Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения предприятий ограниченной мощности с использованием альтернативных источников энергии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Телегин, Валерий Викторович

• Телегин, Валерий Викторович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Телегин, Валерий Викторович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ТЕХНОЛОГИИ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

1.1 Альтернативные источники энергии и их доля в общем производстве электроэнергии

1.2 Использование энергии ветра для генерации электроэнергии

1.3 Электростанции на солнечных батареях

1.4 Малая гидроэнергетика

1.5 Автономное электроснабжение потребителей на основе комплексного использования альтернативных источников энергии

1.6 Основные задачи исследования

2 ОЦЕНКА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ТОЧКИ МЕСТНОСТИ

2.1 Исследование потенциала энергии ветра, солнечного излучения и водяного потока территории электрогенерирующего комплекса

2.2 Экспериментальное исследование валового энергетического потенциала географической точки местности

2.3 Автоматизация процесса сбора, обработки и оценки информации об возобновляемых энергетических ресурсах заданной территории

2.4 Выводы

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИЙ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

3.1 Баланс мощностей в системе автономного электроснабжения предприятий

3.2 Моделирование электрогенерирующих комплексов, построенных на базе нескольких источников энергии

3.3 Анализ влияния параметров электрогенерирующих установок на их мощность

3.4 Оптимизация структуры и параметров электрогенерирующих комплексов

3.5 Оптимизация режимов работы систем автономного электроснабжения предприятий

3.6 Выводы

4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ

4.1 Программный комплекс имитационного моделирования и оптимизации системы автономного электроснабжения предприятий

4.2 Исследование и оптимизация электрогенерирующих комплексов, построенных на базе одного источника энергии

4.2.1 Электрогенерирующий комплекс, построенный на базе ВЭУ

4.2.2 Электрогенерирующий комплекс, построенный на базе ФЭП

4.2.3 Электрогенерирующий комплекс, построенный на базе МГЭС

4.3 Исследование эффекта смещение графика потребления электроэнергии и использования генерирующих комплексов при недостаточном количестве энергетических ресурсов

4.4 Оптимизация структуры и исследование электрогенерирующих комплексов, построенных на базе нескольких источников энергии

4.4.1 Электрогенерирующий комплекс, построенный на базе ВЭУ, ФЭП

4.4.2 Электрогенерирующий комплекс, построенный на базе ВЭУ, ФЭП и МГЭС

4.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Характеристики возобновляемых энергетических ресурсов Липецкой области

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический

университет»

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт об использовании результатов научно-исследовательской

работы в ООО «Информационно-энергетический центр «АВПС-Инновация»

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы в ООО «АльтЭнерго»

Е i \ i и я f

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения предприятий ограниченной мощности с использованием альтернативных источников энергии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Потенциал возобновляемых источников энергии России составляет миллиарды тонн условного топлива в год и значительно превышает объём всех потребляемых в настоящее время топливно-энергетических ресурсов. Его рациональное использование, в соответствии с энергетической стратегией развития России до 2030 года, позволит решить целый ряд проблем, связанных с экологически небезопасными процессами переработки углеродного топлива и его сбережением, снижением затрат на транспортировку топлива в территориально удалённые районы и повышением уровня энергетической надёжности этих районов. Учитывая, что около 70% территории страны, в числе которых и промышленно развитые районы, расположены вне централизованных электрических сетей, применение альтернативных источников для производства электроэнергии - дополнительный стимул к развитию промышленности, обеспечению занятости и повышению уровня жизни населения, а в конечном итоге, укрепление экономики России.

Таким образом, задача обоснования целесообразности создания на заданной территории электрогенерирующих комплексов, преобразующих энергию ветра, солнечного излучения и водяного потока, безусловно актуальна, а научная и практическая значимость вопросов, связанных с разработкой методик расчёта их параметров, не вызывает сомнений.

Целью исследования является разработка технологии синтеза структуры и расчёта оптимальных параметров электрогенерирующего комплекса (ЭК), построенного на базе ветроэнергетических установок (ВЭУ), солнечных фотоэлектрических панелей (ФЭП) и малых гидроэлектростанций (МГЭС), расположенного в заданной географической точке местности и предназначенного для электроснабжения предприятий ограниченной мощности (П), анализ его работоспособности в различных режимах эксплуатации и при разнообразных внешних воздействиях.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

В( ХШЧ 15 ! И! !?»(!?¥*«ИПЖ?! 'ГГ г

- разработана методика определения энергетических ресурсов заданной географической точки местности, обладающих возможностью преобразования в электрическую энергию посредством ветроэнергетических установок, солнечных фотоэлектрических батарей и малых ГЭС;

- разработана математическая модель электроснабжения в системе, включающей ветроэнергетические, солнечные фотоэлектрические установки, малые ГЭС и потребителя;

- создана технология имитационного моделирования и соответствующее программное обеспечение работы системы «Электрогенерирующий комплекс на базе альтернативных источников энергии - предприятие ограниченной мощности» (ЭК-П);

- разработана методика расчёта структуры и оптимальных параметров систем альтернативной энергетики, построенных на базе ветроэнергетических, солнечных фотоэлектрических установок, малых ГЭС и её компьютерная реализация.

Методология и методы исследования. Объект исследования - система автономного электроснабжения предприятий ограниченной мощности, удалённых от существующей энергосети. Предмет исследования - способы электроснабжения с использованием технологий альтернативной энергетики. При выполнении работы использовались результаты анализа и обобщения данных, приведённых в научно-технической литературе, методы экспериментальных исследований энергетического потенциала заданной точки местности. Теоретические исследования проводились на основе методов расчёта систем энергоснабжения, расчёта технико-экономических показателей энергетических установок, математического анализа и теории оптимизации. При разработке программного обеспечения использовались методы объектно-ориентированных технологий в среде Microsoft Visual Studio 2010.

Научная новизна. В результате проведённых исследований получены следующие новые научные результаты:

- создана новая методика определения параметров возобновляемого энергетического ресурса заданной географической точки местности, имеющего потенциальную возможность быть преобразованным в электрическую энергию посредством технологий альтернативной энергетики, отличающаяся тем, что в ней при-

менена предложенная автором система корректирующих коэффициентов, учитывающих особенности территории размещения генерирующих мощностей;

- разработана новая математическая модель и на её основе создана имитационная модель, позволяющая, в отличие от известных разработок, исследовать электрогенерирующие комплексы, структура которых, помимо устройств аккумулирования и рассеяния энергии, включает три типа генерирующих устройств: ВЭУ, ФЭПиМГЭС;

- разработана методика расчёта электрогенерирующего комплекса, отличающаяся возможностью поиска оптимальных значений, определяющих его структуру и конструкционные параметры из условий минимальной стоимости или максимальной мощности.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что в результате проведённых исследований:

- создана методика, позволяющая выполнить количественную оценку возобновляемого энергетического ресурса заданной географической точки местности, доступного для преобразования в электрическую энергию;

- разработана технология исследования системы ЭК-П, основанная на методах математического моделирования, позволяющая оценить её работоспособность в различных режимах эксплуатации и при разнообразных внешних воздействиях;

- создан программный продукт для ЭВМ, позволяющий решать задачи, связанные с имитационным моделированием энергетических процессов в системе ЭК-П, оптимизацией её структуры и параметров.

Положения, выносимые на защиту:

- методика определения энергетических ресурсов заданной географической точки местности на основе коррекции данных, полученных на метеостанции, расположенной в окрестности этой точки;

- математическая, имитационная модели и методика исследования на их основе системы ЭК-П;

- методика расчёта оптимальных структуры и конструкционных параметров электрогенерирующего комплекса.

Реализация работы. Результаты научных исследований: математическая, построенная на её основе, имитационная модель системы ЭК-АП, методика их применения для расчёта энергетических процессов в генерирующих системах, включающих ВЭУ, ФЭП и МГЭС, переданы ООО «Информационно-энергетический центр «АВПС-Инновация» и применяются при подготовке и реализации инновационных проектных решений, связанных с использованием альтернативных источников энергии для электроснабжения автономных потребителей. Технология имитационного моделирования и оптимизации параметров электрогенерирующих комплексов, построенных на базе альтернативных источников энергии, её программное решение внедрена в ООО «АльтЭнерго». Указанная технология используется в ООО «АльтЭнерго» при решении задач, связанных с определением структуры систем электроснабжения автономных потребителей, расположенных в заданных географических точках местности, оценке их стоимости и работоспособности.

Методика определения энергетического потенциала заданной географической точки местности на основе коррекции данных, полученных на метеостанции, расположенной в окрестности этой точки, программное обеспечение имитационного моделирования электроснабжения в системе «Энергетический комплекс -предприятие ограниченной мощности», методика оптимизации структуры и параметров этой системы используются в учебном процессе на кафедре электрооборудования ФГБОУ «Липецкий государственный технический университет».

Апробация работы. Основные положения диссертации, её отдельные решения и результаты докладывались на заседаниях кафедры электрооборудования ЛГТУ в 2011, 2012, 2013 годах и обсуждались на конференциях, семинарах, выставках и конкурсах, в числе которых: III международная научно-практическая конференция: «Применение инновационных технологий в научных исследованиях», г. Курск, 2011; областной профильной семинар: «Школа молодых учёных по техническим наукам», г. Липецк, 2011; V международная научно-практическая конференция: «Энергетика и энергоэффективные технологии», г. Липецк, 2012; VIII международная научно-практической конференция: «Спецпроект: анализ научных исследований», Украина, г. Днепропетровск, 2013; международная науч-

но-практическая конференция: «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика», г. Воронеж, 2013; XIII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи (призер), г. Москва, 2013; "УМНИК" -2013-2 (победитель программы), г. Липецк, 2013.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, включённых в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ. Зарегистрировано 2 программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 179 е., в том числе 169 с. основного текста, 62 рисунка, 24 таблицы, список литературы из 156 наименований, 4 приложения на 10 страницах.

1 ТЕХНОЛОГИИ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

1.1 Альтернативные источники энергии и их доля в общем производстве электроэнергии

Истощение дешёвых запасов углеводородного сырья и их неравномерное распространение, а также пагубные экологические последствия его сжигания, напрямую связанные с энергетической безопасностью, вынуждают многие страны мира планировать сокращение абсолютного потребления энергии, получаемой за счёт ископаемого углеродного топлива [1, 2]. В связи с этим в современном мире начали формироваться тенденции перехода к новой низкоуглеродистой энергетике, одной из важнейших составляющих которой является использование альтернативных источников энергии (АИЭ).

Известна и более радикальная, но вполне обоснованная, позиция. Так, по мнению авторов работ [3, 4] мир в настоящее время стоит на пороге энергетической революции, содержанием которой будет переход от индустриальной к постиндустриальной энергетике. Индустриальная фаза энергетики - это крупные централизованные источники энергии на ископаемом топливе с ориентацией на валовой поток энергии. Суть постиндустриальной фазы - децентрализованные источники энергии с ориентацией на использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и оптимальное управление потоками энергии.

Результаты анализа статистических данных [5-10], выполненного автором, позволяют говорить о росте мировых инвестиций в ВИЭ. Так, если в 2008 году они составили 140 миллиардов долларов, то в 2009, 2010 и 2011 годах, соответственно, - 160, 211 и 260 миллиардов долларов. С ростом вложений в альтернативную энергетику наблюдается устойчивое увеличение электроэнергии вырабатываемой электростанциями, работающими на возобновляемых энергетических ресурсах.

На рисунке 1.1 представлена информация о количественном и качественном изменении вводимых в эксплуатацию электроэнергетических мощностей, генерируемых различными типами электростанций ЕС.

Данные, приведённые на рисунке 1.2, свидетельствуют об устойчивой тенденции к повышению в странах ЕС роли ВИЭ и постепенной ликвидации электростанций, работающих на ископаемом углеродном топливе.

Энергетической стратегией России на период до 2030 года [1] определены основные цели использования ВИЭ. Среди которых:

- снижение темпов роста антропогенной нагрузки на окружающую среду и противодействие изменению климатическим изменениям при необходимости удовлетворения растущего потребления энергии;

- рациональное использование и снижение темпов роста потребления имеющихся ресурсов ископаемого топлива в условиях неизбежного истощения его запасов;

- сохранение здоровья населения и качества жизни путём снижения темпов роста загрязнения окружающей среды при использовании ископаемого топлива, снижение общегосударственных расходов на здравоохранение;

- снижение темпов роста затрат на распределение и транспортировку электрической энергии и топлива и возникающих при этом потерь;

- вовлечение в топливно-энергетический баланс дополнительных топливно-энергетических ресурсов;

- повышение уровня энергетической безопасности и надёжности энергоснабжения за счёт увеличения уровня его децентрализации.

По оценкам РЭА [ШЛ: http://rosenergo.gov.ru/ (дата обращения 9.02.2013)], технический ресурс возобновляемых источников энергии (преобладающую долю в котором имеет потенциал использования энергии солнца и энергии ветра) России составляет не менее 4.6 миллиардов тонн условного топлива в год, что более чем в четыре раза превышает объём потребления всех её топливно-энергетических ресурсов [11 -15]. Данные сравнительной оценки потенциала ВИЭ в России и мире [14] представлены в таблице 1.1.

(Щ В ( [ I & 4 11 П111ТВ I • Ш ЖНГНГ! чш я г' вгввяияяг г® гигея*? штггтг'.

I*. I Iii

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Малые! )(. na Фотоэлектрические ЭС ■ Атомная энергетика «Нефть

I а хише' К " Угольные ЭС ш Ветряные')(' ^ Другие

Рисунок 1.1- Суммарная мощность всех типов электростанций введённых в странах Евросоюза

Таблица 1.1 - Данные сравнительной оценки потенциала возобновляемых источников энергии в России и мире

Вид энергии Валовый потенциал, млн., т.у.т. Технический потенциал, млн., т.у.т. Экономический потенциал, млн., т.у.т.

В мире В России В мире В России В мире В России

Энергия ветра 2,0-105 2,6-104 2,2-104 2-Ю3 - 10.0

Энергия солнца 1,3'108 2,3-Ю6 5,3-104 2,3-103 - 12,5

Малые ГЭС 5,0-Ю3 360,4 1,7-Ю3 124,6 - 65,2

Энергия биомассы 9,9-104 1,0Т04 9,5-103 53 - 35

Другие - 3,6-104 - 122,4 - 150,8

Всего - 2,34-106 - 4,6-103 - 273,5

ТЭС г -1

(ДТ и мазут)

ТЭС ^ 1 ■5590

(уголь) 1

ТЭС -13

(природный газ)

АЭС -8181

К

МГЭС

тэс

(биомасса)

сэс

ВЭУ

-10000 О 10000 20000 30000 40000 ■ 2009-2011 п. ■ 2009 г. 2010 г. и 2011 г.

Рисунок 1.2 - Мощности, введённые и выведенные из эксплуатации, в электроэнергетике стран ЕС, МВт

В соответствии с Основными направлениями государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года [15], целевым ориентиром на указанный период является увеличение относительного объёма производства и потребления электрической энергии с использованием возобновляемых источников энергии (кроме гидроэлектростанций установленной мощностью более 25 МВт) с примерно 0,5% до 4,5%. Для достижения намеченных объёмов производства электроэнергии на базе ВИЭ необходимо в указанный период обеспечить ввод генерирующих объектов (малых ГЭС, ветроэлектрических станций, приливных электростанций, геотермальных электростанций, электростанций, использующих биомассу в качестве одного из топлив, прочих видов электроустановок) с суммарной установленной мощностью до 25 ГВт.

Темпы освоения ВИЭ в России, заметно отстают от мировых. Так в мире за счёт новых электростанций, использующих первичные источники, было дополнительно получено электроэнергии:

- в 2009 году 25,96 ГВт, Европе - 15,9 ГВт;

- в 2010 году 52,82 ГВт, Европе - 22,47 ГВт;

- в 2011 году 44,94 ГВт, Европе - 32,04 ГВт.

Показатели развития генерации электроэнергии на основе ВИЭ по данным крупнейшей российской энергетической компании ОАО «РусГидро» представлены на рисунке 1.3. Прогноз количества электроэнергии, вырабатываемой за счёт некоторых видов ВИЭ, приведён в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Прогноз количества электроэнергии, вырабатываемой за счёт некоторых видов возобновляемых источников энергии

Вид Производство э/э, млрд. кВт ч

генерации 2009 2015 2020 2030 2040 2050

Ветроэнергетика 0.004 1.35 18.9 45.9 64.8 81

Малые ГЭС 3.3 4.5 10 15 20 25

Солнечная энергетика 0.65 2.6 8.06 14.3 21.32

Итого 3.30 6.5 31.5 68.96 99.1 127.3

2009

2015

^ Ветряная энергетика Биотопливо Приливная н волновая

2020 2030 2040 2050 Период,

■ Малые ГЭС год ^ Геотермальная энергетика

■ Солнечная энергетика

Рисунок 1.3 - Мощность электростанций на основе ВИЭ в России

В настоящее время Россия, к сожалению, существенно отстаёт по всем направлениям использования источников альтернативной энергии. Вклад нетрадиционных источников энергии в энергобаланс страны - 2,25 ГВт, что составляет меньше 1% [11, 16 -19], в то время как в мире в 2011 году электростанциями, работающими на базе ВИЭ, было произведено 390 ГВт электроэнергии [20].

Принимая во внимание современные масштабы добычи органического топлива, развитую централизованную систему электроснабжения, вряд ли следует ожидать, что нетрадиционные источники энергии смогут в ближайшем будущем составить серьёзную конкуренцию источникам традиционным. Однако, учитывая, что: - централизованные системы энергообеспечения страны охватывают только около 30% её территории, и около 20 миллионов человек в стране проживают вне этой системы [3, 11, 12, 16], в том числе и в промышлен-но развитых районах России;

- около 50% регионов страны испытывают дефицит энергии и нуждаются в завозе топлива, а также требования к экологической безопасности, особенно в местах массового отдыха населения, развитие альтернативной энергетики, - задача далеко не второго плана, требующая реализации политики стимулирования ВИЭ на основе комплекса мер, установленных в законодательном порядке [15, 19, 21].

Таким образом, подводя итоги развития альтернативной энергетики в мире и России, можно сделать следующие выводы:

- учитывая такие факторы, как исчерпание доступных запасов углеводородов с одной стороны и освоение новых энергетических технологий с другой, можно с уверенностью говорить о перспективах развития производства электроэнергии, основанного на использовании альтернативных видах топлива;

- наиболее интенсивно развивающимися направлениями являются использование энергии ветра, воды (в первую очередь малых ГЭС) и биомассы. Успехи последних лет в сфере теории и технологии производства солнечных батарей позволяют не только добавить в этот ряд фотоэлектрические станции, но и вывести их в число лидеров;

- применение источников альтернативной энергии, на данный момент времени, возможно, более дорогих, по сравнению с традиционными, может оказаться вне конкуренции по экологическим причинами, социальным или в качестве резервных, например, при особых требованиях к энергобезопасности объектов электроснабжения;

- успешное и интенсивное развитие альтернативной энергетики предполагает наличие не только политической воли руководства страны [2, 15, 19, 21], создания благоприятных экономических условий, но и инвестиций в науку, образование, новые технологии, производство и обслуживание соответствующих средств генерации энергии.

1.2 Использование энергии ветра для генерации электроэнергии

Способ использования энергии ветра для генерации электроэнергии, как показали исследования, выполненные в разделе 1.1, является в настоящее время одним из наиболее перспективных. Суммарная мощность ветроэнергетических станций (ВЭС) постоянно растёт (рисунки 1.1 - 1.3), растёт и доля электроэнергии, получаемая с их помощью [22 - 24]. Мощность всех установленных в мире к концу 2011 года ВЭС составляет 238 ГВт. С их помощью вырабатывается 2,5% электроэнергии. Естественно, что с каждым годом увеличиваются объёмы производства ветроэнергетических установок, повышается надёжность, улучшаются эксплуатационные характеристики, снижается их стоимость.

Начало теории ветряного двигателя восходит к середине 19-го века [25] и связано с именами шотландского инженера У. Д. М. Ренкина [26], английского инженера У. Фруда [27, 28]. В первой половине 20-го века исследования были продолжены английским инженером Ф. Ланчестером [29], немецкими учёными А. Бетцем [30] и Л. Прандтлем [31] и русскими учёными Н. Е. Жуковским [32], Г. X. Сабининым, Н.В. Красовским, А.Г. Уфимцевым, В.П. Ветчинкиным, Е.М. Фатеевым [32 - 37] и многими другими.

В настоящее время исследованиям в области ветроэнергетики посвящены многочисленные научные работы учёных России, Украины, Белоруссии [38 - 54], в числе которых особое место занимают разработки П.П. Безрукова [11 - 13, 43], В.Г. Николаева [44], Воронина С.М. [45] и некоторых других. Деятельность более 30 научных организаций России [43] связана с возобновляемыми источниками энергии, а такие предприятия, как ООО "Ветро Свет", ООО "СКБ Искра", ООО "ГРЦ-Вертикаль", ООО "Сапсан-Энергия", ЗАО "Ветроэнергетическая компания", "ЛМВ Ветроэнергетика", ЗАО "Агрегат-Привод", НПП "ЭнергоЭкологические Системы", Возобновляемые источники энергии ЮСтай, ООО "Ев-роСтандартСервис", ООО "Стройинжсервис", являются непосредственно производителям ветроэнергетических установок.

Анализ литературных источников позволяет определить следующие основные направления исследований в области ветроэнергетики:

- расчёт мощности ветра в зависимости от его скорости, высоты и профиля местности;

- определение скорости ветра в зависимости от географического положения ВЭУ;

- конструкции и особенности ВЭУ;

- экономическая эффективность.

Формула для расчёта мощности ветродвигателя (Вт), включающего в себя ветроколесо, редуктор и генератор, имеет вид [30, 37 - 42], [52 - 54]:

где р - плотность воздуха, кг/м3;

S - площадь ометаемая ветроколесом, м2;

Ср - коэффициент использования мощности (определяется конструкцией вет); т[г, г|р - коэффициенты полезного действия генератора и редуктора.

Для определения энергетической характеристики стационарного ветрового потока (удельная мощность, Вт/м2) используют следующее выражение:

Удельная мощность ветрового потока (1.2) в отличие от мощности ветродвигателя (1.1) не зависит от способа преобразования энергии ветра. Её значение определяется только скоростью ветра и плотностью воздуха, то есть географическим положением и высотой установки ветродвигателя.

В выражениях (1.1) и (1.2) скорость ветра, даже в заданной точке местности, - величина случайная. Её расчёт осуществляется путём создания вероятностного описания случайного процесса изменения скорости ветра на заданном интервале

Р = 0.5р.5 3СрЛгП

p'lr'lpj

(1.1)

Руд=0.5рУ3.

(1.2)

времени посредством разбиения его на временные отрезки, в пределах которых скорость ветра можно считать постоянной [43, 45].

Измерение скорости ветра на данной территории постоянно осуществляется на метеостанциях. Однако чисто механический перенос измеренных на метеостанции значений в заданную точку местности, в которой расположена эта метеостанция нельзя считать правомерным, так как результат измерений зависит от рельефных и ландшафтных характеристик местности и высоты измерений [56]. Связь между приведённой к конкретной местности и измеренной на метеостанции скоростью ветра определяется соотношением:

V;

V = ° V упр ~ у ' Л-ф

где Ко - коэффициент открытости по классификации Милевского;

Кф - коэффициент учитывающий фактическую открытость местности [43,57,58]. Зависимость скорости от высоты определяется известным соотношением [39,43, 58 и др.]:

(1.3)

В выражении (1.3) скорость ветра Уо на высоте флюгера Ьо, VI на высоте оси ротора Ьь к - коэффициент, ориентировочное значение которого 0.14 - 0.2. В различных источниках предлагаются разные методы определения коэффициента к в зависимости от характеристики ландшафта местности [34, 54, 58], скорости ветра [43].

Характеристики ветровой энергии в различных географических регионах страны систематизированы. Составлены карты ветров России [59, 60]. Существуют справочники, содержащие информацию о скорости ветра в регионах России [13]. На основе данных, приведённых в [13, 59, 60] и других источниках, можно

ориентировочно оценить энергетический потенциал энергии ветра в заданной географической точке местности.

Классификация установок ветроэнергетических устанавливается ГОСТ Р 51990-2002. Согласно [61, 62 и др.] существующие системы ветродвигателей по схеме устройства ветроколеса и его положению в потоке ветра разделяются на три класса:

- ветродвигатели с вертикально расположенной плоскостью вращения ветроколеса, ось ветроколеса параллельна потоку ветра (такие ветродвигатели называются крыльчатыми);

- ветродвигатели с вертикальной осью вращения ветроколеса;

- ветродвигатели, работающие по принципу водяного мельничного колеса и называемые барабанными, ось вращения горизонтальна и перпендикулярна направлению ветра.

Наиболее распространёнными в Европе и мире являются ветродвигатели первого класса. Коэффициент использования мощности Ср (1.1) которых имеет наибольшее значение - 0.593 [25, 30, 32, 42,41], на практике обычно 0.4 - 0.45.

Коэффициент использования мощности ветродвигателей второго класса равен -0.22. Однако этот класс ветродвигателей способен работать при скоростях ветра от 1.5 м/с. Для ветродвигателей первого класса скорость ветра должна составлять 3 м/с и выше.

Ветродвигатели третьего класса наименее эффективны и широкого практического применения не имеют.

Основными характеристиками определяющими экономическую эффективность электрогенерирующих комплексов, в том числе и ВЭУ [64-69], являются приведённые годовые затраты 3 на 1 кВт установленной мощности, руб/кВт, и себестоимость Сэл 1-го кВт ч электроэнергии, руб/кВт ч.

Существуют и другие показатели экономической эффективности ВЭУ. Так в работах [11, 63] Безруковым П.П. был предложен коэффициент экономической эффективности Кэн.Эф, позволяющий выполнить сравнение энергии, выработанной электростанцией за весь срок её службы, с энергией, затраченной на её изготовле-

ние, сооружение, транспортировку и эксплуатацию. Для возобновляемых источников Кэаэф больше единицы, а для систем перерабатывающих нефтепродукты и ядерную энергию меньше единицы. Это происходит за счёт того, что в установках, основанных на возобновляемых источниках, отсутствую затраты на топливо.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Телегин, Валерий Викторович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года» от 13 ноября 2009 года №1715-р.

2. Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26 марта 2003 г. №35-Ф3 с поправками от 6.12.2011 г.

3. Белогорьев, A.M. Тренды и сценарии развития мировой энергетики в первой половине XXI века / A.M. Белогорьев, В.В. Бушуев, А.И. Громов, Н.К. Кури-чев, A.M. Мастепанов, А.А. Троицкий; под ред. В.В. Бушуева. - М.: ИД «ЭНЕРГИЯ», 2011.-68 с.

4. Бушуев, В.В. Российская электроэнергетика - 2050 в контексте инновационного развития / В.В Бушуев., Н.К. Куричев, В.В. Тиматков, А.А. Троицкий. -М.: ЗАО «ГУ ИЭС», 2011. - 76 с.

5. The European wind energy association. Wind in power: 2009 European statistics, February 2010. - 9 p.

6. The European wind energy association. Wind in power: 2009 European statistics, February 2011. - 11 p.

7. The European wind energy association. Wind in power: 2009 European statistics, February 2012. - 11 p.

8. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century: renewables 2010 global status report, 2010. - 80 p.

9. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century: renewables 2011 global status report, 2011. - 116 p.

10. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century: renewables 2012 global status report, 2012. - 172 p.

11. Безруких, П.П. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / П.П. Безруких, Ю.Д.Арбузов, Г.А. Борисов, В.И. Виссарионов, В.М. Евдокимов, Н.К. Малинин, Н.В. Огородов, В.Н. Пузаков, Г.И. Сидоренко, А.А. Шпак. - СПб.: Наука, 2002. - 314 с.

12. Безруких, П. П. Возобновляемая энергетика: сегодня - реальность, завтра - необходимость / П.П. Безруких. - М.: Лесная страна, 2007. - 120 с.

13. Безруких, П. П. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива (показатели по территориям) / П.П. Безруких, В.В. Дегтярёв, В.В. Елистратов, Е.С. Панцхава, Э.С. Петров, В.Н. Пуза-ков, Г.И. Сидоренко, Б.К. Тарнижевский, A.A. Шпак, A.A. Ямпольский. - М.: ИАЦ Энергия, 2007. - 272 с.

14. Лукутин, Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении: монография / Б.В. Лукутин, O.A. Суржикова., Е.Б. Шандарова. -М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

15. Распоряжение Правительства Российской Федерации «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года» от 8 января 2009 г. N 1-р.

16. Попель, О.С. Возобновляемые источники энергии: состояние и перспективы развития / О.С. Попель, В.Л. Туманов // Альтернативная энергетика и экология. - 2007. - №2 (46). - С. 135-148.

17. Аналитический обзор. Потенциал возобновляемых источников энергии в России. Существующие технологии [Электронный ресурс] // Российско-Европейский Технологический Центр, 2002. - 34 с. - Режим доступа: http://www.esco-ecosys.narod.ru/2007_4/artl03.pdf (дата обращения 9.02.2013)

18. Перспективы энергетических технологий: сценарии и стратегии до 2050 г. ОЭСР/МЭА, WWF России - М.: 2007. - 586 с.

19. Шкрадюк, И.Э. Тенденции развития возобновляемых источников энергии в России и мире / И.Э. Шкрадюк. - М.: WWF России, 2010. - 88 с.

20. Безруких, П.П. Перспективы развития возобновляемой энергетики мира. Взгляд из России [Электронный ресурс] / П.П. Безруких. - 2012. - Режим доступа: http://rawi.m/media/Materiali/Presentations/Rawi4_l 9.11.12/Bezrukikh_Rawi4_19.11. 2012.pdf (дата обращения 3.12.2012)

21. Грозовский, Г.И. Нормативно-техническое регулирование в области возобновляемых источников энергии / Г.И. Грозовский, В.А. Попов, Е.А. Полякова // Стандарты и качество. - 2010. - №10. - С. 34-41.

22. Понкратьев, П.А. Современное состояние, потенциал и перспективы развития ветроэнергетики в России / П.А. Понкратьев. - М:. РусГидро, 2011. - 22 с.

23. Сокольских, А.К. Ветроэнергетика России: вчера, сегодня и завтра / А.К. Сокольских // Информационный бюллетень по возобновляемой энергии для России и стран СНГ. - 2006. - сентябрь. - С. 12-15.

24. Медведев, А.Е. Ветроэнергетика в России: состояние, потенциал и перспективы развития / А.Е. Медведев. - М.: «ПСМ», 2012. - 10 с.

25. Окулов, B.JI. Предел Беца-Жуковского для максимального значения коэффициента использования энергии ветра/ B.JI. Окулов, Г.A.M. ван Куик // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. - 2009. - № 9 (77). - C. 106-111.

26. Rankine, W.J.M. On the mechanical principles of the action of propellers / W.J.M. Rankine // Transactions of the Institution of Naval Architects. - 1865. - Vol. 6. -P. 13-39.

27. Froude, W. On the elementary relation between pitch, slip and propulsive efficiency /W. Froude // Transactions of the Institue of Naval Architects. - 1878. - Vol. 19.-P. 47-57.

28. Froude, R.E. On the part played in propulsion by differences of fluid pressure / R.E. Froude // Transactions of the Institute of Naval Architects. - 1889. - Vol. 30. -P. 390-405.

29. Lanchester, F.W. A contribution to the theory of propulsion and the screw propeller / F.W. Lanchester // Transactions of the Institute of Naval Architects. -1915. -Vol. 57.-P. 98-116.

30. Бетц, А.И. Ветряные двигатели в свете современных исследований / А.И. Бетц // Успехи физических наук. - 1930. - Т. X. вып.2. - 26 с.

31. Prandtl, L. Vier Abhandlungen zur Hydrodynamik und Aerodynamik / L. Prandtl. - Universitatsverlag Gottingen. - 2010. - 116 p.

32. Жуковский, Н. Е. Полное собрание сочинений в 10 томах: Винты. Ветряки. Аэродинамическая труба / Н.Е. Жуковский. - Москва-Ленинград: Главная редакция авиационной литературы. - 1937. - 6 т.

33. Сабинин, Г.Х. Теория идеального ветряка / Г.Х. Сабинин // Труды ЦА-ГИ. Вып. 32. -1927. Вып. 32. - 27 с

34. Красовский, Н.В. Проблема использования энергии ветра / Н. В. Красов-ский, Г. X. Сабинин // Труды ЦАГИ. - 1923. - Вып. 2. - 94 с.

35. Красовский, Н.В. Новое крыло для русской ветряной мельницы / Н. В. Красовский, В.В. Уткин-Егоров // Труды ЦАГИ. - 1923. Вып. 4. - 13 с.

36. Курск. Краеведческий словарь-справочник / под ред. Ю.А. Бугрова. — Курск: ЮМЭКС, 1997. —409 с.

37. Фатеев, Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки / Е.М. Фатеев. - М:. ОГИЗ-СЕЛЬХОЗГИЗ, 1948. - 545 с.

38. Андрианов, В.Н. Ветроэлектрические станции / В.Н. Андрианов, Д.Н. Быстрицкий, К.П. Вашкевич, В.Р. Секторов. - М-Л:. 1960. - 320 с.

39. Ветроэнергетика / Под ред. Д. де Рензо: пер. с англ.; под ред. Я.И. Шаф-тера. - М:. Энергоатомиздат. - 1982, - 272 с.

40. Кудря, С.О. Основи конструювання енергоустановок з вщновлюваними джерелами енергп / С.О. Кудря, В.М. Головко. - Киев, 2009. - 201 с.

41. Кривцов, B.C. Неисчерпаемая энергия. Книга1: Ветроэлектрогенерато-ры / B.C. Кривцов, A.M. Олейников, А.И. Яковлев. - Харьков: «ХАИ». - 2003. -400 с.

42. Нетрадиционные источники энергии: учебно-методическое пособие для студентов высших учебных заведений специальности 43 01 03 «Электроснабжение» в 2 частях / М.М. Олешкевич. - Мн.: БНТУ. - 2007. ч.1 - 53 с.

43. Безруких, П.П. Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии: дис, на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.14.08 / Безруких Павел Павлович. -М., 2003. -268 с.

44. Николаев, В.Г. Методология ресурсного и технико-экономического обоснования использования ветроэнергетических установок: автореф. дис. на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.14.08 / Николаев Владимир Геннадьевич.-М., 2011.-33 с.

45. Воронин, С.М. Формирование автономных систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии: дис. на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.20.02 / Воронин Сергей Михайлович. - Зерноград, 2009. - 323 с.

46. Грозных, В.А. Разработка методики повышения надежности электроснабжения отдаленных поселений за счет ветроэнергетики (на примере Астраханской области): дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 / Грозных Вадим Алексеевич. - М., 2011. - 272 с.

47. Дорошин, А.Н. Исследование эффективности использования комбинированных энергокомплексов на основе возобновляемых источников энергии: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.08 / Дорошин Александр Николаевич. - М., 2011. - 20 с.

48. Аронова, Е.С. Методика обоснования параметров систем автономного электроснабжения на базе солнечных фотоэлектрических установок: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.08 / Аронова Екатерина Сергеевна. - СПб., 2010. - 19 с.

49. Сурков, М.А. Повышение энергоэффективности автономных ветродизель-ных электротехнических комплексов: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 / Сурков Михаил Александрович. - Томск, 2011. - 21 с.

50. Коновалова, Л.П. Электроснабжение децентрализованных потребителей Томской области с использованием возобновляемых источников энергии: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 / Коновалова Людмила Петровна. - Томск, 2007. - 23 с.

51. Конищев, М.А. Методика обоснования параметров и режимов работы энергокомплексов ГЭС-ВЭС: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.08 / Конищев Михаил Анатольевич. - СПб., 2010. - 19 с.

52. Янсон, Р.А. Ветроустановки: учеб. пособие по курсам «Ветроэнергетика», «Энергетика нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, «Введение в специальность» / Под ред. М.И. Осипова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 36 с.

53. Харитонов, В.П. Автономные ветроэлектрические установки / В.П. Харитонов. - М: ГНУ ВИЭСХ, 2006. - 280 с.

54. Шафтер, Я.И. Использование энергии ветра / Я.И. Шафтер. - М.: Энер-гоиздат, 1983. - 200 с.

55. ГОСТ Р 51237-98 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. - 11 с.

56. Игнатьев, С.Г. Развитие методов оценки ветроэнергетического потенциала расчёта годовой производительности ветроустановок / С.Г. Игнатьев, C.B. Киселева // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2010. - № 10 (90). - С. 49 - 72.

57. Руководящий документ «Методические указания проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов для обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок» РД 52.04.275-89.

58. Голубенко, Н.С. О зависимости скорости ветра от высоты с учётом рельефа местности [Электронный ресурс] / Н.С. Голубенко, С.И. Довгалюк, A.M. Фельдман, В.Б. Худик. - 2005. - Режим доступа: http://wind.dp.ua/download/o_zavisimosti_ skoros-ti_vetra_ot_vysoty_s_uchetom_relefa_mestnosti.doc (дата обращения 15.06.2012)

59. Карта ветров России [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://energywind.ru/katalog/recomendacii/karta-rossii (дата обращения 15.06.2012)

60. Ветер и солнце в России [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.src-vertical.com/wind_geography/wind_russia/ (дата обращения 15.06.2012)

61. ГОСТ Р 51990-2002 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Классификация. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 7 с.

62. Городов, P.B. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Р.В. Городов, В.Е. Губин, A.C. Матвеев. - 1-е изд. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 294 с.

63. Безруких, П.П. Возобновляемая энергетика - основа устойчивого развития / П.П. Безруких // бюллетень Центра экологической политики России "НА ПУТИ К УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ РОССИИ". - 2007. - № 40. - С. 16-19.

64. Суржикова, О. А. Формирование оптимальной структуры источников электрической энергии для территориально удаленных районов: дис. на соискание ученой степени канд. эконом, наук: 08.00.05 / Суржикова Ольга Анатольевна. -Томск, 2010.-173 с.

65. Мамедов, Д.А. Организационно-экономический механизм развития нетрадиционной энергетики в северных районах Дальнего Востока: автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. эконом, наук: 08.00.05 / Мамедов Джамал Алигейдарович. - Хабаровск, 2005. - 22 с.

66. Беккер, Н. А. Оценка экономической эффективности использования возобновляемых источников энергии на примере ветроэнергетики Германии: дисс. на соискание ученой степени канд. эконом, наук: 08.00.14 / Беккер Наталья Арнгольтовна. - М., 2007. - 127 с.

67. Водянников, В.Т. Экономическая оценка энергетики АПК: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / В.Т. Водянников. - М.: ИКФ «ЭКМОС», 2002. - 304 с.

68. Нагорная, Н.В. Экономика энергетики: учеб. пособие / Н.В. Нагорная. -Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 157 с.

69. Дмитриев, А. Н. Руководство по оценке эффективности инвестиций энергосберегающие мероприятия / А. Н. Дмитриев, И. Н. Ковалев, Ю. А. Табунщиков, Н. В. Шилкин. - М.:АВОК-ПРЕСС, 2005. - 120 с.

70. Ветровые электростанции [Электронный ресурс] // Энергобаланс. — 2010. - Режим доступа: http://www.energybalance.ru/vetrovie-elektrostantsii/vse-stranitsi.html (дата обращения 15.06.2012)

71. Khatri, D. Economics of taller wind towers [Электронный ресурс] / Dilip Khatri // Renewable Energy World North America Magazine. - 2010. - Режим доступа: http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2010/02/economics-of-taller-wind-towers (дата обращения: 05.01.2013).

72. Телегин, В.В. Системы автономного энергоснабжения на базе технологий альтернативной энергетик / В.В. Телегин, А.Н. Шпиганович // Электрика. Ежемесячный научный, производственно-технический и информационно-аналитический журнал. - 2012. - №2. - С. 17 - 20.

73. Шпиганович, А.Н. Энергосбережение с использованием автономных источников на базе технологий альтернативной энергетики / А.Н. Шпиганович А.Н.,

B.В. Телегин // Вести высших учебных заведений Черноземья. -2011. - №4 (26). -

C. 16-21.

74. Возобновляемые источники энергии [Электронный ресурс] // Энергия будущего. - Режим доступа: http://www.pomreke.ru/energy-future/energy source.php? menu_id=2 (дата обращения 05.01.2013)

75. Фотовольтаика [Электронный ресурс]// Solar Energy System. - Режим доступа: http://www.solarenergy.sk/ru/category/cl61 (дата обращения 05.01.2013)

76. Виссарионов, В.И. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов / Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 317 с.

77. Алфёров, Ж.И. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики / Ж.И. Алфёров, В.М. Андреев, В.Д. Румянцев // Физика и техника полупроводников. - 2004. - том 38, вып. 8. - С. 937 - 948.

78. Андреев, В. М. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения / В.М. Андреев, В.А. Грилихес, В.Д. Румянцев. - JL: Наука, 1989.-310 с.

79. Мейтин, М. Фотовольтика - материалы, технологии, перспективы / М. Мейтин // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2000. - № 6. - С. 40 - 46.

80. Раушенбех, Г. Справочник по проектированию солнечных батарей / Г. Раушенбех. - Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 360 с.

81. ГОСТ Р 51594-2000 Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 16 с.

82. Варфоломеев, С. Биотопливо и фотоэлектричество - российские перспективы / С. Варфоломеев, О. Шевалевский // The Chemical Journal. - 2010. -№10-С. 38-41.

83. Россия и Украина. Обзор рынка фотовольтаики [Электронный ресурс] // Информационно-аналитическое агентство Cleandex. - 2011. - 35 с. - Режим доступа: http://www.cleandex.ru/analytic/2012/05/10/solar-energy-market (дата обращения 05.01.2013)

84. Бутузов, В.В. Расчётные значения интенсивности солнечной радиации для проектирования гелиоустановок /В.В. Бутузов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2009. - № 11 (79) - С. 75 - 80.

85. Бахарев, Д.В. О нормировании и расчёте инсоляции [Текст], Д.В. Баха-рев, JI.H. Орлова // Светотехника. 2006. № 1. с. 18-27.

86. Михайлов, Л.П. Малая гидроэнергетика / Л.П. Михайлов, Б. Н. Фельдман, Т. К. Марканова и др.; под ред. Л.П. Михайлова. - М.: Энергоатомиздат, 1989.- 179 с.

87. Четошникова, Л.М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Л.М. Четошникова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. - 69 с.

88. Кажинский, Б.Б. Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности / Б.Б. Кажинский. - М.: Госпланиздат, 1950. - 74 с.

89. Лукутин, Б.В. Возобновляемые источники электроэнергии: учебное пособие / Б.В. Лукутин. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008.- 187 с.

90. Свит, П.П. Разработка микро-ГЭС с асинхронными генераторами для сельскохозяйственных потребителей: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.20.02 / Свит Павел Петрович. - Барнаул. - 2007. - 246 с.

91. Десять крупнейших ГЭС России [Электронный ресурс] // Комсомольская правда. - 2012. - Режим доступа: http://www.kp.ru/daily/25963/2902571/ (дата обращения 15.07.2012)

92. ГОСТ Р 51238-98 Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. - 7 с.

93. Картанбаев, Б.А. Руководство по строительству и эксплуатации микро гидроэлектростанций (микро ГЭС) / Б.А. Картанбаев, К.А. Жумадилов, A.A. За-зульский. - Б.: «ДЭМИ», 2011. - 57 с.

94. Шпильрайн, Э.Э. Проблемы и перспективы возобновляемой энергии в России [Электронный ресурс] / Э.Э. Шпильрайн. - Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/ Tech_stat/stat_shablon.php?id=446 (дата обращения 15.07.2012)

95. Зацепин, Е.П. Перспективы развития распределённой генерации с использованием мини-ГЭС в Центральном Черноземье / Е.П. Зацепин, А.Б Косолапое // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2011. - №2(24). - С. 3-5.

96. Малая гидроэнергетика и её роль в оптимизации топливно-энергетического баланса стран Центральной Азии [Электронный ресурс] // Евразийский банк развития. - Режим доступа: http://www.unece.org/fileadmin/DAM/energy/se/pp/eneff7

IEEForumDushanbeSept201 l/d2/2b.4_Sarsembekov.pdf (дата обращения 16.07.2012)

97. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года / Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 22 февраля 2008 г. № 215-р.

98. Ларин, В. Состояние и перспективы применения возобновляемых источников энергии в России / В. Ларин. - М., 2006. - 94 с.

99. Домбровский, В.В. Разработка и исследование имитационной модели малой ГЭС для решения комплекса задач управления: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.01 / Домбровский Владислав Владиславович. -М., 2004. - 13 с.

100. Барков, К.В. Анализ и методика оценки параметров малых ГЭС: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.08 / Барков Константин Владимирович. - СПб., 2005. - 172 с.

101. Кузьмин, P.B. Автономная система энергообеспечения на основе мик-роГЭС: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.09.03 / Кузьмин Роман Вячеславович. - Комсомольск-на-Амуре, 2006. - 10 с.

102. Тарасов, A.B. Обоснование параметров проточной части гидроагрегатов малых низконапорных гидроэлектростанций: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.04.13 / Тарасов Алексей Вячеславович. - СПб., 2010. - 8 с.

103. Хузмиев, И.К. Малая гидроэнергетика для энергоснабжения отдалённых территорий на примере горных районов Республики Северная Осетия-Алания / И.К. Хузмиев // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2010. - №1. - 7 с.

104. Липкин, В. И. Микрогидроэлектростанции: пособие по применению / В. И. Липкин, Э. С. Богомбаев. - Б., 2007. - 30 с.

105. Пантелеев, В. П. Энергообеспечение жилищного комплекса от альтернативных источников энергии: Справочно-методическое пособие / В.П. Пантелеев, И. А. Аккозиев, И. И. Галанина, Д. Сулайманова. - Бишкек: Изд-во КРСУ, 2009.-212 с.

106. Голицин, М.В. Альтернативные энергоносители / М.В. Голицин, Н.В. Пронина; отв. ред. Г.С. Голицин. - М.: Наука, 2004. - 159 с.

107. Губин, Ф.Ф. Гидроэлектрические станции: учебник для студентов высших учебных заведений / H.H. Аршеневский, Ф.Ф. Губкин, М.Ф. Губин и др.; под ред. Ф.Ф. Губина и Г.И. Кривченко. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергия. - 1980. - 368 с.

108. Мартынов, A.C. Эффективность использования ВИЭ, местных видов топлива и вторичных энергоресурсов в России: Консолидированный обзор [Электронный ресурс] / A.C. Мартынов, В.В. Семикашев. - 2011. - 54 с. - Режим доступа: http://solex-un.ru/sites/solex-un/fíles/energo_review/konsolidirovannyy_ ob-zor_effektivnost_ispolzovaniya_vie_mestnyh_vidov_topliva_i_vtorichnyh_energoresur sov_v_regionah_rossii.pdf (дата обращения 01.08.2012)

109. Безруких, П.П. Экономика и возможные масштабы развития нетрадиционных возобновляемых источников энергии // Материалы тридцатого заседания открытого семинара «Экономические проблемы энергетического комплекса» от 26 марта 2002 года М.: ИНП РАН, 2002. - 78 с.

110. Исмоилов, Ф.О. Комплексное использование возобновляемых источников энергии для электроснабжения автономных потребителей республики Таджикистана: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.08 / Исмоилов Фирдавс Олимшоевич. - М., 2012. - 19 с.

111. Андрижиевский, A.A. Энергоснабжение и энергетический менеджмент / A.A. Андрижиевский, В.И. Володин. - Минск: Высш. шк., 2005. - 294 с.

112. Freris L Renewable Energy in Power Systems / Leon Freris, David Infield.

- A John Wiley & Sons, Ltd, Publication, 2008. - 284 c.

113. Лукутин, Б.В. Эффективность применения малых ветро- и гидроэлектростанций в децентрализованных зонах электроснабжения / Б.В. Лукутин, С.Г. Обухов, М.И. Яворский // Солнце, ветер, биогаз! Альтернативные источники энергии: экологичность и безопасность. Проблемы, перспективы, производители.

- Барнаул: изд-во Фонда «Алтай - 21 век», 2005. - С. 34-37.

114. Хошнау, З.П.Х. Автономные системы электроснабжения на основе энергоэффективных ветро-дизельных электростанций: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.02 / Хошнау Зана Пешанг Халил. - Томск, 2012. - 20 с.

115. Жуматова, A.A. Проблема использования возобновляемых источников энергии для системы тягового электроснабжения: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.14.02 / Жуматова Асель Акановна. - М., 2010. - 11 с.

116. Прищепов, С. К. Проектирование экологических систем электроснабжения / С. К. Прищепов, И. Р. Зинатуллин, О. И. Берг // Известия Томского политехнического университета, 2011. - Т. 319, № 4. - С. 64 - 68.

117. Григораш, О.В. Выбор оптимальной структуры системы автономного электроснабжения / О.В. Григораш, С.А. Симоненко, A.M. Передистый и др. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007. - №8. — С. 31-33.

118. Соснина, E.H. Методика выбора оптимального сочетания возобновляемых источников энергии для локальных энергосистем / E.H. Соснина, A.B. Шалухо // Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева, 2012. - № 3(96). - С. 215 -220.

119. Велькин, В.И. Разработка математической модели и программы для расчёта кластера ВИЭ [Электронный ресурс]/ В.И. Велькин, М.И. Логинов, Е.В. Чернобай // Материалы участников 6-ой Международной научно-технической интернет-конференции «Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике», 1-30 ноября 2012 г. - Режим доступа: http://www.msa.pstu.ru (дата обращения 25.01.2013)

120. Гулия, Н.В. Накопители энергии / Н.В. Гулия. - М.: Наука, 1980. - 151 с.

121. Бут, Д.А. Накопители энергии: учебное пособие для вузов / Д.А. Бут, Б.Л. Алиевский, С.Р. Мизюрин, П.В. Васюкевич. -М.: Энергоатомиздат, 1991- 400с.

122. Технологии аккумулирования энергии в системах автономного электроснабжения [Электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.solarhome.ru/ru/basics/ batteriesfaatteries_for_alten.htm (дата обращения 21.12.2012)

123. Просвирнов, А. А. Новая жизнь центрифуги или аккумулирование энергии / А. А. Просвирнов, В. Н. Нуждин // Атомная стратегия XXI века. 2007, №27. - С. 24 - 25.

124. Телегин, В.В. Компьютерное моделирование эффективности использования систем альтернативной энергетики/ В.В. Телегин // Естественные и технические науки. 2012, №5(61). - С. 309 - 312.

125. Гокоев, Т.М. Исследование методов и разработка алгоритмов автоматизированного проектирования автономных систем энергообеспечения: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.12 / Гокоев Тамерлан Маратович. - Владикавказ, 2011. - 194 с.

126. Кремер, Н.Ш. Теория вероятности и математическая статистика: учебник для студентов вузов, обучающихся по экономическим специальностям / Н.Ш. Кремер. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2010. - 551 с.

127. Кибзун, А.И. Теория вероятности и математическая статистика. Базовый курс с примерами и задачами / А.И. Кибзун, Е.Р. Горяйнова, A.B. Наумов, А.Н. Сиротин // Учеб. пособие. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, - 224 с.

128. Антонов, A.B. Системный анализ. Учеб. для вузов / A.B. Антонов. - М.: Высш. ШК., 2004. - 454 с.

129. Чернышев, В.Н. Теория систем и системный анализ : учеб. пособие / В.Н. Чернышов, А.В. Чернышов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - 96 с.

130. Симанков, В. С. Методология автоматизации этапов системного анализа сложных систем / В. С. Симанков, И. А. Шпехт // Информатика и системы управления. - 2011, №4(30). - С. 149-156.

131. Марчук, Г.И. Методы вычислительной математики / Г.И. Марчук. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1980. - 536 с.

132. Васильев, Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач / Ф.П. Васильев. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1980. - 520 с.

133. Карманов, В.Г. Математическое программирование: Уче. пособие. — 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1986.-288 с.

134. Федоренко, Р.П. Приближённое решение задач оптимального управления / Р.П. Федоренко. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1978.-488 с.

135. Телегин, В. В К вопросу об оценке электроэнергетического потенциала возобновляемых источников энергии в заданной местности/ В. В. Телегин // Общество, современная наука и образование: проблемы и перспективы: сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции 30 ноября 2012 г.: в 10 частях. Часть 7; М-во обр. и науки РФ. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», - 2012. - С. 115-116.

136. Свид. 2012660892 Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Технологии альтернативной энергетики (ТАЭ) / В.В. Телегин; заявитель и правообладатель Телегин Валерий Викторович (RU). - №2012660892; заявл. 22.10.12; опубл. 30.11.12, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

137. Кельтон, В. Имитационное моделирование. Классика CS /В. Кельтон, A. Jloy. 3-е изд. - СПб.: Киев:, Издательская группа BHV, 2004. - 847 с.

138. Кудрявцев, Е. М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. - М.: ДМК Пресс, 2004. - 320 с.

139. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука / Р. Шеннон. -М.: Изд-во «МИР», 1978.-418 с.

140. Мауо, J. Microsoft Visual Studio 2010: A Beginner's Guide / Joe Mayo. -Ms Graw Hill, 2010. - 425 p.

141. Snell, M. Microsoft Visual Studio 2010 unleashed / Mike Snell, Lars Powers. SAMS, 2011. - 1196 p.

142. Ritchie, P. Refactoring with Microsoft Visual Studio 2010 / Peter Ritchie. Published by Packt Publishing Ltd., 2010. - 535 p.

143. Телегин, В. В. Баланс мощности в системе электроснабжения потребителей с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) / В. В. Телегин // Актуальные направления научных исследований xxi века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» - 2013 г. - № 1 (1) -С.141-144.

144. Зацепина, В.И. Электроснабжение потребителей с использованием возобновляемых источников энергии / В.И. Зацепина, Е.П. Зацепин, В. В. Телегин // Вести высших учебных заведений Черноземья. Научно-технический и производственный журнал. - Липецк: ЛГТУ, 2013. - №2 - С.33-35

145. Беляков, П. Ю. ВЭУ с вертикальной осью вращения: сравнительная оценка технических решений и перспективы развития [Электронный ресурс] / П.Ю. Беляков - Режим доступа: http://energyland.info/analitic-show-52412 / (дата обращения 23.12.2012)

146. ГОСТ 4.425-86 Система показателей качества продукции. Турбины гидравлические. Номенклатура показателей. -М.: Издательство стандартов, 1986. - 14 с.

147. ГОСТ 23956-80 Турбины гидравлические. Термины и определения. -М.: Стандартинформ, 2005. - 13 с.

148. Справочник по гидротурбинам: Справочник / В. Б. Андреев, Г. А. Бро-новский, И. С. Веремеенко и др.; под общ. ред. H. Н. Ковалева. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1984.-496 с.

149. Кривченко, Г. И. Гидравлические машины: Турбины и насосы. Учебник для вузов. / Г. И. Кривченко - М.: Энергия, 1978. - 320с.

150. Денисов, И. П. Основы использования водной энергии. / И. П. Денисов - М.: Энергия, 1974. - 135 с.

151. К вопросу о методике расчета проточной части осевых гидротурбин гидроэнергетических установок малой мощности /В. М. Иванов, В. Н. Юренков, Т. Ю. Иванова, Е. П. Жданов, Г.О. Клейн // Ползуновский вестник. - 2010. - №4/2 - С. 61-69.

152. Методика расчёта проточной части осевой гидротурбины новой оригинальной конструкции/ В. М. Иванов, Т. Ю. Иванова, Е. П. Жданов, Г. О. Клейн, В. И. Юренков // Ползуновский вестник - 2009. - №4 - С. 253 - 259.

153. Блинов, Б. С. Гирляндная ГЭС / Б. С. Блинов - M-JI.: Государственное энергетическое издательство, 1963. - 63 с.

154. Телегин, В. В Математическое моделирование автономного энергетического комплекса на базе технологий альтернативной энергетики / В. В. Телегин // Образование, наука, производство и управление" (сборник научных и научно-методических докладов всероссийской научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов с международным участием). - Старый Оскол: СТИ НИТУ «МИСиС» - 2012. - Т.2. - С. 265-269

155. Телегин, В. В Критерии оптимизации системы автономного электроснабжения с использованием технологий возобновляемой энергетики / В. В. Телегин // Спецпроект: анал!з наукових дослщжень : матер1али VIII М1жнар. наук.-практ. конф., 30-31 трав. 2013 р. : у 6 т. - Дншропетровськ : БшаК. О. - 2013. - Т. 3 : HayKOBi дослщження в техшчних галузях. - С.66-70.

156. Телегин, В. В Оптимизация структуры и параметров автономных элек-трогенерирующих комплексов / В. В. Телегин // Научный журнал "Фундаментальные исследования" - Пенза: ИД «Академия Естествознания» - 2013. - № 8(2) -С. 312-317.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Характеристики возобновляемых ресурсов Липецкой области

Таблица А.1 - Среднемесячная скорость ветра на высоте 10 метров над поверхностью земли (м/с)

Район наблюдений Месяц наблюдений

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

г.Липецк, Липецкий р-он 4.40 4.64 4.56 4.13 3.95 3.76 3.45 3.71 3.76 4.07 4.45 4.70

г. Елец, Елецкий р-он 4.21 4.23 4.01 3.75 3.66 3.35 3.19 3.32 3.62 3.83 3.86 4.01

г.Грязи, Грязинский р-он 4.88 5.07 4.82 4.42 4.26 3.89 3.50 3.60 3.99 4.38 4.55 4.71

г. Данков, Данковский р-он 4.86 4.98 4.82 4.40 4.26 3.86 3.47 3.55 3.99 4.38 4.55 4.68

г. Лебедянь, Лебедянский р-он 4.86 4.98 4.82 4.40 4.26 3.86 3.47 3.55 3.99 4.38 4.55 4.68

г. Усмань, Усманский р-он 4.88 5.07 4.82 4.42 4.26 3.89 3.50 3.60 3.99 4.38 4.55 4.71

г. Чаплыгин, Чаплыгинский р-он 4.86 4.98 4.82 4.40 4.26 3.86 3.47 3.55 3.99 4.38 4.55 4.68

г. Задонск, Задонский р-он 4.21 4.23 4.01 3.75 3.66 3.35 3.19 3.32 3.62 3.83 3.86 4.01

п. Добринка, Добринкский р-он 5.15 5.42 5.12 4.67 4.50 4.12 3.62 3.72 4.12 4.57 4.80 4.98

п. Лев Толстой, Лев-Толстовский р-он 4.86 4.98 4.82 4.40 4.26 3.86 3.47 3.55 3.99 4.38 4.55 4.68

с. Тербуны, Тербунский р-он 4.21 4.23 4.01 3.75 3.66 3.35 3.19 3.32 3.62 3.83 3.86 4.01

с. Хлебное, Хлевенский р-он 4.88 5.07 4.82 4.42 4.26 3.89 3.50 3.60 3.99 4.38 4.55 4.71

с. Боринское, Липецкий р-он 4.88 5.07 4.82 4.42 4.26 3.89 3.50 3.60 3.99 4.38 4.55 4.71

с. Долгоруково, Долгоруковский р-он 4.21 4.23 4.01 3.75 3.66 3.35 3.19 3.32 3.62 3.83 3.86 4.01

с. Доброе, Добровский р-он 4.88 5.07 4.82 4.42 4.26 3.89 3.50 3.60 3.99 4.38 4.55 4.71

с. Становое, Становлянский р-он 4.21 4.23 4.01 3.75 3.66 3.35 3.19 3.32 3.62 3.83 3.86 4.01

с. Кривополянье, Чаплыгинский р-он 4.86 4.98 4.82 4.40 4.26 3.86 3.47 3.55 3.99 4.38 4.55 4.68

Таблица А.2 - Изменение средней скорости ветра в Лебедянском районе в течение суток

Месяц Время суток

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00

Январь 5.75 5.65 4.8 3.91 4.9 5.92 5.88 5.81

Февраль 5.92 5.76 4.13 3.75 4.75 6.19 6.28 6.08

Март 5.53 4.96 3.42 4.3 4.91 5.73 6.09 5.82

Апрель 5.09 3.96 3.28 4.76 4.88 5.01 5.52 5.45

Май 5.01 3.09 3.62 4.91 4.87 4.8 5.43 5.35

Июнь 4.57 2.43 3.64 4.47 4.44 4.38 4.99 4.98

Июль 4.41 2.33 3.47 4.22 4.23 4.19 4.75 4.72

Август 4.58 2.8 3.21 4.3 4.45 4.49 4.94 4.8

Сентябрь 4.67 3.65 3.08 4.91 4.98 4.98 5.33 5.07

Октябрь 5.03 4.61 3.28 4.38 4.93 5.48 5.72 5.38

Ноябрь 5.2 5.05 4.13 3.79 4.5 5.4 5.53 5.4

Декабрь 5.45 5.41 4.73 3.71 4.74 5.62 5.57 5.5

Таблица А.З - Среднемесячная полная инсоляция на горизонтальную поверхность (кВт/м2/день)

Район наблюдений Месяц наблюдений

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

г.Липецк, Липецкий р-он 0.97 1.90 3.22 3.87 5.16 5.21 5.11 4.49 2.94 1.70 1.00 0.71

г. Елец, Елецкий р-он 0.97 1.90 3.22 3.87 5.16 5.21 5.11 4.49 2.94 1.70 1.00 0.71

г.Грязи, Грязинский р-он 0.9721 1.9028 3.2245 3.8745 5.1642 5.2131 5.1103 4.4948 2.9440 1.7043 1.0048 0.7101

г. Данков, Данковский р-он 0.89 1.82 3.18 3.82 5.16 5.12 5.05 4.38 2.82 1.59 0.93 0.66

г. Лебедянь, Лебедянский р-он 0.8936 1.8219 3.1802 3.8233 5.1615 5.1216 5.0544 4.3827 2.8223 1.5901 0.9327 0.6616

г. Усмань, Усманский р-он 0.9734 1.9044 3.2241 3.8738 5.1608 5.2125 5.1114 4.4927 2.9436 1.7044 1.0013 0.7132

г. Чаплыгин, Чаплыгинский р-он 0.8908 1.8242 3.1839 3.8202 5.1608 5.1221 5.0548 4.3816 2.8247 1.5937 0.9348 0.6624

г. Задонск, Задонский р-он 0.9746 1.9039 3.2224 3.8706 5.1644 5.2130 5.1124 4.4900 2.9404 1.7017 1.0004 0.7120

п. Добринка, Добринкский р-он 0.96 1.91 3.29 3.97 5.16 5.31 5.24 4.53 2.99 1.73 1.03 0.72

п. Лев Толстой, Лев-Толстовский р-он 0.8916 1.8226 3.1802 3.8239 5.1617 5.1213 5.0531 4.3822 2.8231 1.5918 0.9313 0.6608

с. Тербуны, Тербунский р-он 0.9719 1.9029 3.2236 3.8711 5.1628 5.2100 5.1102 4.4917 2.9404 1.7036 1.0012 0.7123

с. Хлевное, Хлевенский р-он 0.9746 1.9007 3.2215 3.8721 5.1619 5.2107 5.1108 4.4918 2.9440 1.7011 1.0049 0.7134

с. Боринское, Липецкий р-он 0.9737 1.9011 3.2230 3.8734 5.1627 5.2124 5.1101 4.4948 2.9400 1.7037 1.0029 0.7121

с. Долгоруково, Долгоруковский р-он 0.9714 1.9014 3.2214 3.8718 5.1617 5.2118 5.1116 4.4907 2.9428 1.7005 1.0019 0.7139

с. Доброе, Добровский р-он 0.9740 1.9030 3.2202 3.8739 5.1646 5.2119 5.1149 4.4942 2.9432 1.7024 1.0004 0.7100

с. Становое, Становлянский р-он 0.9706 1.9041 3.2245 3.8711 5.1622 5.2120 5.1116 4.4936 2.9446 1.7020 1.0003 0.7112

с. Кривополянье, Чаплыгинский р-он 0.8920 1.8214 3.1833 3.8230 5.1617 5.1226 5.0542 4.3813 . 2.8208 1.5943 0.9347 0.6628