Возможность использования ветроэнергетики в отдаленных поселениях Архангельской области
|
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 4
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОСОБЕННОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА 9
1.1 Место ветроэнергетических ресурсов в структуре
климатических ресурсов 9
1.2 Особенности энергоснабжения, преимущества и недостатки использования ветроэнергетических установок в условиях Севера. 10
1.3 Направления развития ветроэнергетики в условиях Севера 12
1.4 Обзор нормативных документов по теме исследования 13
1.5 Методика проведения исследования 14
2 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕВЕРА АРХАНГЕЛЬСКОЙ
ОБЛАСТИ 20
2.1 Физико-географическая характеристика района исследования 20
2.2 Краткая климатическая характеристика района исследования22
2.3 Особенности расселения и структуры экономики региона 24
2.4 Состояние энергетики Архангельской области 25
3 КЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ СЕВЕРА
АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ 28
3.1 Ветровой режим района исследования 28
3.2 Валовый потенциал района исследования 32
3.3 Технический потенциал района исследования 34
3.4 Повторяемость опасных для развития ветровой энергетики
явлений погоды 37
3.5 Целесообразность развития ветровой энергетики в районе исследования 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
Сведения о самостоятельности выполнения работы 46
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОСОБЕННОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА 9
1.1 Место ветроэнергетических ресурсов в структуре
климатических ресурсов 9
1.2 Особенности энергоснабжения, преимущества и недостатки использования ветроэнергетических установок в условиях Севера. 10
1.3 Направления развития ветроэнергетики в условиях Севера 12
1.4 Обзор нормативных документов по теме исследования 13
1.5 Методика проведения исследования 14
2 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕВЕРА АРХАНГЕЛЬСКОЙ
ОБЛАСТИ 20
2.1 Физико-географическая характеристика района исследования 20
2.2 Краткая климатическая характеристика района исследования22
2.3 Особенности расселения и структуры экономики региона 24
2.4 Состояние энергетики Архангельской области 25
3 КЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ СЕВЕРА
АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ 28
3.1 Ветровой режим района исследования 28
3.2 Валовый потенциал района исследования 32
3.3 Технический потенциал района исследования 34
3.4 Повторяемость опасных для развития ветровой энергетики
явлений погоды 37
3.5 Целесообразность развития ветровой энергетики в районе исследования 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
Сведения о самостоятельности выполнения работы 46
Данная работа посвящена оценке возможности использования ветроэнергетических ресурсов в отдаленных сельских поселениях на Беломорском побережье Архангельской области и Ненецкого автономного округа. Актуальность работы заключается в том, что Арктические районы Российской Федерации имеют значительный потенциал использования ветроэнергетических ресурсов. В то же время, из-за труднодоступного географического положения, малой развитости инфраструктуры и суровости климата, населенные пункты севера России зачастую отрезаны от цивилизации, в том числе и от централизованных систем энергоснабжения. Генерация электроэнергии в этих населенных пунктах происходит с использованием дорогостоящего дизельного топлива, доставка которого может происходить только северным завозом в короткий теплый период года, что ведет к значительному удорожанию топлива. В таких условиях использование климатических ресурсов и, в частности, ресурсов ветра позволяет удешевить конечную электроэнергию и снизить антропогенную нагрузку на чувствительные арктические экосистемы.
Объект исследования: Отдаленные сельские поселения Архангельской области.
Предмет исследования: Ветроэнергетические ресурсы северной части Архангельской области
Цель работы: Оценка возможности использования энергии ветра для снабжения отдаленных сельских поселений электроэнергией.
Для осуществления указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить теоретические аспекты темы исследования;
2. Рассмотреть и подобрать методику оценки ветроэнергетических ресурсов;
3. Провести оценку ветроэнергетических ресурсов выбранного района;
4. Оценить повторяемость явлений погоды, представляющих опасность для функционирования ветроэнергетических установок;
5. Оценить возможность использования энергии ветра в отдаленных поселениях Архангельской области.
Методы исследования: статистический, аналитический, сравнительно-географический, картографический.
Научная новизна. В работе произведены расчеты валового и технического ветроэнергетического потенциала северной части Архангельской области. Оценена возможность использования ветроэнергетических ресурсов для выработки электроэнергии в удаленных сельских поселениях, определены основные преимущества и недостатки. Проведена оценка опасных явлений погоды в рассматриваемом районе, которые могут оказывать негативное влияние на безопасность функционирования ветроагрегата.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы для преподавания курсов по направлению подготовки 05.03.04 «Гидрометеорология», а также при планировании развития инфраструктуры отдаленных сельских поселений Архангельской области.
Защищаемые положения:
1. Приморская часть Архангельской области обладает высокими климатическими ветроэнергетическими ресурсами;
2. Ветроэнергетические ресурсы достаточны для обеспечения электроэнергией отдаленных населенных пунктов севера Архангельской области.
Апробация исследований. Материалы исследований, приведенных в данной работе, были изложены и обсуждены на нескольких научных конференциях международного и регионального уровней: Межрегиональная молодежная научно-исследовательская конференция «Геоэкологические проблемы Европейского Севера и 8
Арктики» (15 февраля 2019 года), Международная научнопрактическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика современных географических исследований» в рамках XV Большого Географического Фестиваля (5-7 апреля 2019), научно-практическая конференция «Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых ученых ВШЕНиТ, 2019» (18 Апреля 2019).
По теме исследований, проведенных в рамках дипломной работы, опубликовано работы в изданиях из перечня РИНЦ: «Географические факторы развития ветроэнергетики на севере Архангельской области» (Геоэкологические проблемы Европейского Севера и Арктики: материалы межрегиональной молодежной научно-исследовательской конференции (Архангельск, 15 февраля 2019 г.) (в печати)); «Ветроэнергетический потенциал прибрежных районов Архангельской области» (Материалы международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика современных географических исследований», посвященной 180-летию российского путешественника и натуралиста, исследователя Центральной Азии Н.М. Пржевальского, проведенной в рамках XV Большого географического фестиваля (в печати)); «Неблагоприятные для развития ветроэнергетики явления погоды на севере Архангельской области» (Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых учёных - 2019: сборник материалов конференции (в печати)).
Структура работы: работа включает в себя введение, три главы и ряд подразделов, в которых решаются поставленные исследовательские задачи, заключение, список источников используемой литературы из 32 источников на 46 печатных листах.
Объект исследования: Отдаленные сельские поселения Архангельской области.
Предмет исследования: Ветроэнергетические ресурсы северной части Архангельской области
Цель работы: Оценка возможности использования энергии ветра для снабжения отдаленных сельских поселений электроэнергией.
Для осуществления указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить теоретические аспекты темы исследования;
2. Рассмотреть и подобрать методику оценки ветроэнергетических ресурсов;
3. Провести оценку ветроэнергетических ресурсов выбранного района;
4. Оценить повторяемость явлений погоды, представляющих опасность для функционирования ветроэнергетических установок;
5. Оценить возможность использования энергии ветра в отдаленных поселениях Архангельской области.
Методы исследования: статистический, аналитический, сравнительно-географический, картографический.
Научная новизна. В работе произведены расчеты валового и технического ветроэнергетического потенциала северной части Архангельской области. Оценена возможность использования ветроэнергетических ресурсов для выработки электроэнергии в удаленных сельских поселениях, определены основные преимущества и недостатки. Проведена оценка опасных явлений погоды в рассматриваемом районе, которые могут оказывать негативное влияние на безопасность функционирования ветроагрегата.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы для преподавания курсов по направлению подготовки 05.03.04 «Гидрометеорология», а также при планировании развития инфраструктуры отдаленных сельских поселений Архангельской области.
Защищаемые положения:
1. Приморская часть Архангельской области обладает высокими климатическими ветроэнергетическими ресурсами;
2. Ветроэнергетические ресурсы достаточны для обеспечения электроэнергией отдаленных населенных пунктов севера Архангельской области.
Апробация исследований. Материалы исследований, приведенных в данной работе, были изложены и обсуждены на нескольких научных конференциях международного и регионального уровней: Межрегиональная молодежная научно-исследовательская конференция «Геоэкологические проблемы Европейского Севера и 8
Арктики» (15 февраля 2019 года), Международная научнопрактическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика современных географических исследований» в рамках XV Большого Географического Фестиваля (5-7 апреля 2019), научно-практическая конференция «Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых ученых ВШЕНиТ, 2019» (18 Апреля 2019).
По теме исследований, проведенных в рамках дипломной работы, опубликовано работы в изданиях из перечня РИНЦ: «Географические факторы развития ветроэнергетики на севере Архангельской области» (Геоэкологические проблемы Европейского Севера и Арктики: материалы межрегиональной молодежной научно-исследовательской конференции (Архангельск, 15 февраля 2019 г.) (в печати)); «Ветроэнергетический потенциал прибрежных районов Архангельской области» (Материалы международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика современных географических исследований», посвященной 180-летию российского путешественника и натуралиста, исследователя Центральной Азии Н.М. Пржевальского, проведенной в рамках XV Большого географического фестиваля (в печати)); «Неблагоприятные для развития ветроэнергетики явления погоды на севере Архангельской области» (Ломоносовские научные чтения студентов, аспирантов и молодых учёных - 2019: сборник материалов конференции (в печати)).
Структура работы: работа включает в себя введение, три главы и ряд подразделов, в которых решаются поставленные исследовательские задачи, заключение, список источников используемой литературы из 32 источников на 46 печатных листах.
В результате оценки ветроэнергетических ресурсов Архангельской области были сделаны следующие выводы:
1. Северные районы Архангельской области обладают большим потенциалом для использования ветроэнергетических ресурсов;
2. Валовый потенциал рассматриваемого района сопоставим с показателями регионов мира, в которых активно развивается использование ветроэнергетических ресурсов в промышленных масштабах;
3. Наибольшим потенциалом из рассмотренных в работе станций обладает Канин нос, где наблюдается максимальная среднегодовая скорость ветра, а наименьшим Несь, где среднегодовая скорость ветра минимальная из рассмотренных станций;
4. В ветровом режиме территории преобладают ветры низких скоростей, не превышающих номинальную скорость ветра большинства ветроагрегатов, при которой они вырабатывают установленную мощность;
5. Реальные климатические ресурсы, доступные для выработки ветрогенераторами, зависят от их технических характеристик, из-за описанной выше особенности ветрового режима реальные ресурсы на рассмотренных станциях различаются слабее, чем потенциальные.
Арктическая зона Российской Федерации обладает значительным ветроэнергетическим потенциалом. Развитию ветроэнергетики в Арктике препятствует суровый климат, малая плотность населения, слабое развитие инфраструктуры, малое количество промышленных потребителей энергии. Архангельская область не является исключением. В рассматриваемом северном районе области, пригодном для развития ветроэнергетики, проживает более 4 тысяч человек. Большая часть населения проживает в сельских населенных пунктах с небольшим населением, которые часто удалены друг от
друга на значительное расстояние. Помимо проживания постоянного населения здесь также функционируют метеостанции, маяки.
Опираясь на это, а также на результаты оценки ветроэнергетических ресурсов, можно прийти к выводу о том, что в настоящее время развитие промышленного использования ветровых ресурсов территории с использованием ветропарков высокой мощности нецелесообразно в связи с малым населением и отсутствием в районе промышленных потребителей. Создание ветропарков, подключенных к централизованной системе энергоснабжения области потребует обустройства инфраструктуры и крупных денежных вложений.
Наиболее целесообразной является автономная генерация с использованием комбинированных установок, где помимо ветровой энергии используются и традиционные дизельгенераторы, а также иные возобновляемые источники энергии. Комбинированные установки не позволяют полностью отказаться от дорогостоящего дизельного топлива, но позволяют снизить его потребление. Опыт эксплуатации подобных установок уже существует в Мурманской области, где несколько ВЭУ функционируют на Терском берегу Белого моря, в селах с населением менее 100 человек. Для этих моделей ветрогенераторов, а также для модели, используемой в ветродизельном комплексе пос. Амдерма были проведены расчеты годовой выработки электроэнергии, показавшие, что их можно достаточно эффективно эксплуатировать в населенных пунктах района исследования.
Суровый климат рассматриваемой территории обуславливает определенные требования к выбору моделей ВЭУ, а именно использование специальных арктических моделей. Значительные перепады температур в течение года требуют от ветроагрегата широкого диапазона рабочих температур. Большинство населенных пунктов находится в прибрежной зоне, поэтому необходимо учитывать возможное обледенение лопастей ветроколес. Опасные скорости 49
ветра представляют меньшую угрозу, так как их повторяемость довольно мала.
1. Северные районы Архангельской области обладают большим потенциалом для использования ветроэнергетических ресурсов;
2. Валовый потенциал рассматриваемого района сопоставим с показателями регионов мира, в которых активно развивается использование ветроэнергетических ресурсов в промышленных масштабах;
3. Наибольшим потенциалом из рассмотренных в работе станций обладает Канин нос, где наблюдается максимальная среднегодовая скорость ветра, а наименьшим Несь, где среднегодовая скорость ветра минимальная из рассмотренных станций;
4. В ветровом режиме территории преобладают ветры низких скоростей, не превышающих номинальную скорость ветра большинства ветроагрегатов, при которой они вырабатывают установленную мощность;
5. Реальные климатические ресурсы, доступные для выработки ветрогенераторами, зависят от их технических характеристик, из-за описанной выше особенности ветрового режима реальные ресурсы на рассмотренных станциях различаются слабее, чем потенциальные.
Арктическая зона Российской Федерации обладает значительным ветроэнергетическим потенциалом. Развитию ветроэнергетики в Арктике препятствует суровый климат, малая плотность населения, слабое развитие инфраструктуры, малое количество промышленных потребителей энергии. Архангельская область не является исключением. В рассматриваемом северном районе области, пригодном для развития ветроэнергетики, проживает более 4 тысяч человек. Большая часть населения проживает в сельских населенных пунктах с небольшим населением, которые часто удалены друг от
друга на значительное расстояние. Помимо проживания постоянного населения здесь также функционируют метеостанции, маяки.
Опираясь на это, а также на результаты оценки ветроэнергетических ресурсов, можно прийти к выводу о том, что в настоящее время развитие промышленного использования ветровых ресурсов территории с использованием ветропарков высокой мощности нецелесообразно в связи с малым населением и отсутствием в районе промышленных потребителей. Создание ветропарков, подключенных к централизованной системе энергоснабжения области потребует обустройства инфраструктуры и крупных денежных вложений.
Наиболее целесообразной является автономная генерация с использованием комбинированных установок, где помимо ветровой энергии используются и традиционные дизельгенераторы, а также иные возобновляемые источники энергии. Комбинированные установки не позволяют полностью отказаться от дорогостоящего дизельного топлива, но позволяют снизить его потребление. Опыт эксплуатации подобных установок уже существует в Мурманской области, где несколько ВЭУ функционируют на Терском берегу Белого моря, в селах с населением менее 100 человек. Для этих моделей ветрогенераторов, а также для модели, используемой в ветродизельном комплексе пос. Амдерма были проведены расчеты годовой выработки электроэнергии, показавшие, что их можно достаточно эффективно эксплуатировать в населенных пунктах района исследования.
Суровый климат рассматриваемой территории обуславливает определенные требования к выбору моделей ВЭУ, а именно использование специальных арктических моделей. Значительные перепады температур в течение года требуют от ветроагрегата широкого диапазона рабочих температур. Большинство населенных пунктов находится в прибрежной зоне, поэтому необходимо учитывать возможное обледенение лопастей ветроколес. Опасные скорости 49
ветра представляют меньшую угрозу, так как их повторяемость довольно мала.
Подобные работы
- Разработка автономного ветродизельного энергокомплекса арктического применения
Дипломные работы, ВКР, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4230 р. Год сдачи: 2018 - Разработка автономного ветродизельного энергокомплекса
арктического применения
Дипломные работы, ВКР, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018