Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Определение экономических показателей автономного энергокомплекса на базе ГТУ, ВЭУ и электрических аккумуляторов

https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.061-072

Полный текст:

Аннотация

Цель обеспечения высокой эффективности использования природного газа, повышение надежности и качества энергоснабжения обусловливает внедрение альтернативных источников энергии и электрических аккумуляторов в классические схемы энергогенерации ГТУ. В связи с этим, объектом исследования является комбинированный автономный источник на базе газотурбинной установки, ветроэнергетической установки (ВЭУ) и накопителя энергии (НЭ). Выработка энергии на ВЭУ условно разделена на два этапа (день и ночь), днем энергия отпускается в сеть, а ночью запасается в накопителях энергии.

Целью статьи является определение экономических показателей данного варианта схемы комбинации разных по характеру генерации источников. Для определения эффективности источника была разработана математическая модель, с помощью которой рассчитываются количественные и экономические показатели. Исходные данные: суточный график электрических нагрузок, среднемесячная температура и скорость ветра, зависимость изменения электрической мощности ВЭУ от скорости ветра в относительных единицах. По представленной методике был произведен расчет количественных и экономических показателей, в котором исследовалось влияние изменения установленной мощности ВЭУ (200 кВт – 1400 кВт) на изменение экономических показателей: дисконтированные затраты, чистый дисконтированный доход, индекс доходности, внутренняя норма доходности и срок окупаемости. Годовая выработка электрической и тепловой энергии стабильна и составляет 20409 МВт*ч/год и 239970 ГДж/год, соответственно.

В публикации был произведен сравнительный анализ полученных экономических показателей. Дисконтированные затраты, несмотря на снижение установленной мощности ГТУ, возрастают по мере увеличения, установленной мощности ВЭУ и НЭ. Экономическая эффективность снижается, что отражено в увеличении срока окупаемости и снижении ЧДД. Причиной такой низкой эффективности служит высокая удельная стоимость ВЭУ и НЭ. Из полученных результатов можно сделать вывод о том, что чем меньше установленная мощность ВЭУ и соответственно НЭ, тем выше экономические показатели. На данный период времени использование такой комбинации (ГТУ, ВЭУ и НЭ) выгодно только в том случае, если доля установленной мощности ВЭУ не превышает 45% мощности ГТУ.

Об авторах

В. Ю. Игнатов
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

Игнатов Владимир Юрьевич, аспирант кафедры ТАЭ им Андрющенко А. И.

город Саратов, ул. Политехническая, 77, 410054
тел. 8 917 327 84 33



Ю. Е. Николаев
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Россия

Николаев Юрий Евгеньевич, доктор технических наук, профессор кафедры ТАЭ им Андрющенко А. И.

город Саратов, ул. Политехническая, 77, 410054



Список литературы

1. Филиппов, С.П. Распределенная генерация и устойчивое развитие регионов [Текст] / С. П. Филиппов, М.Д. Дильман, П.В. Илюшин // Теплоэнергетика. - 2019. - №12. - С.4-17.

2. Макаров, А.А. Стратегические перспективы электроэнергетики России / А.А. Макаров [и др.] // Теплоэнергетика. - 2017. - №11. - С.40-52.

3. Безруких П.П., Безруких П.П. (мл.), Грибков С.В. Ветроэнергетика: Справочно-методическое издание/ Справочно-методическое издание/Под общей редакцией П.П. Безруких. – М.: «ИнтехэнергоИздат», «Теплоэнергетика», 2014. – 304 с.

4. Ani, A. Design of a reliable hybrid (PV/Diesel) power system with energy storage in batteries for remote residential home / A. Ani // Hindawi publishing corporation journal of energy. - 2016. Vol. 2016. 16 p.

5. Gan, L. Hybrid wind–photovoltaic–diesel-battery system sizing tool development using empirical approach, life-cycle cost and performance analysis: A case study in Scotland / L. Gan, J. Shek, M. Mueller // Energy Conversion and Management. - 2015. Vol. 106. - P. 479-494.

6. Maleki, A. Optimization of grid independent diesel-based hybrid system for power generation using improved particle swarm optimization algorithm. 30th Power System Conference (PSC2015), 23-25 November 2015, Niroo Research Institute, Tehran, Iran. pp. 111-117.

7. Fodhil, F. Potential, optimization and sensitivity analysis of photovoltaic-diesel-battery hybrid energy system for rural electrification in Algeria / F. Fodhil, A. Hamidat, O. Nadjemi // Energy. - 2019. Vol.169. - P. 613-624.

8. Обухов, С.Г. Анализ режимов работы накопителей энергии в автономных гибридных электростанциях с возобновляемыми источниками энергии / С.Г. Обухов, И.А. Плотников, В.Г. Масолов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2018. - №13-15(261-263). - С.55-67.

9. Киселева, С.В. О возможности использования суперконденсаторных накопителей энергии в составе автономных ветродизельных комплексов / С.В. Киселева, А.Б. Тарасенко // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2018. - №19-21(267-269). - С.23-33.

10. Нефедкин, С.И. Автономное энергоснабжение с использованием ветроэнергетического комплекса и водородного аккумулирования энергии / С.И. Нефедкин [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2019. - №16-18 (300-302). - С.12-26.

11. Askarzadeh, A. A novel framework for optimization of a grid independent hybrid renewable energy system: A case study of Iran / A. Askarzadeh, L. Coelho // Solar energy. - 2015. - Vol. 112, - P. 383-396.

12. Makhdoomi, S. Optimizing operation of a photovoltaic/diesel generator hybrid energy system with pumped hydro storage by a modified crow search algorithm / S. Makhdoomi, A. Askarzadeh // Journal of Energy Storage. - 2020. - Vol.27, - P. 1-13.

13. Jung, W. Optimization of hybrid off-grid system consisting of renewables and Li-ion batteries / W. Jung [et al.] // Journal of Power Sources. 2020. Vol 451, pp.1-12.

14. Mohammed O., Amirat Ya., Benbousid M. Particle swarm optimization of a hybrid wind/tidal/PV/battery energy system. Application to a remote area in Bretagne, France / O. Mohammed, Ya. Amirat, M. Benbousid // Energy procadia. - 2019. - Vol. 162, - P.87-96.

15. Официальный сайт NASA. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://power.larc.nasa.gov. – (Дата обращения: 20.04.2020).

16. Официальный сайт компании «Leitwind» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.leitwind.com. – (Дата обращения: 20.04.2020.).

17. Рынок систем накопления электроэнергии в России: потенциал развития: экспертно-аналитический доклад; под редакцией Ю. Удальцова, Д. Холкина. Москва, 2018. 65 с.

18. Ветроэнергетика Красноярского края / А.В. Бастрон [и др.]. Краснояр. Гос. Аграр. Ун-т. Красноярск, 2015. 252 с.

19. Adnan Z. Amin, 2017. Renewable power generation cost in 2017. In: Adnan Z. Amin, (Ed.), IRENA Working Paper. International Renewable Energy Agency (IRENA).

20. Quinna, R. A parametric investigation into the effect of low induction rotor (LIR) wind turbines on the levelised cost of electricity for a 1 GW offshore wind farm in a North Sea wind climate / R. Quinna, G. Schepersb, B. Bulderb // Energy Procedia. 2016. – Vol. 94, - P. 164-172. doi: 10.1016/j.egypro.2016.09.213.


Для цитирования:


Игнатов В.Ю., Николаев Ю.Е. Определение экономических показателей автономного энергокомплекса на базе ГТУ, ВЭУ и электрических аккумуляторов. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2021;(4-6):61-72. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.061-072

For citation:


Ignatov V., Nikolaev Yu. Determination of economic indicators of an autonomous energy complex based on gas turbine unit, wind-driven power plant and electric accumulators. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2021;(4-6):61-72. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.04-06.061-072

Просмотров: 43


ISSN 1608-8298 (Print)