-дизельных систем 112
4.1.3. Типы комплексных энергосистем - КС ВИЭ 113
4.1.4. Опыт эксплуатации ветроустановок на объекте «Энергоэффективный
дом» 118
4.1.5. Выводы и рекомендации по использованию ВЭУ в составе энергокомплекса на основе ВИЭ 124
4.2. Исследование солнечных установок в составе энергокомплекса ВИЭ для
выработки тепловой и электрической энергии 125
4.2.1. Метео-географические особенности потенциала солнечной энергии и
уровень ГСОП в Свердловской области 126
4.2.2. Исследование эффективности использования ФЭП на примере
«Энергоэффективного дома» 131
4.2.3. Сравнение поставляемого из КНР и расчетной отечественной
оптимизированной мКС ВИЭ 138
4.2.4. Исследования эффективности использования солнечных коллекторов в
районах с высоким значением ГСОП 140
4.3. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области и
эффективности использования микро-ГЭС в составе мКС ВИЭ 174
4.3.1. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской
области 175
4.3.2. Перспективы строительства малых ГЭС в Свердловской области 187
4.3.3. Применение микро -ГЭС в составе мКС ВИЭ для автономного объекта
188
4.3.4. Выводы и рекомендации по использованию мГЭС 189
4.4. Исследование эффективности биогазовой установки в составе КС ВИЭ
автономного сельского дома 190
4.4.1. Биоэнергетический потенциал отходов животноводства Свердловской области 191
4.4.2.Особенности анаэробного сбраживания в БГУ 193
4.4.3. Исследовательская биогазовая установка БГУ-1,5 УрФУ 196
4.4.4. Исследование эффективности БГУ в составе мКС ВИЭ для автономного
объекта на примере «Энергоэффективного дома» 201
4.4.5. Использование БГУ в составе мКС ВИЭ 208
4.5. Исследование эффективности теплового насоса в составе энергокомплекса
ВИЭ на автономном объекте 211
4.5.1. Выбор схемы применения теплового насоса для автономного объекта
на примере «Энергоэффективного дома» 213
4.5.2. Применение теплового насоса в составе энергокомплекса ВИЭ для
автономного объекта на примере «Энергоэффективного дома» 215
4.5.3. Выводы и рекомендации по использованию тепловых насосов в
составе мКС ВИЭ 218
Глава V. ВЛИЯНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ И УСТРОЙСТВ НА
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ
КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ВИЭ 220
5.1. Повышение эффективности солнечных коллекторов 220
5.2. Повышение надежности трубопроводных систем с двухфазным потоком
теплоносителя в геотермальных ЭС 225
5.2.1. Разработка устройств для воздействия на гидродинамику двухфазного
потока в геотермальных системах 226
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 237
ВЫВОДЫ 239
ЛИТЕРАТУРА 241
ПРИЛОЖЕНИЯ 255
Глава I. АНАЛИЗ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ВИЭ В МИРЕ, В РОССИИ И
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
1.1. Современное состояние и перспективы развития возобновляемой
энергетики в России 25
1.2. Энергетические комплексы ВИЭ в мире 28
1.3. Опыт эксплуатации комплексных систем ВИЭ за рубежом 29
1.4. Анализ использования комплексных систем ВИЭ в России 30
1.5. Проблемы энергообеспечения удаленных поселений в Свердловской
области 39
1.6. Выводы и постановка задач исследования 44
Глава II. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И
МЕТОДОЛОГИИ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНОГО
МИКРОГЕНЕРИРУЮЩЕГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА НА БАЗЕ
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 48
2.1. Разработка классификации микрогенерирующих комплексных систем на
основе возобновляемых источников энергии - мКС ВИЭ 50
2.2. Математическая модель микрогенерирщего энергокомплекса на основе
возобновляемых источников энергии - мКС ВИЭ 55
2.3. Безрисковый и рисковые источники энергии мКС ВИЭ 60
2.4. Постановка и решение задачи поиска оптимальной мКС ВИЭ 62
2.5. Варианты сочетаний оборудования и мощностей в составе
микрогенерирующей КС ВИЭ 65
2.6. Анализ компьютерных программ расчета параметров энергосистем
возобновляемых источников энергии 68
2.7. Разработка компьютерной программы расчета оптимальной мКС ВИЭ.... 73
2.8. Выводы и рекомендации 76
Глава III. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ОБЪЕКТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 79
3.1. Организационно-правовые аспекты проекта «Энергоэффективный дом» в
Уральском федеральном округе 80
3.2. Расчет термических сопротивлений ограждающих конструкций
«Энергоэффективного дома» 84
3.2.1. Актуальность снижения теплопотерь при использовании
энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии 87
3.2.2. Расчет тепловых потерь ограждающих конструкций на
экспериментальном объекте 89
3.3. Организация штатного энергоснабжения объекта «Энергоэффективный
дом» 96
3.4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на объекте
«Энергоэффективный дом» 99
3.5. Тепловизионный мониторинг теплозащитных характеристик здания
«Энергоэффективный дом» 101
3.6. Выводы по созданию объекта для эффективного использования ВИЭ 106
Глава IV. ПОТЕНЦИАЛ ВИЭ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 108
4.1. Исследование использования ветроустановок в составе мКС ВИЭ 110
для нужд автономного дома в сельской местности 110
4.1.1. Состояние ветроэнергетики в мире 110
4.1.2. Состояние использования гибридных ветро-дизельных систем 112
4.1.3. Типы комплексных энергосистем - КС ВИЭ 113
4.1.4. Опыт эксплуатации ветроустановок на объекте «Энергоэффективный
дом» 118
4.1.5. Выводы и рекомендации по использованию ВЭУ в составе энергокомплекса на основе ВИЭ 124
4.2. Исследование солнечных установок в составе энергокомплекса ВИЭ для
выработки тепловой и электрической энергии 125
4.2.1. Метео-географические особенности потенциала солнечной энергии и
уровень ГСОП в Свердловской области 126
4.2.2. Исследование эффективности использования ФЭП на примере
«Энергоэффективного дома» 131
4.2.3. Сравнение поставляемого из КНР и расчетной отечественной
оптимизированной мКС ВИЭ 138
4.2.4. Исследования эффективности использования солнечных коллекторов в
районах с высоким значением ГСОП 140
4.3. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области и
эффективности использования микро-ГЭС в составе мКС ВИЭ 174
4.3.1. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской
области 175
4.3.2. Перспективы строительства малых ГЭС в Свердловской области 187
4.3.3. Применение микро -ГЭС в составе мКС ВИЭ для автономного объекта
188
4.3.4. Выводы и рекомендации по использованию мГЭС 189
4.4. Исследование эффективности биогазовой установки в составе КС ВИЭ
автономного сельского дома 190
4.4.1. Биоэнергетический потенциал отходов животноводства Свердловской области 191
4.4.2.Особенности анаэробного сбраживания в БГУ 193
4.4.3. Исследовательская биогазовая установка БГУ-1,5 УрФУ 196
4.4.4. Исследование эффективности БГУ в составе мКС ВИЭ для автономного
объекта на примере «Энергоэффективного дома» 201
4.4.5. Использование БГУ в составе мКС ВИЭ 208
4.5. Исследование эффективности теплового насоса в составе энергокомплекса
ВИЭ на автономном объекте 211
4.5.1. Выбор схемы применения теплового насоса для автономного объекта
на примере «Энергоэффективного дома» 213
4.5.2. Применение теплового насоса в составе энергокомплекса ВИЭ для
автономного объекта на примере «Энергоэффективного дома» 215
4.5.3. Выводы и рекомендации по использованию тепловых насосов в
составе мКС ВИЭ 218
Глава V. ВЛИЯНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ И УСТРОЙСТВ НА
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ
КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ ВИЭ 220
5.1. Повышение эффективности солнечных коллекторов 220
5.2. Повышение надежности трубопроводных систем с двухфазным потоком
теплоносителя в геотермальных ЭС 225
5.2.1. Разработка устройств для воздействия на гидродинамику двухфазного
потока в геотермальных системах 226
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 237
ВЫВОДЫ 239
ЛИТЕРАТУРА 241
ПРИЛОЖЕНИЯ 255
Актуальность работы. Развитие возобновляемой энергетики в мире принимает все более устойчивый характер и достигает в развитых и развивающихся странах 10–15 % ежегодной выработки. Россия, располагающая значительными запасами углеводородов, вышла по этому показателю к 2017 г. на уровень 2,5 %. Большие пространства РФ, наличие удаленных поселений, требуют надежных автономных энергоисточников и сейчас эта задача решается, в основном, за счет дизельгенераторов, работающих на органическом топливе. Географическое положение
страны (средние и высокие географические широты, резко континентальный климат, удаленность большей части заселенных территорий от морей), обуславливает
на большей части территории РФ малую скорость ветра (3–
5 м/с), относительно невысокую среднегодовую инсоляцию (120–200 Вт/м2), что,
тем не менее, не снижает интерес к ВИЭ.
Одним из решений задачи повышения надежности и конкурентоспособности
ВИЭ для удаленных объектов может стать использование микрогенерирующих
энергетических комплексов с расширенным рядом видов ВИЭ – комплексных систем ВИЭ (далее –мКС ВИЭ), использующих разнообразный имеющийся на данной
территории энергетический потенциал, созданный Природой. Общими признаками
мКС ВИЭ является использование возобновляемых источников энергии в различном
сочетании оборудования: ВЭУ(ветроэлектрические установки), ФЭП (фотоэлектрические преобразователи), СК (солнечные коллекторы), мГЭС (малые гидроэлектростанции), БГУ (биогазовые установки), использование геотермального тепла в ТН
(тепловых насосах).
Роль использования энергетических комплексов с расширенным рядом ВИЭ
для России, с учетом ее огромных пространств, отсутствием на 70 % территории
страны централизованных источников энергии и усилением в последнее время климатических и политических угроз, возрастает. Внедрение мКС ВИЭ приведет к повышению надежности энергоснабжения удаленных территорий, росту качества7
жизни децентрализованных потребителей электроэнергии, созданию новых рабочих мест, формированию предпосылок к снижению потребления органических топлив и загрязнения окружающей среды.
Все это в целом определяет актуальность разработки методологии использования мКС ВИЭ, их классификации и разработки алгоритмов построения энергетических систем с расширенным составом возобновляемых источников энергии.
Диссертационная работа выполнялась в рамках приоритетного направления
развития фундаментальных и прикладных наук «Энергосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» по х/д теме 1681 «Комплексная оптимизация энергопотребления удаленного жилого объекта с целью устойчивого энергообеспечения нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии» (2001
г.), по бюджетной теме № 1671 «Разработка научных основ создания системы автономного энергообеспечения объектов специального назначения на основе возобновляемых источников энергии (2002 г.); по х/д теме 1692 «Энергоэффективный
сельский дом с резервированием ответственных потребителей энергии на основе
комплекса возобновляемых источников» (2003, 2004 гг.);
в рамках Межотраслевой научно-технической программы сотрудничества Министерства образования Российской Федерации и Министерства Российской Федерации по атомной энергии по направлению «Научно-инновационное сотрудничество» в рамках темы НИР «Исследование возможностей малых энергетических
установок возобновляемой энергетики для целей резервного электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС»; в рамках программы «Энерго- и ресурсосбережение Свердловской области» по теме «Исследование гидроэнергетического потенциала рек и водохранилищ Свердловской области» (2001, 2009 гг.); в рамках
работ по формированию Стратегии развития топливно-энергетического комплекса
Свердловской области на период до 2020 г.
В связи с принятием Закона № 261 «Об энергосбережении, о повышении энергетической эффективности…», постановлений Правительства РФ № 449 от 28.05.2013
г. «О механизме поддержки внедрения ВИЭ в России» и № 47 от 23.01.2015 г. «О стимулировании использования возобновляемых источников энергии на розничных рын8
ках электроэнергии», актуализируется задача развития технологий ВИЭ для территорий субъектов Российской Федерации, включенных в перечень технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем, и на территориях, технологически не связанных с Единой энергетической системой России.
Научная задача состоит в разработке методологии расчета комплексных систем ВИЭ, позволяющей определять рациональные варианты их применения с учетом возможностей различных электро- и теплогенерирующих видов ВИЭ на основе
оптимизации многофакторной математической модели с поиском экстремума выпуклой функции.
Целью настоящей работы является разработка методологии применения комплексных миикрогенерирующих систем с расширенным рядом видов ВИЭ и определения оптимального состава оборудования возобновляемых источников энергии
для удаленных децентрализованных объектов на основе метода выпуклой оптимизации.
страны (средние и высокие географические широты, резко континентальный климат, удаленность большей части заселенных территорий от морей), обуславливает
на большей части территории РФ малую скорость ветра (3–
5 м/с), относительно невысокую среднегодовую инсоляцию (120–200 Вт/м2), что,
тем не менее, не снижает интерес к ВИЭ.
Одним из решений задачи повышения надежности и конкурентоспособности
ВИЭ для удаленных объектов может стать использование микрогенерирующих
энергетических комплексов с расширенным рядом видов ВИЭ – комплексных систем ВИЭ (далее –мКС ВИЭ), использующих разнообразный имеющийся на данной
территории энергетический потенциал, созданный Природой. Общими признаками
мКС ВИЭ является использование возобновляемых источников энергии в различном
сочетании оборудования: ВЭУ(ветроэлектрические установки), ФЭП (фотоэлектрические преобразователи), СК (солнечные коллекторы), мГЭС (малые гидроэлектростанции), БГУ (биогазовые установки), использование геотермального тепла в ТН
(тепловых насосах).
Роль использования энергетических комплексов с расширенным рядом ВИЭ
для России, с учетом ее огромных пространств, отсутствием на 70 % территории
страны централизованных источников энергии и усилением в последнее время климатических и политических угроз, возрастает. Внедрение мКС ВИЭ приведет к повышению надежности энергоснабжения удаленных территорий, росту качества7
жизни децентрализованных потребителей электроэнергии, созданию новых рабочих мест, формированию предпосылок к снижению потребления органических топлив и загрязнения окружающей среды.
Все это в целом определяет актуальность разработки методологии использования мКС ВИЭ, их классификации и разработки алгоритмов построения энергетических систем с расширенным составом возобновляемых источников энергии.
Диссертационная работа выполнялась в рамках приоритетного направления
развития фундаментальных и прикладных наук «Энергосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» по х/д теме 1681 «Комплексная оптимизация энергопотребления удаленного жилого объекта с целью устойчивого энергообеспечения нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии» (2001
г.), по бюджетной теме № 1671 «Разработка научных основ создания системы автономного энергообеспечения объектов специального назначения на основе возобновляемых источников энергии (2002 г.); по х/д теме 1692 «Энергоэффективный
сельский дом с резервированием ответственных потребителей энергии на основе
комплекса возобновляемых источников» (2003, 2004 гг.);
в рамках Межотраслевой научно-технической программы сотрудничества Министерства образования Российской Федерации и Министерства Российской Федерации по атомной энергии по направлению «Научно-инновационное сотрудничество» в рамках темы НИР «Исследование возможностей малых энергетических
установок возобновляемой энергетики для целей резервного электроснабжения потребителей собственных нужд АЭС»; в рамках программы «Энерго- и ресурсосбережение Свердловской области» по теме «Исследование гидроэнергетического потенциала рек и водохранилищ Свердловской области» (2001, 2009 гг.); в рамках
работ по формированию Стратегии развития топливно-энергетического комплекса
Свердловской области на период до 2020 г.
В связи с принятием Закона № 261 «Об энергосбережении, о повышении энергетической эффективности…», постановлений Правительства РФ № 449 от 28.05.2013
г. «О механизме поддержки внедрения ВИЭ в России» и № 47 от 23.01.2015 г. «О стимулировании использования возобновляемых источников энергии на розничных рын8
ках электроэнергии», актуализируется задача развития технологий ВИЭ для территорий субъектов Российской Федерации, включенных в перечень технологически изолированных территориальных электроэнергетических систем, и на территориях, технологически не связанных с Единой энергетической системой России.
Научная задача состоит в разработке методологии расчета комплексных систем ВИЭ, позволяющей определять рациональные варианты их применения с учетом возможностей различных электро- и теплогенерирующих видов ВИЭ на основе
оптимизации многофакторной математической модели с поиском экстремума выпуклой функции.
Целью настоящей работы является разработка методологии применения комплексных миикрогенерирующих систем с расширенным рядом видов ВИЭ и определения оптимального состава оборудования возобновляемых источников энергии
для удаленных децентрализованных объектов на основе метода выпуклой оптимизации.
В ходе выполнения комплекса экспериментальных исследований были получены следующие результаты:
1. Впервые разработана и предложена классификация энергетических мКС ВИЭ
для расчета эффективных многокомпонентных комплексов, состоящих из оборудования различных видов возобновляемых источников энергии.
2. Впервые предложена математическая модель мКС ВИЭ, алгоритм и методология
расчета энергосистем с расширенным рядом возобновляемых источников энергии
для автономных объектов, базирующаяся на методе выпуклой оптимизации с поиском экстремума функции и позволяющая определить наиболее эффективный состав оборудования и соотношения мощностей в комплексной системе ВИЭ (мКС
ВИЭ).
3. Разработан, создан и внедрен в реальных условиях объект «Энергоэффективный
дом» с окта-комплексной системой ВИЭ в составе ДГ, ВЭУ, ФЭП, мГЭС, СК, БГУ,
ТН, АКБ.
4. Впервые на полномасштабном объекте «Энергоэффективный дом» реализован
эксперимент по одновременному использованию различных типов мКС ВИЭ, позволивший в течение более 12-ти лет проводить натурные исследования различных сочетаний оборудования возобновляемых источников энергии, накопить экспериментальный материал и разработать рекомендации по оптимизации мКС ВИЭ для удаленных децентрализованных объектов, выполнить верификацию полученных результатов с теоретическими расчетами.
5. Впервые (с использованием метода выпуклой оптимизации) разработана, внедрена и зарегистрирована отечественная автоматизированная компьютерная программа расчета оптимальной (по составу оборудования и соотношениям установленных мощностей) мКС ВИЭ («АРК-ВИЭ») для любого конкретного региона с
учетом многолетних статистических метеоданных, программа-плагин визуализации этого поиска «VIZPO-RES», а также программа «VIZPRO RES», позволяющая,
помимо оптимизации состава, выбирать конкретные типы оборудования ВИЭ, имеющиеся на рынке.
6. Проведено исследование энергетического потенциала возобновляемой энергетики Свердловской области. Впервые включен в программу «Стратегия развития
топливно-энергетического комплекса Свердловской области до 2020 года» раздел240
«Возобновляемые источники энергии» с указанием сроков внедрения и установленных мощностей ВЭУ, ФЭП, СК, мГЭС, БГУ и ТН.
7. Разработаны, научно обоснованы и защищены патентами новые способ и устройство, повышающие теплоотдачу солнечных коллекторов со стекающей пленкой и
позволяющие использовать простые конструкции СК для бытовых нужд; разработаны и защищены патентами способ и устройство для снижения вибрации и эрозионного износа в трубопроводных системах, позволяющие повысить надежность и
эффективность теплоэнергетического оборудования с двухфазным течением, таких
как трубопроводы добычных скважин геотермальных ЭС.
8. Разработаны рекомендации по практическому использованию и повышению эффективности различных видов ВИЭ для территорий с высоким значением градусосуток отопительного периода (ГСОП 5000 и выше).
9. Получена «Национальная экологическая премия» фонда им. В. И. Вернадского
за внедренный проект «Энергоэффективный дом с комплексом возобновляемых
источников энергии» (2009 г.).
Результаты диссертационной работы представляют собой разработанные теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новые научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.
1. Впервые разработана и предложена классификация энергетических мКС ВИЭ
для расчета эффективных многокомпонентных комплексов, состоящих из оборудования различных видов возобновляемых источников энергии.
2. Впервые предложена математическая модель мКС ВИЭ, алгоритм и методология
расчета энергосистем с расширенным рядом возобновляемых источников энергии
для автономных объектов, базирующаяся на методе выпуклой оптимизации с поиском экстремума функции и позволяющая определить наиболее эффективный состав оборудования и соотношения мощностей в комплексной системе ВИЭ (мКС
ВИЭ).
3. Разработан, создан и внедрен в реальных условиях объект «Энергоэффективный
дом» с окта-комплексной системой ВИЭ в составе ДГ, ВЭУ, ФЭП, мГЭС, СК, БГУ,
ТН, АКБ.
4. Впервые на полномасштабном объекте «Энергоэффективный дом» реализован
эксперимент по одновременному использованию различных типов мКС ВИЭ, позволивший в течение более 12-ти лет проводить натурные исследования различных сочетаний оборудования возобновляемых источников энергии, накопить экспериментальный материал и разработать рекомендации по оптимизации мКС ВИЭ для удаленных децентрализованных объектов, выполнить верификацию полученных результатов с теоретическими расчетами.
5. Впервые (с использованием метода выпуклой оптимизации) разработана, внедрена и зарегистрирована отечественная автоматизированная компьютерная программа расчета оптимальной (по составу оборудования и соотношениям установленных мощностей) мКС ВИЭ («АРК-ВИЭ») для любого конкретного региона с
учетом многолетних статистических метеоданных, программа-плагин визуализации этого поиска «VIZPO-RES», а также программа «VIZPRO RES», позволяющая,
помимо оптимизации состава, выбирать конкретные типы оборудования ВИЭ, имеющиеся на рынке.
6. Проведено исследование энергетического потенциала возобновляемой энергетики Свердловской области. Впервые включен в программу «Стратегия развития
топливно-энергетического комплекса Свердловской области до 2020 года» раздел240
«Возобновляемые источники энергии» с указанием сроков внедрения и установленных мощностей ВЭУ, ФЭП, СК, мГЭС, БГУ и ТН.
7. Разработаны, научно обоснованы и защищены патентами новые способ и устройство, повышающие теплоотдачу солнечных коллекторов со стекающей пленкой и
позволяющие использовать простые конструкции СК для бытовых нужд; разработаны и защищены патентами способ и устройство для снижения вибрации и эрозионного износа в трубопроводных системах, позволяющие повысить надежность и
эффективность теплоэнергетического оборудования с двухфазным течением, таких
как трубопроводы добычных скважин геотермальных ЭС.
8. Разработаны рекомендации по практическому использованию и повышению эффективности различных видов ВИЭ для территорий с высоким значением градусосуток отопительного периода (ГСОП 5000 и выше).
9. Получена «Национальная экологическая премия» фонда им. В. И. Вернадского
за внедренный проект «Энергоэффективный дом с комплексом возобновляемых
источников энергии» (2009 г.).
Результаты диссертационной работы представляют собой разработанные теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как новые научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.
Подобные работы
- СОЛНЕЧНО-ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ЗДАНИЙ С ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМИ ФАСАДНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
Диссертации (РГБ), электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4325 р. Год сдачи: 2021 - МЕТОДОЛОГИЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ
МИКРОГЕНЕРИРУЮЩИХ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСОВ
НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Авторефераты (РГБ), электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 2700 р. Год сдачи: 2018



