ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1: ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВИЭ В РОССИИ И
МИРЕ 4
1.1 Возобновляемая энергетика России и мира 4
1.2 Проблемы в электроснабжении автономных потребителей 5
1.2.1 Проблемы в энергообеспечении отдаленных потребителей 8
1.2.2 Использование дизельных электростанций 13
1.2.3 Возможности применения возобновляемой энергетики 14
1.3 Недостатки в эксплуатации дизельных генераторов 17
1.4 Перспективы использования гибридных ветро-солнечных установок . .19
1.4.1 Классификация комбинированных установок 21
1.4.2 Комбинированные установки для нефтегазового сектора 23
1.4.3 Комбинированные установки для сельского хозяйства 26
1.4.4 Мобильные гибридные установки 27
ГЛАВА 2: РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ГИБРИДНОГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА В ПРОГРАММЕ MATLAB SIMULINK 30
2.1 Анализ модели 32
2.2 Анализ эксперимента 37
ГЛАВА 3: ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ОПТИМИЗАЦИИ 41
3.1 Обзор развития систем с комбинированной генерацией на базе
возобновляемых источников энергии 41
3.2 Особенности структуры электротехнических систем с
комбинированной генерацией 43
3.3 Влияние РГ на работу электрических сетей 44
3.4 Обзор методов оптимизации в комбинированных энергосистемах на
основе возобновляемых источников энергии 47
3.5 Определение параметров балансовой надежности и качества
энергообеспечения для электротехнических систем с комбинированной генерацией на базе ВИЭ 52
ГЛАВА 4: СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНЫМ ЭНЕРГОКОМПЛЕКСОМ НА БАЗЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 60
4.1 Методология работы стратегий 62
4.2 Компоненты системы 64
4.3 Стратегии управления для работы по графику нагрузки 68
4.4 Стратегия управления для работы по циклам зарядки/раз- рядки 70
4.5 Комбинированная стратегия управления 72
4.6 Результаты моделирования и их обсуждение 74
ГЛАВА 5: ОПТИМИЗАЦИЯ ГИБРИДНОГО ЭНЕРГОКОМПЛЕКСА НА БАЗЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 77
ГЛАВА 6: РАЗРАБОТКА 3D КАРТЫ ВЕТРОВ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 87
Две трети территории России, где проживает более 10 млн человек, не покрыты единой энергосистемой (ЕЭС). Для автономных объектов горнодобывающих и нефтегазовых предприятий, населенных пунктов, небольших поселений, геологоразведочных станций и др. как правило, основным источником электроэнергии служат дизельные электростанции (ДЭС). Несмотря на низкие капитальные затраты, простоту поставки и эксплуатации, использование ДЭС в качестве основного источника производства имеет множество недостатков: высокая стоимость вырабатываемой электроэнергии, негативное воздействие на окружающую среду, трудоемкость мероприятий по сезонным поставкам топлива и др. Отличительной чертой большинства автономных ДЭС в России является высокий уровень морального старения и физического износа оборудования.
Включение возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в эти системы электроснабжения может помочь решить эти проблемы. В последние годы в изолированных энергосистемах России получили широкое распространение ветро-дизельные и солнечно-дизельные электрические комплексы, однако в мире наблюдается тенденция к использованию гибридных комплексов, включающих одновременно несколько видов возобновляемых источников энергии, например, резервные ветро-солнечные электростанции. Обоснование структуры источников производства и накопления энергии в таких системах должно осуществляться с учетом подбора оптимальных алгоритмов управления для всех составляющих автономного электротехнического комплекса, включающих не только устройства выработки и накопления электроэнергии, но и активных потребителей, способных к изменению графика нагрузки.
При этом большинство существующих методов оптимизации состава оборудования не учитывают возможность управления электрической нагрузкой активных потребителей, и подавляющее большинство из них основано на использовании средних значений электрической нагрузки, или метеорологические параметры, от которых зависит выходная мощность энергокомплекса. Последнее обстоятельство делает невозможным учет ряда факторов, присущих режимам работы оборудования в реальных условиях. Программные комплексы, используемые для оптимизации структуры и содержания генерации ресурсов и устройств хранения, имеют закрытый код (для системы управления), что ограничивает возможности разработки новых алгоритмов управления и т.д. Таким образом, разработка комплексной методики оптимизации содержания автономных энергокомплексов с учетом алгоритмов их функционирования является актуальной задачей.
Развитие малой распределенной энергетики должно базироваться на парадигме комплексного проектирования всех составляющих энергетического комплекса, состоящего из генерирующих источников, транспортной сети и потребителей, включенных в единый контур управления.
Гибридные энергетические комплексы, включающие в состав генераторов энергии установки на основе ВИЭ, проектируются на основе единой методики оптимизации параметров всех элементов ГЭК - от ресурсообеспечения до производства вспомогательных продуктов и утилизации отходов.
Методика технико-экономического обоснования ГЭК должна включать в себя оптимизацию параметров математических моделей элементов ГЭК в едином комплексе структурно-функциональных и режимных моделей. Использование единой методики обоснования параметров ГЭК позволит снизить затраты на проектирование, оценку инвестиционной привлекательности и технико-экономическую экспертизу проектов.
