ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОНОМНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

В статье рассматривается разработанная авторами методика комплексного обоснования и оптимального выбора состава и параметров оборудования гибридного энергокомплекса (ЭК) на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и традиционных энергоресурсов. Оптимизация осуществляется по критериям энергетической и экономической эффективности. Экспериментальные исследования заключаются в численном моделировании процесса выбора состава оборудования. Для оценочных расчетов в условиях неполной исходной информации моделирование выполнено в Microsoft Excel. Для точных оптимизационных расчетов при наличии детализированной исходной информации разработана имитационная динамическая модель в среде MATLAB Simulink. Определен оптимальный состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения крановых узлов в реальном месте размещения строящегося магистрального газопровода, что позволило заместить с помощью ВИЭ 93,5 % потребляемой электроэнергии в течение года. Обоснована экономическая эффективность проекта. Разработанная методика и расчетные модели открыты для учета дополнительных условий и ограничений, исходных данных и моделей преобразователей энергии, что придает им гибкость и универсальность. Применение этих методов и рекомендаций на стадии проектирования позволит повысить конкурентоспособность и экономическую эффективность ЭК на основе ВИЭ, оптимизировать суммарные затраты на электроснабжение автономных потребителей небольшой мощности.

1. Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика. Изд. 2-е доп. – СПб.: Наука, 2013. – 308 с.

2. Толмачев В.Н., Орлов А.В., Булат В.А. Эффективное использование энергии ветра в системах автономного энергообеспечения / Под общ. ред. д.т.н. проф. А.В. Орлова / ВИТУ. – СПб., 2002. – 203 с.

3. Дорошин А.Н., Виссарионов В.И., Малинин Н.К. Многофакторный анализ эффективности энергокомплексов на основе ВИЭ в системе энергообеспечения автономного потребителя // Вестник МЭИ. 2011. № 2. C. 45–53.

4. Chen C.L., Hsieh S.C., Lee T.Y., Lu C.L. Optimal integration of wind farms to isolated wind-diesel energy system // Energy conversion and management. 2008. Vol. 49. P. 1506–1516.

5. Елистратов В.В., Федоров М.П. Автономное энергоснабжение территорий РФ энергокомплексами на основе традиционных и возобновляемых источников // Материалы второго Международного форума «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR-2014». 10–11 ноября 2014 г. / Под ред. д.т.н. О.С. Попеля и к.ф.-м.н. Д.О. Дуникова – Москва: ОИВТ РАН. 2014. – 478 с. С. 178–182.

6. Baños R., Manzano-Agugliaro F., Montoya F.G., Gil C., Alcayde A., Gómez J. Optimization methods applied to renewable and sustainable energy: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. Vol. 15. Issue 4. P. 1753–1766.

7. Cheng-Dar Yue, Chung-Sheng Chen, Yu-Chen Lee. Integration of optimal combinations of renewable energy sources into the energy supply of Wang-An Island // Renewable Energy. 2016. Vol. 86. P. 930–942.

8. Симакин В. В., Смирнов А. В., Тихонов А. В., Тюхов И. И. Современные системы автономного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Энергетик. 2013. № 3. С. 22–26.

9. Елистратов В.В., Акентьева Е.М., Кобышева Н.В., Сидоренко Г.И., Стадник В.В. Климатические факторы возобновляемых источников энергии/ под. ред. В.В. Елистратова, Н.В. Кобышевой, Г.И. Сидоренко. – СПб: Наука, 2010. – 235 с.: ил.

10. Елистратов В.В., Аронова Е.С. Моделирование работы и оптимизация параметров систем автономного электроснабжения на основе ВИЭ // Известия АН. Энергетика. 2011. № 1. C. 119–127.

11. Правила устройства электроустановок (изд. 7-е) (утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204).

12. Михайлин А.Б. Гибридная система электро-снабжения на мысе Сеть-Наволок // Академия энергетики. 2010. № 5. С. 46–56.

13. Елистратов В.В. Энергоснабжение северных регионов России и шельфа Арктики с использованием возобновляемых источников энергии // Развитие Арктики и приполярных регионов: сб. материалов Всероссийской научно-практич. конференции. – Екатеринбург: УрФУ, 2014. – 256 с. С. 205–208.

14. Elistratov V.V., Denisov R.S., Konishev M.A., Knyazhevich M. Problem of constracting wind-diesel power plants in harsh climatic conditions // Istrazivania i Projectovania za Privredu – Journal of Applied Engineering Science. 2014. Vol. 12. № 1. P. 29–36.

15. Елистратов В.В., Конищев М.А. Ветро-дизельные электростанции для автономного энергоснабжения северных территорий России // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2014. № 11. С. 62–70.

16. Толмачев В.Н., Кирюхин С.Н., Сибгатуллин А.Р. Определение оптимального состава энергокомплексов с использованием возобновляемых источников энергии // Наука и техника в газовой промышленности. 2014. № 3. С. 81–89.

17. Сибгатуллин А.Р., Елистратов В.В., Толмачев В.Н. Обеспечение надежности и устойчивости режимов работы автономных энергокомплексов небольшой мощности с ветроэлектрическими установками // Материалы второго Международного форума «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR-2014». 10–11 ноября 2014 г. / Под ред. д.т.н. О.С. Попеля и к.ф.-м.н. Д.О. Дуникова – Москва: ОИВТ РАН. 2014. – 478 с. С. 378–387.

18. Елистратов В.В., Денисов Р.С. Обоснование состава оборудования ВДЭС с высокой долей замещения для автономных северных // Материалы второго Международного форума «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR-2014». 10-11 ноября 2014 г. / Под ред. д.т.н. О.С. Попеля и к.ф.-м.н. Д.О. Дуникова – Москва: ОИВТ РАН. 2014. – 478 с. С. 152–155.

19. Hu Yu, Solana P. Optimization of a hybrid diesel-wind generation plant with operational options // Renewable Energy. 2013. Vol. 51. P. 364-372.

20. Keyhani A. Design of Smart Power Grid Renewable Energy Systems. – Wiley-IEEE Press, 2011. – 592 p.

21. Карамов Д.Н. Комплексная оптимизация автономной системы электроснабжения, использующей возобновляемые источники энергии и аккумуляторные устройства на примере п. Батамай Кобяйского района Якутии // Энергетика России в XXI веке. Инновационное развитие и управление: сб. статей всероссийской конференции. – Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2015. – С. 582–590.

22. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.; Под ред. В.Н. Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2005. – 479 с.: ил.

23. Постановление Госкомстата России от 2З.06.99 № 46 «Об утверждении «Методологических положений по расчету топливно-энергетического баланса Российской Федерации в соответствии с международной практикой».