Модель оптимизации режимов работы автономных систем энергоснабжения на основе водородных технологий для нужд Арктики

Рассмотрены возможности осуществления «водородного перехода» в локальной энергетике Арктики на основе применения концепций технологий, дружественных окружающей среде и социо-технологического транзита по критерию максимизации прибыли. Актуальность работы обусловлена реформированием электроэнергетической отрасли, которое подразумевает поэтапный переход к конкурентной модели рынка, когда каждый производитель будет заинтересован в максимизации собственной прибыли и самостоятельно определять объемы производства электрической и тепловой энергии на базе современных технологий. В статье рассмотрены возможности использования водорода, получаемого на базе природного газа, в топливных элементах в системах децентрализованного электро- и теплоснабжения. Определены условия конкурентоспособности новой технологии по сравнению с централизованными системами и децентрализованными на базе мини-ТЭЦ с газотурбинными или газопоршневыми двигателями. Показано, что системы на базе топливных элементов, использующие природный газ в качестве топлива, не являются энергосберегающими технологиями, но позволяют сократить выбросы углекислого газа и других загрязнителей в окружающую среду. Массовое применение топливных элементов в децентрализованных системах энергоснабжения возможно только при снижении их стоимости менее 100 долл./кВт.

1. Хайман Д. Н. Современная микроэкономика: анализ и применение. В 2-х т. Пер. с англ. – М.: Финансы и статистика, 1992. – 384 с.

2. Меламед Л. Б., Суслов Н. И. Экономика энергетики: основы теории. – Новосибирск: Издательство СО Российской Академии наук, 2000. – 180 с.

3. Marc A. Rosen and Dr Seama Koohi-Fayegh. Cogeneration and District Energy Systems: Modelling, Analy-sis and Optimization. 2016. – Р. 344.

4. Водородная энергетика: ключевые направления развития, пересмотр планов, инвестиции А. Пашкевич – ведущий маркетолог Группы «ДЕЛОВОЙ ПРОФИЛЬ» СФЕРА. НЕФТЬ И ГАЗ. – 1/2023 (88)

5. Sekretarev U. A., Chekalina T. V., Malosemov B. V. Administration Functioning Power Generation Companies by Criterion of Maximization Profit. // Symposium of papers the 6th International Forum on Strategic Technol-ogy (IFOST-2011), Harbin University of Science and Technology. – Harbin, China, August 22-24, 2011. – Vol. 1, pр. 491-494.

6. Секретарев Ю. А. Оптимизация режимов работы генерирующей компании на базе ТЭЦ по выработке электроэнергии на основе критерия максимизации прибыли // Administration functioning power generation companies based on thermal electrical power station on maximization profit criterion. / Ю. А. Секретарев, Т. В. Мятеж (Т. В. Чекалина), Б. Н. Мошкин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2016. – № 4 (546). – С. 82-88.

7. S. F. Ghaderi, A. Azadeh, B. Pourvalikhan Nokhandan, E. Fathi Behavioral simulation and optimization of generation companies in electricity markets by fuzzy cognitive map. – Expert Systems with Applications. – Volume 39, Issue 5, April 2012. – рр. 4635-4646.

8. Макконнелл К. Р., Брю С. Л. Экономика: принципы, проблемы и политика. В 2 т.: Пер. с англ. – Москва, 1997.

9. Ziqiang Zenga, Ehsan Nasric, Abdol Chinib, Robert Riesb, Jiuping Xu. A multiple objective decision making model for energy generation portfolio under fuzzy uncertainty: Case study of large scale investorowned utilities in Florida. – Renewable Energy. – Volume 75. – March, 2015. – Pр. 224-242.

10. Alireza Fallahia, Reza Ebrahimib, S. F. Ghaderic Measuring efficiency and productivity change in power electric generation management companies by using data envelopment analysis: A case study. – Energy, Volume 36, Issue 11, November 2011. – Pр. 6398-6405.

11. Sinkov V. M., Bogoslovsky A. V. Optimization of energy systems modes. – Kyiv: Publishing House «Vishcha School», 1973. – 274 p.

12. Moshkin B. N., Sekretarev Yu. A., Chekalina T. V. Determination of the optimal electrical power of a station based on maximizing its income/ / Collection of scientific papers, ed. Dr. Tech. sciences, prof. A. I. Shalina, part II, Publishing house: NSTU, Novosibirsk, 2002.

13. Chekalina T.V. Ensuring of the generating company competitiveness at the energy market due to the assignment of the optimum states of thermal stations. // Proceedings of the 7th Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (KORUS-2003) June 28 – July 6, 2003, Ulsan, Korea, pp. 62-64.

14. Venikov V. A., Zhuravlev V. G., Filippova T. A. Optimization of modes of power plants and energy systems. M: «Energoatomizdat», 1990. – 347 p.

15. Gornshtein V. M. The most advantageous operating modes of hydroelectric power plants in energy systems. Gosenergoizdat, 1959. – 247 p.

16. Gamm A. Z., Golub I. I. Observability of electrical power systems. / Siberia energetic Institute; Rep. ed. Yu. N. Rudenko. – M.: Nauka, 1990. – 200 p.

17. Ventzel E. S. Operations research: Objectives, principles, methodology. M: Publishing House «Higher School», 2001. – 206 p.

18. Galperin V. M., Ignatiev S. M., Morgunov V. I. Microeconomics. Volume 1. – St. Petersburg: Economic School, 1997.

19. Seif Azghandi, Kenneth Mark Hopkinson, Kennard Robert Laviers. Benchmarking approach for empirical comparison of pricing models in DRMS. – The Journal of Engineering, 2016, pp. 8.

20. Christos A. Cogeneration: Technologies, Optimization and Implementation. – 2017. – Р. 360.

21. Стырикович М. А., Синяк Ю. В., Чернавский С. Я. Дальние перспективы развития энергетики. Достижения и перспективы // Энергетика. Топливо, Вып. 3. 1981.

22. Padro C. E. C., Hydrogen Basics, Los Alamos National Laboratory, First Annual International Hydrogen Energy Implementation Conference. Santa Fe, New Mexico. February 17, 2005.

23. Hydrogen as an energy carrier, Royal Belgian Academy Council of Applied Science, April 2006, www.kvab.be/downloads/CAWET/Hydrogen_energycarrier.pdf.

24. Heydorn B. Frequently asked questions about hydrogen, fuel cells and the hydrogen economy, SRI Consulting Business Intelligence, March 31, 2005. http://www.sricbi.com/consulting/briefings/FuelCellFAQ2005-03.pdf.

25. Simbeck D. Long-Term Technology Pathways to Stabilization of Greenhouse Gas Concentrations, Aspen Global Change Institute, Colorado, July 6-13, 2003.

26. The Hydrogen and Fuel Cell Investor. Table of Fuel Cell Types, www.h2fc.com/table.html. 7. Padro C.E.G., Putsche V. Survey of the Economics of Hydrogen Technologies, National Renewable Energy Laboratory, NREL/TP-570-27079, September 1999.

27. Electric Power Research Institute (EPRI). Technical Brief: 2-MW Direct Carbonate Fuel Cell Demonstration, EPRI-TB-105733, October 1995.

28. Mugerwa M. N., Blomen L. J. M. J. Fuel Cell System Economics, Fuel Cell Systems, ed/ Blomen and Mugerwa. N.Y.: Plenum Press. 1993.

29. Bohme O., Haus U., Leidlich F., Salge H., Wendt H. Process Engineering and Cost Estimation of MCFC Power Plants, 1994 Fuel Cell Seminar, Program and Abstracts.

30. Gas Research Institute (GRI). GRI/EPRI Unite to Commercialize Advanced Fuel Cells for Power Systems, February 25, 1999.

31. Jollie D. and Adamson K.-A., Fuel Cell and Hydrogen Activity: Europe and USA, FC Expo, Tokyo, Japan, Jan. 25, 2006, www.fuelcelltoday.com

32. White Paper Summary of Interviews with Stationary Fuel Cell Manufacturers, Aug. 2002, stationaryfuelcells.org/DOCUMENTS/PDFdocs/Summary_InterviewsAug2002.pdf

33. Fuel Cells. Renewable energy Policy Project, Oct. 2002, www.repp.org/hydrogen/index.html 15. Adamson K.-A., Fuel Cell Market Survey: Large Stationary Applications 2006, Oct.2, 2006, www.fuelcelltoday.com

34. Semikashev V. V. Electricity consumption and costs in a fully electrified house (foreign experience), «Electrics», No. 3, 2006.

35. Nekrasov A. S., Sinyak Yu. V. Macroregional forecast of long-term development of the fuel and energy complex of Russia // Spatial Economics, No. 1, 2005.

36. Sinyak Yu. V., Nekrasov A. S. Development of the Russian energy complex in the long term. Materials of the Open Seminar «Economic problems of the energy complex». 63rd meeting, September 27, 2005, M.: INP RAS, 2006. 19. Brodach M. M., Shilkin N. V. The use of fuel cells for energy supply of buildings, part 2, www.abok.ru/for_spec/articles .php?nid=2404&version=print.

37. FSUE MMPP SALYUT. Industrial gas turbine units, www.salut.ru/output_prom_gtu.html.

38. Водород в системах традиционной и альтернативной энергетики / [и др.]. // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 5, Ч. 1. – С. 10-44. – (Водородная экономика).

39. Волощенко Г. Н. Особенности работы высокотемпературного метан-воздушного топливного элемента // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 3, Ч. 2. – С. 10-17. – (Водородная экономика).

40. Гольцова Л. Ф. Мировое водородное движение: научные сообщества по водородной энергетике и водородному материаловедению – исторические и современные аспекты (Обзор) // Альтернативная энергетика и экология. – 2014. – № 1. – С. 198-211. – (Водородная экономика).