Системы бесперебойного электроснабжения на возобновляемых источниках энергии для удаленных поселений

Грибков Сергей Владимирович Комитет ВИЭ РосСНИО – ученый секретарьВед.научн.сотр. НИМК ЦАГИ им. профессора Жуковского Н.Е.,Ген.дир.ЗАО НИЦ «Виндэк», член-корр. РИА, к.т.н.

Москва

2

Причины актуальности использования ВИЭ в 3-ем тысячелетии

1. Охваченность территории 1/3 РФ ЕЭС2. Высокие тарифы на электроэнергию.3. Частые перебои в электроснабжении по

техническим и экономическим причинам.4. Отсутствие дополнительных мощностей.5. Высокая стоимость увеличения лимитов

потребляемой мощности.6. Низкое качество электроэнергии. 7. Высокая стоимость проведения ЛЭП.8. Экологические аспекты.

3

4

Карта ветровых потенциалов России

Ветропотенциал России 80 000 млрд. кВт/ч в год кВт·ч/год

5

Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность (год)

по данным Атласа ресурсов солнечной энергетики на территории России (О.С.Попель, С.Е.Фрид и др.)

Автономные системы бесперебойного электроснабжения :

1 Автономные ветро-дизельные, либо ветро-солнечно-дизельные станции. Ветроэнергетика средних мощностей. Мощности от 5 кВт до 1-5 МВт2 Автономные комплексы электроснабжения на ВИЭ малых мощностей. Зарядные ветро-солнечные установки. Ветроэнергетика малых мощностей Мощности от 10 Вт до 100 кВт

7

Автономные системы бесперебойного электроснабжения

Назначение – обеспечение автономных объектов разного народно-хозяйственного назначения бесперебойным

электроснабжениемКлассификация по мощности1-10 кВт – электропитание дач, малых сельскохозяйственных объктов АПК,

бензозаправочные станции, средства связи, базовые сотовые станции, объекты МЧС, воинские подразделения, РЛС пунктов технического наблюдения и т.д.

10-100 кВт – электропитание и коттеджей, малых поселков и производств, сельскохозяйственные объекты АПК, воинские объекты, пункты технического наблюдения, газоперекачивающие станции, маяки и др.

100-5000 кВт –электро и теплоснабжение средних и больших населенных пунктов, военных городков, промышленных объектов и крупных предприятий АПК.

8

Ветро-дизельные ветроустановки.Системы бесперебойного электроснабжения

9

Ветро-дизельный ветропарк на базе ВЭУ-100 мощностью 300 кВт

10

Блок-схема комплекса гарантированного электроснабжения на ВИЭ малой мощности

ВЭУ Система управления

Нагрузка постоянного

тока

Аккумуляторнаябатарея

Солнечная батарея

Двигатель –генератор

ИнверторИнвертор400/230 В, 50 Гц

Нагрузка380/220 В, 50 Гц

СУ ДГ

11

Многофункциональный комплекс на базе ВЭУ

12

Энергия солнца Вопросы использования энергии солнца достаточно хорошо изучены.Российскими предприятиями такими как :- Электрокерамика, г.Рязань- Солнечный ветер, г.Краснодар- Соларинтех, г.Зеленоград - Телеком СТВ г.(Зеленоград)- Квант, г.Москва- ВИЭСХ г.Москва налажено производство солнечных батарей. Цена их составляет от 1,2 Евро /Вт до 1.5 Евро/Вт. Общий возможный объем выпуска солнечных фотолектрических модулей составляет до 18 МВт/год. Имеются предложения и от зарубежных производителей, среди которых наибольший интерес представляет фирма Becar (Германия). Контроллеры заряда аккумуляторов выпускаются рядом зарубежных фирм и вполне доступны потребителям.Остановимся на вопросах применения первичных источников энергии, использующих энергию ветра

Малая ветроэнергетика 0,05-100кВтЧисло ВЭУ малой мощности в мире

13

Общее число 730000 ед.2011 год + 74000 ед.

Общая мощность ВЭУ малых мощностей на конец 2011 г.

14

Суммарная мощность 576 МВт2011 год + 120 МВт 27%

Малая ветроэнергетика 0,05-100кВтЧисло ВЭУ малой мощности в мире

15

Общее число 730 000 ед.2011 год + 74 000 ед.

Итоги 2011 года по развитию малых ВЭУ

Свыше 334 предприятий занято в производстве малых ВЭУ

В 2011 год средняя мощность установленных ВЭУ 1,6 кВт

16

Государство Конец 2010 г Конец 2011 гВ целом 0,66 кВт 0,77 кВт

Китай 0,37 кВт 0,45 кВт

США 1,24 кВт 1,37 кВт

Англия 2,0 кВт 3,3 кВт

Средняя мощность малых ВЭУ

17

Перспективы развития малой ветроэнергетики в мире

18

Структура ветроустановок мощности 50-250 кВт

Гидроаккумулятор Гидродвигатель

Генератор

Ветроколесо Гидронасос

Уплотнительная муфта

19

1 Изготовление лопастей 2 Разработка дизельных генераторов с переменной частотой вращения3 Инвестиции

Проблемы организации производства ВЭС мощностей 50-250 кВт на базе

горизонтально-осевых ВЭУ с гидроприводом

20

Ветроэнергетика малых мощностей

В этой области работают около 1 0-20 частных предприятий занятых в разработке, изготовлении, продаже и обслуживании комплексов.Среди них 1 Атика2 Сапсан-энергия ветра3 ГРЦ-вертикаль4 НИЦ Виндэк5 Энексис6 ВЭПи значительно большее число занимается продажей китайских ветроустановок

21

Достоинства Недостатки-Отработанность конструкций - Повышенный шум-Высокая эффективность до 0,593 - Наличие токосъемника или устройства-Низкая стоимость раскручивания кабеля-Малая металлоемкость - Наличие системы ориентации-Малая масса - Потери выработки энергии при -Незащищенность лопастей при ориентации на ветер резких порывах ветра - Увеличение площади при установке нескольких единиц

В последние годы повысился интерес к вертикально-осевым ВУ

Горизонтально-осевые или вертикальноосевыеЧто же применять?

Горизонтальноосевые

Вертикальноосевые

Отсутствует ориентация на ветерОтсутствует токосъемникМалошумность

Достоинства Недостатки

Плохой запускУход в разносЗнакопеременные нагрузки на лопасти

22

Air-Breeze -400

Продувка ВЭУ малых мощностей в НИМК ЦАГИ

HoneyWell WT 6500

ВЭУ -2000

DLS-300

Ropatec-2000

23

Энергия ветра

Можем предложить различные установки мощностью от 200 Вт до 30 кВт. Ряд фирм таких как Спецремтекс (Москва), Стройинжениринг (Дубна), Мельников (Смоленск), Сабсан-энергия ветра (Зеленоград), ЗАО НИЦ «Виндэк» (Москва) предлагают самые разнообразные установки. Наиболее интересными являются установки мощностью 5 кВт,предлагаемыми предприятием ЗАО НИЦ «Виндэк» (Москва).

Она эргономична, скорость стагивания 1,8 м/сРабочий диапазон скоростей от 1,8 до 25 м/сРасчетная скорость -12 м/сДиаметр ветроколеса – 4,1 мИмеет систему ориентации по ветруЧастота вращения ветроколеса 550 об/минГенератор- магнитоэлектрический, встроенныйВыходное напряжение – 450 ВВысота мачты -12, 18 м.

24

Отличительные особенности ВЭУ «ВИНДЭК-Airforce 4.1» Оригинальная система торможения – электромагнитный тормоз

Малые мощности Горизонтально-осевые ВЭУ

25

26

Вертикально-осевые и роторные ВЭУ

27

ВЭУ с ускорителями потока

ВЭП

28

Базовый модуль МВТЭУ

29

Многомодульная ветротурбинная энергретическая установка МВТЭЭУ

30

Серия многомодульных ветротурбинных установок

31

Модуль турбинный ветроэнергетический ГКНПЦ им.М.В.Хруничева, разработан по результатам продувки в

аэродинамической трубе ЦАГИ

Мощность 3 кВт. Перспектива 30кВт.

32

Контейнерный комплекс гарантированного электроснабжения на ВИЭ

33

Технические характеристики комплекса

• Установленная мощность ВЭУ – 5 кВт• Расчетная скорость ветра – 12 м/с• Солнечная станция - 200 Вт -21 шт - 4,2 кВт• Дизель – генератор -10 кВт• Аккумуляторная станция – 48 В 1200 Ахч, 24 шт. по

200 Ахч• Инвертор 20 кВт - 400/230 В, 50 Гц• Опции : - опреснитель - насос - обогреватель

Муниципальное образование «Терский район»

Село Чаваньга (99 чел.) деревня Тетрино, (22 чел.), село Чапома (111 чел.), деревня Пялица (4 чел.)

34

35

Поселение

Расход топлива ДЭС в 2012 году, т

Время работы ДЭС, час/день

Потребление топлива ВДЭС

Возможная экономия топлива, %

Стоимость сэкономлен-ного топлива, тыс. руб

Чаваньга 118,2 18 36- 51* 57-70 2 721,6 – 3 329,1

Тетрино 13,5 12 4,6 66 360,45

Чапома 118,2 18 29-49* 58.5 2 802,6 – 3 612,6

Пялица 10,5 8 3,58 66 280,26

Экономия топлива после ввода ВДЭС в эксплуатацию

* Зависит от ВЭУ, состава ВДЭС и алгоритма управления

36

Оценка окупаемости ВЭУ и ВДС для Чаваньга ,Чапома, Тетрино и Пялица

№ Марка ВЭУPн, кВт

W за год, тыс.кВтхч

Стоимость Комплекса

ВЭУ+АБ+ДГ, тыс.руб.

Стоимость выработанной

энергии ВДЭС за год, тыс.руб

Окупаемость ВДЭС, лет

Удельная стоимость, тыс.долл.США/ кВт

1 ВЭУ Airforce 2 1 2,92 73 66 1,1 2, 43

2ВЭУ Airforce 4.1 5 8,53 352 193 1,8 2 ,35

3 H12-30 30 56,53 8 765 1 276 6,9 9, 74

4 H12-30 2 шт 60 113,07 10 891 2 552 4,3 6, 05

5 H12-30 3 шт 90 169,60 13 016 3 828 3,4 4, 82

6 Vestas 27 225 335,16 19 107 7 565 2,5 2, 83

7 Vestacs 29 225 440,73 19 568 9 948 2,0 2,7

8 MICON 530 250 313,22 20 491 7 070 2,9 2 ,7

9 Vergnet 275 275 484,09 32 622 10 926 3,0 3 ,95

10 HW-100 100 192,73 14 211 4 350 3,3 4, 74

Что дает установка ВДЭС в поселениях Тетрино, Пялица, Чапома ?

• Постоянное электроснабжение• Экономия топлива на 40-45%• Улучшение качества жизни• стоимость проекта по Тетрино, Пялица - по 10,9 млн. руб. Окупаемость 3,5 годаЧапома – 21 млн.руб. Окупаемость 3,5 года

37

38

Комплекс гарантированного питания в п.Заворово Раменского р-на Московской обл.

39

Спасибо за внимание!!!НИМК ЦАГИ

ЗАО НИЦ «ВИНДЭК»E-mail: windec@mail.ru

Тел. (495)916-90-91 доб.41-288-903-564-62-69