2 Ветроэнергетические установки icon

2 Ветроэнергетические установки




Скачати 150.83 Kb.
Назва2 Ветроэнергетические установки
Дата15.11.2012
Розмір150.83 Kb.
ТипДокументи

2.2. Ветроэнергетические установки

Ветроэнергетика за рубежом
Ветроэнергетика в России
Фундаментальные знания в области ветроэнергетики


Ветроэнергетика за рубежом

 

Ветроэнергетические установки (ВЭУ) достигли сегодня уровня коммерческой зрелости и в местах с среднегодовыми скоростями ветра более 5 м/сек успешно конкурируют с традиционными источниками электроснабжения.


 Ветропарк в штате Калифорния, США.
Рис. 2.2.1

Преобразование энергии ветра в механическую, электрическую или тепловую осуществляется в ветроустановках с горизонтальным или вертикальным расположением вала ветротурбины. Наибольшее распространение получили ветроэнергетические установки с горизонтальной осью ротора, работающие по принципу ветряной мельницы. Турбины с горизонтальной осью и высоким коэффициентом быстроходности обладают наибольшим значением коэффициента использования энергии ветра (0,46-0,48). Ветротурбины с вертикальным расположением оси менее эффективны (0,45), но обладают тем преимуществом, что не требуют настройки на направление ветра. В таблице 2.2.1 приведены данные о доле на рынке различных типов ВЭУ в старых землях ФРГ.

 Табл. 2.2.1

Расположение оси ротора

Доля на рынке, %

Вертикальноосевые установки

9

Горизонтальноосевые установки

из них: с наветренным расположением ротора за башней

с подветренным расположением ротора

91

77
 
 

14

Наибольшее распространение из сетевых установок сегодня получили ВЭУ с единичной мощностью от 100 до 500 кВт. Удельная стоимость ВЭУ мощностью 500 кВт составляет сегодня около 1200 $/кВт и имеет тенденцию к снижению. В таблице 2.2.2 приведена структура мощностей ВЭУ в старых землях ФРГ.

Табл.2.2.2
 

Класс мощности, кВт

Доля, %

10-19

11

20-49

19

50-149

34

150-500

26

401-1499

5

1500-5000

5

ВЭУ мегаваттного класса построены в ряде стран (рис 2.2.1) и на сегодняшний день находятся на стадии экспериментальных исследований или опытной эксплуатации.

Рис 2.2.2 Экспериментальные турбины мегаваттного класса.




Во многих развитых странах существуют Государственные программы развития возобновляемых источников энергии, в том числе и ветроэнергетики. Благодаря этим программам решаются научно-технические, энергетические, экологические, социальные и образовательные задачи. Генераторами проектов возобновляемых источников энергии в Европе являются исследовательские центры (Riso, SERI (в настоящее время NREL), Sandia, ECN, TNO, NLR, FFA, D(FV)LR, CIEMAT и др.), университеты и заинтересованные компании.

В 1994 году, в Мадриде, на конференции “Генеральный план развития возобновляемых источников энергии в Европе” странами Европейского Союза была принята декларация. В “Мадридской декларации” были сформулированы цели по достижению 15% уровня использования возобновляемых источников энергии в общем потреблении энергии в странах Европейского Союза до 2010 г. [184]. В 1994 г. в странах Европейского Союза установленная мощность солнечных батарей, мини гидроэлектростанций и ветроэнергетических установок составила 5.3 ГВт, к 2010 году предполагается смонтировать оборудование с установленной мощностью 55 ГВт.

Рис. 2.2.3.

Процент от мирового энергоснабжения


Годы

 Два сценария развития энергетики до 2020 г. в странах Европы.

   ____ Текущая политика

------ Экологически ориентированная политика ,

* Традиционные источники: органическое топливо и большая гидроэнергетика,

** Новые источники: биомасса, солнце, ветер, геотермальная, малая гидроэнергетика


Поставленные цели достигаются решением задач в области политики, льготного налогового законодательства, государственной финансовой поддержки через научно-технические программы льготного кредитования, создания информационной сети, системы образования, стажировок, продвижения высоких технологий, созданием рабочих мест на производствах и подготовки общественного мнения.

На рис. 2.2.3 показаны два сценария использования возобновляемых источников энергии в странах Европы.

Благоприятные условия для развития энергетики позволят к 2020 г. увеличить потребление электрической энергии на 30%, в том числе за счет возобновляемых источников энергии на 15%. В таблице 2.2.3. [184] приведены соотношения для выработки электроэнергии различными возобновляемыми источниками энергии в странах Европы по оптимистическим и пессимистическим прогнозам до 2020 года. Прогноз составлен на основании анализа темпов прироста установленной мощности различных видов возобновляемых источников энергии в странах Европейского Союза. Доля ветровой энергии будет составлять по пессимистической оценке 15%, по оптимистической оценке 16%.
Табл. 2.2.3
 

Возобновляемые источники энергии

В 2020г. “Минимум”



В 2020г. “Максимум” при благоприятной политике поддержки

 

Mtoe

%

Mtoe

%

“Modern” биомасса

243

45

561

42

Солнечная

109

21

355

26

Ветровая

85

15

215

16

Геотермальная

40

7

91

7

Мини ГЭС

48

9

69

5

Приливов и волн

14

3

54

4

Суммарная

539

100

1345

100

В 1990 г. новые возобновляемые источники энергии составили 164 Mtoe (1,9 %) от общей потребляемой энергии



 В 1994 г. во всем мире установленная мощность ветростанций составляла 3200 MW , 1400 MW приходилось на Европу. В таблице 2.2.4 приведены данные о суммарной установленной мощности ветростанций по странам [190].


Табл.2.2.4

Страна, регион

Установленная мощность

( MW)

США

Дания

Германия

Великобритания

Нидерланды

Испания

Греция

Швеция

Италия

Бельгия

Португалия

Ирландия

Франция

Остальные регионы Европы

Индия

Китай

Остальные регионы Мира

1700

520

320

145

132

55

35

12

10

7

2

7

1

35

100

25

75

Всего

около 3200

 Ежегодно в Европе установленная мощность ветроагрегатов составляет 200 MW. При благоприятных условиях прирост установленной мощности может составить 800 MW. Наиболее эффективными по наращиванию установленной мощности ветростанций являются программы стран Европы, Китая, Индии, США, Канады.

Ежегодный оборот за счет продаж ветропреобразователей в странах Европы составляет 400 MECU. Более 10 крупнейших банков Европы инвестируют ветроэнергетическую индустрию. Более 20 крупных Европейских частных инвесторов финансируют ветроэнергетику. Стоимость ветровой энергии зависит в основном от следующих 6 параметров:

  • инвестиций в производство ветроагрегата (выражается как отношение $/кв. м - цена одного кв. метра ометаемой площади ротора ветротурбины);

  • коэффициента полезного действия системы;

  • средней скорости ветра;

  • доступности;

  • технического ресурса.


Табл.2.2.5
 

Параметры

Ситуация 1

Ситуация 2

Ситуация 3

среднегодовая скорость ветра на высоте 10м

5.0-5.8 м/сек

5.5-6.4 м/сек

6.0-7.0 м/сек

Количество электроэнергии вырабатываемой ветроагрегатом

650 кВт·ч/ m2

825 кВт·ч/m2

1140 кВт·ч/m2

стоимость электроэнергии

0.046 ЕСU/кВт·ч

0.036 ECU/кВт·ч

0,026 ECU/кВт·ч

За последние три десятилетия технология использования энергетических ресурсов ветра была сосредоточена на создании сетевых ветроагрегатов WECS. В этом направлении достигнуты значительные успехи. Многие тысячи современных установок WECS оказались полностью конкурентоспособными по отношению к обычным источникам энергии. Существующие электрические сети осуществляют транспортировку электроэнергии, вырабатываемой ветро-парками в различные регионы.

В последние годы интенсивно стали развиваться технологии использования энергии ветра в изолированных сетях. В изолированных сетях электропередач неизбежные затраты на единицу произведенной энергии во много раз выше, чем в централизованных сетях электропередач. Установки, производящие электроэнергию, обычно основаны на небольших двигателях внутреннего сгорания, использующих дорогостоящее топливо, когда расходы на транспортировку только топлива часто поднимают стоимость единицы произведенной энергии в десятки раз от стоимости энергии в лучших централизованных сетях электропередач. В небольших сетях электропередач установки, подающие электроэнергию, являются гораздо более гибкими: современный комплект генераторов на дизельном топливе можно запустить, синхронизировать и подключить к изолированной сети менее чем за две секунды. Преобразование энергии ветра является альтернативным возобновляемым источником энергии, чтобы заменить дорогостоящее топливо. Новые исследования технической осуществимости проектов использования ветроустановок совместно с дизель-генераторами в изолированных сетях показывают, что мировой потенциал для независимых систем WECS даже выше, чему систем WECS, подключенных в обычные сети электропередач. В таблице 2.2.6 [191] приведены параметры действующих ветро-дизельных систем. Указанные системы были построены в 1985-1990 г.г. Их эксплуатация выявила необходимость совершенствования систем, создания автоматизированного управления.

Табл.2.2.6
 

Страна

Место расположения

Мощность

ветроагрегата ,кВт

Мощность дизель-генератора, кВт

Мощность нагрузки,

кВт

Австралия

Остров Роттнест

20,50,55

1100

90-460

Бразилия

Фернанд де Норонха

2х5

50

200 макс.

Канада

Остров Келверт

2х3

12

0,5-3,5

--#--

Кембридж Бэй

4х25

4: 380-760

2375 макс

--#--

Форт Северн

60

85,125,195

50-150

Дания

Ризо

55

125

30-90

Франция

место де Лас Турс

10х12

152

100 макс

Германия

Хелоголенд

12002

2-1200

1000-3000

--#--

Шнитлинген

11

25

1-15

Греция

Остров Китнос

5х22

31.4

 

Ирландия

Кейп Клиер

2х30

60

15-100

--#--

Айнис Ойр

1х63

1х12,1х26,1х44

---

Италия

Келбриа

20

2х20

---

Голландия

ECN

2х30

50

50

Норвегия

Фроуа

55

50

15-50

Испания

Буджерелоз

25

16

---

Швеция

Аскескар

18,5

8,1

---

--#--

Келмерский университет

22

20

---

Швейцария

Мартинджи

160

130

60-80

Великобритания

Остров Файр

55

1х20, 1х50

---

--#--

Фолклендские

острова

10

10

---

--#--

Остров Ланди

55

3х6, 1х27

---

--#--

Машинилес

15

10

 

--#--

RAL

16

7

 

США

Острова Блок

150

1х225,400,500

1800 макс

--#--

Клейтон

200

1х400,1700; 2х1000; 3х1250

1000-3500

 

 

Ветроэнергетика в России

В России существует значительный нереализованный задел в области ветроэнергетики. Фундаментальные исследования аэродинамики ветряка , осуществленные в ЦАГИ , заложили основу современных ветротурбин с высоким коэффициентом использования энергии ветра. Однако жесткая ориентация на большую гидроэнергетику и угольно-ядерную стратегию и почти полную глухоту к новациям и экологическим проблемам надолго затормозило развити ветроэнергетики. Выпускаемые “ Ветроэном” ветроустановки не отвечали современным требованиям и представлениям высоких технологий ветроэенергетической индустрии. Толчком для дальнешего продвижения и создания современного ветроэнергетического оборудования стала федеральная научно-техническая программа “Экологически чистая энергетика”[193] . Для участия и получения финансирования были отобраны лучшие проекты ветроэнергетичесих установок различных классов по мощности. Были разработаны проекты ветроагрегатов мощностью до 30 кВт , 100 кВт,

250 кВт, 1250 кВт. Начавшаяся перестройка, развал экономики и прекращение финансирования по программе не позволила довести указанные проекты до коммерческого уровня. Почти все проекты остались на уровне опытных и макетных образцов. Опытный образец ветроагрегата мегаваттного класса был спроектирован и построен МКБ “Радуга” , который организовал кооперацию предприятий авиационной промышленности. Разработка, изготовление и строительство финансировалось правительством Калмыкии. Ветроагрегат был построен недалеко от Элисты и успешно работает , вырабатывая 2300-2900 тыс. кВт ч электроэенергии в год. Ветроагрегат подключен к сети. В МКБ “ Радуга” были спроектированы ветроагрегаты мощностью 8кВт и 250 кВт. Российской Ассоциацией развития ветроэнергетики “ Energobalance Sovena” совместно с Германской фирмой Husumer SchiffsWert (HSW) были изготовлены 10 ветроагрегатов сетевого исполнения единичной мощностью 30 кВт. Ветропарк с установленной мощностью 300 кВт был построен в 1996 г. в Ростовской области и запущен в эксплуатацию.

Сегодня возможны следующие сценарии развития ветроэнергетики в России:

  • закупка и монтаж зарубежных ветроагрегатов;

  • трансферт западных технологий и организация производства в России ;

  • кооперация с зарубежными фирмами и производство ветроагегатов в России ;

  • организация производства собственных ветроагегатов, ноу-хау которых защищено международным законодательством .

Для России предпочтительней последний сценарий, однако он сдерживается существующим налоговым законодательством, монополией производителей электроэнергии, отсутствием инвестиций и развалом производства.
 
 

Фундаментальные знания в области ветроэнергетики

 

Краткий обзор был бы не полным для настоящей программы , если не дать оценку некоторых достигнутых фундаментальных знаний в области ветроэнергетики. На рис. 2.2.4 приведена схема различных областей знаний применительно к ветроэнергетике [191] с экспертной оценкой нерешенных задач.

Рис. 2.2.4


Соотношения между решенными и нерешенными задачами для ветроэенергетической технологии.

- фундаментальные знания достаточные для их использования.

ххх-узкие места в фундаментальных знаниях.

На примере совершенствования модели ветра можно показать что углубление знаний в этой области позволило приблизиться к адекватной модели преобразования энергии На рис. 2.2.5 показаны: использование упрощенной модели ветра с осредненными параметрами по времени и в пространстве до 70 годов, учет изменения скорости ветра по высоте в 75 годы, использование турбулентной модели ветра в 85 годы.

Рис. 2.2.5



а)                                              б)                                         в)
 

Модели ветра. а) Осреднение по времени и пространству, б) Изменение скорости ветра по высоте, в) Турбулентная модель ветра

Схожі:

2 Ветроэнергетические установки icon«технико-экономический расчет теплонасосной установки»
Методические указания к выполнению индивидуального домашнего задания «Технико-экономический расчет теплонасосной установки» по дисциплине...
2 Ветроэнергетические установки iconПреобразование энергии ветра в тепловую. Совместная работа ветроэнергетической установки и вихревой трубы
Принципиальная схема установки по утилизации энергии ветра представлена на рис. 1
2 Ветроэнергетические установки iconУстановки очистки вин
Предприятие поставляет “под ключ” комплексные установки очистки и осветления вин на основе нового поколения трубчатых керамических...
2 Ветроэнергетические установки iconМетодичні вказівки до практичних занять з дисципліни " Спеціальні холодильні машини І установки кондиціювання повітря" для студентів денної форми навчання
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни “Спеціальні холодильні машини і установки кондиціювання повітря” спеціальності...
2 Ветроэнергетические установки iconПрограма та робоча програма навчальної дисципліни теплогенеруючи установки
Теплогенеруючи установки. Програма та робоча програма для слухачів другої вищої освіти спеціальності 06010107 «Теплогазопостачання...
2 Ветроэнергетические установки iconУгол установки твердой пластинки режущего инструмента
Исследована зависимость прочности режущего инструмента горных машин от угла установки твердой пластинки в пазу
2 Ветроэнергетические установки iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства
Фотобіологічні й медичні опромінювальні установки (конспект лекцій з курсу “Спеціальні світлотехнічні установки” для студентів 5...
2 Ветроэнергетические установки iconМетодичні вказівки до виконання лабораторної роботи на тему " Дослідження характеристик зварювального випрямляча типу вд-131"
Вд-131" з курсів "Електротехнологічні установки" та «Електричні машини, апарати та установки» для студентів напрямків підготовки...
2 Ветроэнергетические установки iconКонспект лекцій з дисципліни «Світлотехнічні установки та системи»
«Світлотехнічні установки та системи» (для студентів 4 курсу денної І 5 курсу заочної форм навчання за напрямом підготовки 050701...
2 Ветроэнергетические установки iconЮ. О. Васильєва Світлотехнічні установки та системи Конспект
Світлотехнічні установки та системи: конспект лекцій для студентів 4 курсу денної І 5 курсу заочної форм навчання спеціальності 090....
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи