Магистерская диссертация

Исследование возможностей внедрения ветроустановок большой мощности в Приднестровье с подключением к существующей электрической сети

Категория:

Магистерская диссертация

Дисциплина:

Электротехника и электроника

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

60 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 25
Год сдачи: 2022
Дата публикации: 18.11.2022

Фрагменты для ознакомления

«Исследование возможностей внедрения ветроустановок большой мощности в Приднестровье с подключением к существующей электрической сети»

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 4

Глава 1. 6

1.1.Основные компоненты ветровой турбины.. 8

1.2. Концентраторы воздушного потока. 9

1.3.Диапазон размеров ветроэлектрических установок. 10

1.4.Расчет мощности ветрового потока. 10

1.5. Расчет мощности ВЭУ.. 10

1.6. Развиваемая мощность ВЭУ.. 11

1.7. Годовая выработка электроэнергии ветроагрегатом.. 11

1.8. Возможные схемы подключения ветроустановок. 11

1.9. Распространение энергии ветра в мире, в Европейском союзе (ЕС) и в Италии. 13

1.10. Разработка проекта по строительству ветроэнергетической установки. 14

1.11. Влияние на окружающую среду. 15

1.12. Крупнейшие производители. 16

1.13. Стоимость ветроустановки. 18

1.14. Воздействие ветропарков на энергосистему. 19

1.15. Генераторы, применяемые в ветроустановках. 20

1.15.1. Асинхронный генератор. 20

1.15.2. Синхронный генератор. 21

1.16. Расположение ветропарков в энергосистеме. 21

1.17. Воздействие ветропарков на качество электроэнергии. 21

1.18. Ветроэнергетический потенциал. 22

Заключение. 25

Список литературы.. 26

Введение

Изменение климата – это самая большая экологическая угроза, с которой когда-либо сталкивалось человечество, и самая большая проблема. Это вызвано накопление парниковых газов, которые выделяются от сжигания ископаемого топлива и уничтожения лесов и торфяников.

Изменение климата вызвано накоплением парниковых газов в нашей атмосфере. Эти газы поглощают тепло в атмосфере, повышая среднюю температуру планеты. Это, в свою очередь, сказывается на наших океанах и климате и оказывает разрушительное воздействие на людей и окружающую среду.

Крупнейшим источником парниковых газов является сжигание ископаемого топлива, включая уголь, нефть и природный газ. Сжигание ископаемого топлива высвобождает углекислый газ, наиболее важный парниковый газ, выделяемый в результате деятельности человека. Одно из направлений решений этой проблемы, это переход на ВИЭ. К возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию морских приливов и волн, биомассы (растения, различные виды органических отходов), низкопотенциальную энергию окружающей среды. 

В выпуске 2017 года «Глобальный отчет о возобновляемых источниках энергии REN21» раскрывается о том, что глобальный энергетический переход идет полным ходом, с рекордными новыми добавлениями возобновляемых источников энергии, с быстрым снижением затрат, развязкой экономического роста и выбросов углекислого газа (CO2).[1]

Интерес к ВИЭ появился после энергетического кризиса 1973 г., связи с этим во многих странах, в том числе в США, Дании, Нидерландах, были разработаны многолетние государственные программы исследований  разработок и внедрения преобразователей солнечной, ветровой, геотермальной и других видов ВИЭ.

 В целом использование ВИЭ в мире приобрело ощутимые масштабы и устойчивую тенденцию к росту. По различным прогнозным оценкам к 2020г. во многих государствах оно достигнет или превзойдет 20%.В Молдавии за период 2010 – 2017 гг. объем использования ВИЭ составляет суммарной мощностью 2,9 МВт.

В Приднестровье поставщиком электроэнергии являются Молдавская ГРЭС и Дубоссарская ГЭС. Дубоссарская ГЭС не обладает достаточной мощностью для обеспечения всех потребностей региона в энергии, приходится использовать электроэнергию, вырабатываемую Молдавской ГРЭС,  работающая на привозном топливе, так как республика не имеет собственных месторождений газа, угля, нефти. Рост цен на топливо, как известно, сопровождается повышением стоимо­сти энергии. 

Поэтому данная работа направлена на исследование возможности применения  «зеленой» энергии – экологически чистый продукт, не загрязняющий окружающую среду вредными выбросами (золой, шлаком, окислами азота, двуокисью углерода и др.), применяемые в Приднестровье, при помощи ветроустановок большой мощности. 

По расчетам российских энергетиков, потенциал возобновляемых источников энергии РФ (ветра, воды, солнца, тепла земли) составляют 25% внутреннего энергопотребления. А поскольку структура потребляющих  предприятий в России и ПМР примерно одинакова, то можно предположить, что и в нашем регионе этот потенциал может составлять такую же величину.[2]

Что касается ветровых ресурсов Приднестровья, то их потенциал значительно меньше, чем в России: в ПМР среднегодовая скорость ветра составляет 3,2 м/с. Правда, положительным моментом является то, что более сильные ветры приходятся на зимние месяцы - декабрь, январь и февраль (V= 5,5 м/с), когда энергия, например на отопление жилищ, особенно необходима. Представленное исследование посвящено анализу возможности применения ветроустановок большой мощности, для разгрузки существующей электрической сети. 

Развитие и фундамент теории и практики применения возобновляемых источников энергии внесли значительный вклад работы ученых  Агеева В.А., Арбузова Ю.Д., Безруких П.П., Борисова Г.А., Виссарионова В.И., Огородова Н.В., Сидоренко Г.И., Федотова В.Э., Харитонова В.П., Фатеева Е.М., Андрианова В.Н., Joe Jacobs and Marcellus Jacobs, Heron of Alexandria, James Blyth [3].

Актуальность работы. В настоящее время понимание того, что запасы органического топлива истощаются и его использование во все возрастающих объемах ведет к загрязнению окружающей среды стало всеобщим. Поэтому решение задачи внедрения ветропарков является весьма актуальным во всех регионов. 

Цель диссертационной работы. Исследование возможности эффективного использования ВЭУ в составе ветропарков на территории ПМР.

Основные задачи исследования. Для достижения цели в диссертационной работе поставлены и будут решены следующие задачи:

- составление ветрового кодастра и базы данных, привязанной к топологии электрической сети ПМР;

- определение мест подключения ветроагрегатов к подстанциям со стороны низкого напряжения;

- определение количества агрегатов и возможная зона их подключения;

- проведение расчетных режимных экспериментов;

- анализ влияния, предлагаемых к установке, ветроагрегатов на режимные параметры Молдавской энергосистемы.

 

Глава 1

Ветроэнергетика всегда давала необходимую пропульсивную силу парусным судам и также использовалась для запуска ветряных мельниц. Затем этот тип энергии упал в упадок из-за распространения электроэнергии и благодаря наличию недорогих машин, поставляемых ископаемым топливом. Однако недавнее внимание, уделяемое климатическим изменениям, потребность в увеличении количества зеленой энергии и страх перед снижением уровня нефтяного топлива в будущем способствовали возобновлению интереса к производству электрической энергии из возобновляемых источников, а также к ветроэнергетике. Этот вид энергии, применительно к другим возобновляемым источникам энергии, требует более низких инвестиций и использует естественный источник энергии, обычно доступный повсюду и особенно пригодный для использования в зонах умеренного климата, где находится большинство промышленно развитых стран.

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) – это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (механическую, тепловую, электрическую и т. п.). 

Поэтому ветроэнергетические установки по назначению можно подразделить на:

 • ветро-механические, обеспечивающие привод механизмов; 

• ветро-тепловые, производящие тепло;

 • ветро-электрические, служащие для производства электроэнергии. 

Преобладающее значение в промышленной ветроэнергетике имеют ветроэлектрические установки, в результате чего аббревиатура ВЭУ отнесена в основном к ветроэлектрическим установкам [4]

Ветроэнергетические установки (ВЭУ) классифицируют по следующим признакам: 

• мощности — малые, средние, крупные, сверхкрупные;

• числу лопастей рабочего колеса — одно-, двух-, трех- и многолопастные; 

• отношению рабочего колеса к направлению воздушного потока — с горизонтальной осью вращения, параллельной или перпендикулярной вектору скорости (ротор Дарье). 

В случае автономной работы ВЭУ аккумулятор становится неотъемлемой частью ветроэнергетической системы и делает возможным использование преобразованной энергии ветра даже в безветренную погоду. А во время работы ВЭУ делает возможным кратковременное использование преобразованной энергии большей мощности, чем мощность ВЭУ. 

Срок службы ветрогенераторов обычно не менее 15 – 20 лет, а их стоимость колеблется от 1000 до 1500 долл. США за 1 кВт проектной мощности. 

ВЭУ в зависимости от вида вырабатываемой энергии подразделяют на две группы: механические и электрические. Электрические ВЭУ, в свою очередь, подразделяются на ВЭУ постоянного и переменного тока.

В зависимости от мощности подразделяют на четыре группы:

  • большой мощности — свыше 1 МВт;
  • средней мощности — от 100 кВт до 1 МВт;
  • малой мощности — от 5 до 99 кВт;
  • очень малой мощности — менее 5 кВт.

Классификация электрических ВЭУ переменного тока по назначению приведена в таблице№1:

Таблица №1

Классификация ВЭУ по назначению

маломощные установки 30 – 5000 Вт

Применяются как зарядные устройства для аккумуляторных систем и создания локальных электрических сетей в местах, где нет доступа к общей энергосистеме.

установки средней мощности 5 – 100 кВт

Также чаще всего применяются для электропитания изолированных хозяйственных объектов

установки большой мощности 100 кВт – 5 МВт

Установки большой мощности (100 кВт – 5 МВт) используются для коммерческой выработки электроэнергии с поставкой ее в электросети, чаще всего в виде ветропарков, образующих ветроэлектростанции

установки гигантской мощности, более 5 МВт

 

Основные разновидности ветроагрегатов:

1). Ветродвигатели с горизонтальной осью вращения (рис.1 крыльчатые 2,3,4,5), (рис.2,а)

2). Ветродвигатели с вертикальной осью вращения (рис.1 карусельные: лопастные 1 и ортогональные 6), (рис. 2, б)

Виды ветроагрегатов

Рисунок 1 - Виды ветроагрегатов