АВТОНОМНОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ... · 2010-01-26 · А.В.Болотов,...

А.В.Болотов, С.А.Болотов

ЭНЕРГОКОМПЛЕКС

WINDROTOR BOLOTOV

АВТОНОМНОЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ

ОТДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

ИЗ НЕИСЧЕРПАЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЭНЕРГИИ ВЕТЕР+СОЛНЦЕ

Авторское право, научно-проектное сопровождение (Казахстан):

Алматинский институт энергетики и связи

Алматы, Байтурсынова, 126, 8 7272 92 74 37, 92 73 73. avb@aipet.kz

Производитель (Россия):

Научно-производственное предприятие Энерго-Экологические системы ООО ЭНЭКСИС

Москва Стасовой 2Б +7 495 955 1218 www.enecsis.ru windrotor@gmail.comИнтегратор системных решений (Казахстан):

ТОО WIRELESS LOCAL LOOP TELECOM 050026 Алматы Джумалиева 108+7 727 254 7557 +7 727 317 3531 www.rital.kz wlltelecom@gmail.com

Строительно-монтажное сопровождение (Казахстан):

ТОО Управление производственной комплектации КазЭлектроМонтаж Алматы

Локальная комплексная энергетическая система

электроснабжения отдаленных объектов

Отдаленными автономными объектами по режиму

электроснабжения признаются объекты, не имеющие связи сцентрализованной энергетической системой или присоединенные

слабой сетью к дефицитной энергосистеме в условиях возможности

частых внезапных и длительных перерывов в подаче

электроэнергии.Строительство и содержание сельских электрических сетей

большой протяженности, равно как и большие (25-30%) потериэлектроэнергии в них значительно повышают стоимость

электроэнергии у потребителей, что делает централизованноеэнергоснабжение их нерентабельным.

Остро стоит вопрос водоснабжения сельских потребителей. Многие объекты водоснабжения пришли в негодность, в том числе

из-за отсутствия энергоснабжения. Отсутствие электроснабжения иводоснабжения значительно ухудшает условия проживания в

сельской местности, ведет к миграции населения и осложняетсоциальную обстановку в городах.

Особое значение имеет бесперебойноеэлектроснабжение отдаленных объектов,

относящихся к потребителям первой категории иособой группе потребителей в составе первойкатегории по надежности электроснабжения: молочно – товарных ферм, птицефабрик, предприятий рыболовства, объектов,

обеспечивающих безопасность государства –телекоммуникаций,, ретрансляторов, систем

пограничного наблюдения. Строительство вторыхлиний электропередач для двухстороннего питания

объектов первой категории в существующихэкономических условиях не осуществимо, поэтомурешением проблем их энергообеспечения являетсяиспользование местных энергетических ресурсов,

преимущественно ветра и солнца.

Преимущества автономной возобновляемойэлектроэнергетики:

� психологический аспект: потребитель чувствуетответственность за состояние электростанции и заиспользование электроэнергии.

� быстрая окупаемость энергетических установок - два-три года.

� созданием локальных энергетических систем решаетсяпроблема в конкуренции энергопроизводителей.

� уход от диктата естественных монополистов, непомерных затрат на транспортировку энергоресурсов, использование дешевых местных ресурсов.

Удельные капитальные вложения в оборудованиевозобновляемой энергетики находятся примерно на уровнетрадиционной энергетики или несколько выше. Однакосуществует устойчивая тенденция роста удельныхкапитальных вложений в оборудование ископаемойэнергетики и их снижения в оборудование ВИЭ.

Стоимость электроэнергии от ВИЭ по многим электростанциямнаходится на уровне традиционной энергетики. Из этойстатистки выпадает пока дорогая фотоэнергетика, ноожидается, что через 5-10 лет она приблизится к ценам

энергии от других источников.

Учитывая сопутствующую инфраструктуру и экологическиепоследствия, неправомочно в принципе сравнивать ценыэнергии, получаемой за счет использования ископаемых

ресурсов и от возобновляемых источников.

Использование энергии ветра длявыработки электроэнергии

пропеллерными ветроагрегатамисталкивается с необходимостью

согласования в каждый момент времениположения плоскости вращенияветроколеса с направлением и

скоростью ветра. Это в полной мере неудается, что ведет к снижениюкоэффициента использования

установленной мощности ветроагрегатовв условиях многовекторной розы ветров.

С течением времени замедлился процесс снижения стоимостных

показателей, несмотря на существенный ежегодный приростустановленной мощности

Реально полезной для экономики является не величина установленной их

мощности, а удельная выработка электроэнергии каждым установленным

киловаттом, как показывает коэффициент использования установленной

мощности КИУМ. Расчетная величина его принимается равной 30 – 35%, а на

практике дело обстоит иначе.

Удается снизить стоимость ВЭУ, но уменьшить цену электроэнергии и повысить

коэффициент использования мощности пока не удается.

Причина кроется в недосипользованиии свойств ветра как энергоносителя

Реально полезной для экономики является не величина

установленной мощности генераторов, а удельная выработка

электроэнергии каждым установленным киловаттом,

отражаемым показателем КИУМ. Расчетная величина его

принимается равной 30-40%, а на практике дело обстоит иначе.

Перспективными являются агрегаты с вертикальной осьювращения - вертикально осевые ветровые роторные турбины(ВРТБ), способные воспринимать и перерабатывать без какихлибо настроечных операций энергию ветра любой скорости и

порывистости вне зависимости от его направления. Оптимальный режим работы ВРТБ обеспечивается

системами автоматического регулирования специальноговентильного электрического генератора, соединяемогонапрямую с ротором турбины, работающего совместно с

аккумуляторной батареей и нагрузкой потребителя энергии. Вэто же время система управления мощностью генератора

обеспечивает поддержание необходимой частоты вращенияего ротора в соответствии со скоростью ветра. Коэффициентиспользования установленной мощности ВРТБ в разныхветровых условиях составляет 0,4 – 0,5, что обеспечиваетдостижение максимального коэффициента использования

энергии воздушного потока.

Для повышения экономических

показателей ветроэнергетики,

использования энергии

порывистого ветра, имеющего

много векторную «розу

ветров», в мире интенсивно

разрабатываются

ветроагрегаты с вертикальной

осью вращения.

Созданная в Казахстане

вертикально осевая ветровая

турбина (ВРТБ) имеет

неподвижный направляющий

аппарат (зеленый) и

расположенный внутри него

вращающийся ротор

(красный), образующие

«модуль» турбины. Вал ротора

непосредственно соединяется

с электрическим генератором.

• Ветровая турбина ВОВТ обладает следующими достоинствами:

• -.развивает мощность не зависимую от направления ветра;

• -способна работать на ветрах малой скорости, сильных, ураганныхи порывистых с быстро меняющимся параметрами;

• - имеется возможность изготовления подобных турбин мощностьюот единиц ватт до сотен киловатт;

• - модульный принцип конструкции позволяет при необходимостиизменения мощности ВОВТ независимо изменять числоустановленных модулей или электрогенератор;

• -генератор соединен непосредственно с ротором без редуктора;

• - электростанция безопасна, находится в непосредственнойблизости к потребителю, что исключает необходимостьстроительства дорогостоящих линий электропередач итрансформаторных подстанций;

• -требуется меньшая (по сравнению с пропеллерными ВЭА) площадь для размещения многоагрегатных ветровыхэлектростанций;

• - - Развиваемая турбиной мощность определяется толькоскоростью ветра и числом установленных модулей

ВРТБ

ВРТБ

Развиваемая турбиной мощностьопределяется скоростью ветра и числомустановленных модулей ( диаметр 500мм,

высота 200см )

• 1 модуль 7 модулей• 3 м/с - 28 Вт ----- 196 Вт• 7 м/с - 150 Вт ----- 1,050 кВт

• 10 м/с - 440 Вт ----- 3.080 кВт• 15 м/с - 1500 Вт ----- 10.400 кВт• 18 м/с - 2560 Вт ----- 18.000 кВт• 20 м/с – 3520 Вт ----- 24.660 кВт• 25 м/с - 6870 Вт ----- 48.090 кВт• 30 м/с – 11880 Вт ----- 83.160 кВт

Регистрограммы энергии ветра (голубая) и вырабатываемой ВОВТ

энергии (красная) в реальном времени

При увеличении скорости потока в полтора раза его энергия увеличивается в

среднем в 14 раз!

Регистрограммы показывают, что ВОВТ воспринимают всю энергию ветра и

преобразуют ее в электрическую энергию, обеспечивая высокий коэффициент

использования энергии воздушного потока.

мощности ВРТБ

ВРТБ

Регистрограмма мощности

Оригинальные, согласованные с энергетическими характеристиками

ВОВТ генераторы: мощностью 5кВт (зеленый), 5 и 2. кВт

(коричневые) с возбуждением от постоянных магнитов, 20 кВт (синий) с

электромагнитным возбуждением, базовый прототип для ветроэлектростанций

большой мощности.

ВРТБ

Энергетическая система для электроснабжения автономных объектов(далее Энергосистема) разработана в нескольких вариантах взависимости от категории потребителя и имеет следующий вид.

Рис.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ОБЪЕКТОВ

Энергосистема содержит:

роторная вертикально-осевая ветровая роторная турбина (ВРТБ) с

трехфазным генератором;• солнечные преобразователи;

• электрическая сеть переменного тока системного питания (при наличии).

дизель - генератор; регулятор нагрузки и зарядное устройство ВРТБ;

• зарядное устройство солнечных пребразоавателей «Солнце»;

• блок управления и зарядное устройство дизельгенератора;

• блок бесперебойного питания - выпрямитель/Инвертор - переменный ток

стандартного качества; • аккумуляторные батареи (АКБ);

• щит индикации работы Энергосистемы и коммутации нагрузки;

• распределительный щит питания электроприемников 1-й, 2-й и 3-й категории.Все источники энергии работают параллельно на шины постоянного

тока, питают через инвертор нагрузку и обеспечивают зарядку аккумуляторной

батареи.

Состав генерирующих мощностей и категорирование нагрузки

Энергосистемы формируется по техническим условиям Объекта.

Возможны параллельная работа Энергосистем и изменение мощности их

компонентов.

●

●

●

Модули ВРТБ в транспортной упаковке

Монтаж энергосистемы ВРТБ отдаленного объекта

Наладка энергосистемы электроснабжения объекта телекоммуникации

Размещение ВРТБ внутри территории объекта, отсутствие внешних

вращающихся частей, безопасность для работы радио – телевизионного

оборудования, соответствие международным стандартам по шуму.

Энергосистема,

совмещенная с

Объектом

телекоммуникаций

Предполагается компактная расстановка ветровых турбиндля параллельной работы в многоагрегатнойэнергосистеме в зависимости от розы ветров

Рекомендуется компактная расстановка ветроагрегатов на

ветронасыщенных участках для параллельной работы в многоагрегатной

энергосистеме в зависимости от розы ветров

Вертикально – осевая ветровая

турбина: 6 модулей, мощность, 15 кВт

Монтаж ветровых турбин с помощью

общепромышленных механизмов

Длительность монтажа одной турбины на

подготовленную площадку составляет 1,5 – 2

часа.

Ветровые турбины 2 х 20 кВтна перевале, высота 3147м

Монтаж ветровых турбин при

помощи общепромышленных

механизмов

БлагодарюБлагодарю заза вниманиевнимание