Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.08, кандидат наук Сибгатуллин Артур Ришатович

• Сибгатуллин Артур Ришатович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Сибгатуллин Артур Ришатович

СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 Современное состояние электроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов и возможности использования ВИЭ

1.1 Особенности электроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов

1.2 Современное состояние возобновляемой энергетики

1.3 Технические требования к автономным энергокомлпексам на базе ВИЭ для электроснабжения потребителей газовой отрасли

1.4 Выводы по главе

2 Разработка методики обоснования состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов

2.1 Анализ математических методов для решения оптимизационных задач

2.2 Формирование целевой функции и критериев оптимизации

2.3 Математические модели энергетических установок и накопителей энергии

2.4 Разработка математической модели режимов работы энергокомплексов на основе ВИЭ

2.5 Разработка алгоритма оптимизации состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ

2.6 Выводы по главе

3 Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для потребителей магистрального газопровода

3.1 Реализация методики в двухуровневой системе расчетов

3.2 Характеристика потребителей объекта электроснабжения

3.3 Оценка ветроэнергетических ресурсов и ресурсов солнечной энергетики в предполагаемом районе строительства энергокомплекса

3.4 Обоснование состава и параметров энергокомплекса по усредненным показателям

3.5 Имитационная модель режимов работы энергокомплекса. Обоснование по детализированному варианту

3.6 Сравнение результатов расчетов

3.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт использования результатов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Справка о внедрении материалов диссертационных исследований

ПРИЛОЖЕНИЕ В Благодарственное письмо

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Данные обработки многолетних наблюдений метеорологической станции «Алдан» за скоростью и направлением ветра, солнечной радиацией

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Результаты оптимизационных расчетов параметров энергокомплекса по усредненным показателям

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Структура блоков имитационной модели режимов работы энергокомплекса

СОКРАЩЕНИЯ

АБ - аккумуляторная батарея;

АВР - автоматический ввод резерва;

АИП - автономный источник питания;

АСУ - автоматизированная система управления;

ВЗУ - выпрямительно-зарядное устройство;

ВИЭ - возобновляемый источник энергии;

ВЛ - воздушная линия;

ВТП - вдольтрассовый потребитель;

ВЭС - ветровая электростанция;

ВЭУ - ветровая электроустановка;

ГГУ - газогенераторная установка;

ГРП - газораспределительный пункт;

ГРС - газораспределительная станция;

ГЭС - гидроэлектростанция;

ДГУ - дизель-генераторная установка;

КИУМ - коэффициент использования установленной мощности;

КПД - коэффициент полезного действия;

ЛЭП - линия электропередачи;

МГ - магистральный газопровод;

ОГ-1 - особая группа первой категории;

ОЭСР - Организация экономического сотрудничества и развития;

РЗА - релейная защита и автоматика;

САУ - система автоматического управления;

СЭС - солнечная электростанция;

ФЭМ - фотоэлектрический модуль;

ТЭР - топливно-энергетический ресурс;

ЭК - энергетический комплекс;

ЭС - энергетическая система.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертационного исследования обусловлена необходимостью улучшения показателей надежности и экономической эффективности систем электроснабжения ВТП МГ.

Существующие схемные решения по электроснабжению ВТП МГ на основе ЛЭП приводят к существенным потерям электроэнергии как при ее передаче, так и при преобразовании от уровня 6-10 кВ до требуемых уровней напряжения 0,23-0,4 кВ переменного тока или 24-48 В постоянного тока. Необходимость многократного преобразования электроэнергии приводит к существенным капитальным и эксплуатационным затратам на электроснабжение автономных потребителей и ВТП МГ.

Одним из перспективных направлений развития и совершенствования систем электроснабжения линейной части МГ является внедрение АИП на основе ВИЭ. Применение ВИЭ позволит оптимизировать суммарные затраты на электроснабжение ВТП МГ, снизить расход природного газа на собственные нужды и нетехнологические цели, повысить энергетическую эффективность, надежность электроснабжения ВТП МГ, улучшить экологическую обстановку.

Одной из главных задач при проектировании системы автономного электроснабжения с использованием ВИЭ является определение оптимального состава и параметров энергоисточников, так как это напрямую влияет на дальнейшую эффективность использования располагаемого потенциала возобновляемых энергоресурсов, надежность электроснабжения потребителей.

Состав и параметры оборудования ЭК необходимо определять для заданного состава, мощности и режимов работы потребителей с учетом их категорийности, требований к качеству электроснабжения, и для конкретных условий эксплуатации с предварительным проведением наблюдений за поступлением возобновляемого ресурса в предполагаемых районах размещения комплекса.

При расчете показателей экономической эффективности энергоустановок на базе ВИЭ следует учитывать и сопоставлять следующие факторы:

- стоимость традиционного энергоносителя;

- долю возможного замещения энергии и топлива традиционных источников за счет возобновляемых видов энергии;

- стоимость строительства стационарных сооружений и ЛЭП или модернизацию сетей от традиционных источников для организации электроснабжения, в том числе с использованием ВИЭ;

- плату за технологическое присоединение к электрическим сетям;

- стоимость дополнительных мероприятий по обеспечению требуемой категории надежности электроснабжения потребителей (второй (третий) ввод, АВР, источники бесперебойного питания, накопители энергии, вторичные преобразователи и пр.);

- стоимость эксплуатации и защиты ЛЭП от природных и иных факторов;

- увеличение стоимости традиционных энергоносителей и рост тарифов на электроэнергию.

Вопросы обоснования параметров автономных энергетических объектов на основе ВИЭ рассмотрены в работах многих отечественных и зарубежных ученых, в том числе в [1 -13] и др. В них сформированы общие принципы и критерии оптимизации состава и параметров оборудования на основе ВИЭ и представлены различные подходы к решению данной задачи в зависимости от поставленных условий и ожидаемых результатов.

Методика обоснования состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для ВТП МГ с учетом их характеристик, режимов работы, требований к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения в настоящее время отсутствует.

Целью настоящего диссертационного исследования является разработка, на основе анализа функциональных связей и вариативных параметров гибридных ЭК с использованием известных математических методов решения оптимизационных задач, алгоритмов и методики обоснования состава и параметров оборудования гибридного ЭК с ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ при обеспечении заданного уровня надежности электроснабжения.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- классификация ВТП МГ по требованиям к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения;

- разработка технических требований к автономным ЭК на базе ВИЭ для электроснабжения потребителей газовой отрасли;

- разработка математической модели режимов работы ЭК на основе ВИЭ;

- разработка методики и алгоритмов оптимизации состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для ВТП МГ, оптимального по видам используемых ресурсов, количеству и параметрам энергоустановок с наиболее эффективным замещением по объему вырабатываемой энергии источников, использующих традиционные (невозобновляемые) ресурсы, при минимальных суммарных (капитальных и эксплуатационных) затратах с учетом графика нагрузки потребителей и стохастического поступления возобновляемых энергетических ресурсов;

- разработка алгоритма расчета оптимальных параметров и состава ЭК на основе ВИЭ, позволяющего получить единственное точное решение с наименьшими ресурсными и

временными затратами на вычисление, и реализовать его в программно-вычислительном комплексе;

- разработка имитационной динамической модели режимов работы ЭК на основе

ВИЭ;

- обоснование состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для потребителей магистрального газопровода.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Впервые разработана методика комплексного обоснования оптимального состава и параметров оборудования ЭК на основе ВИЭ по критериям энергетической и экономической эффективности для электроснабжения ВТП МГ, позволяющая определить состав и параметры энергоустановок на основе ВИЭ и традиционных энергоносителей, а также накопителей энергии, оптимальных для конкретных географических и климатических условий и состава, характеристик и режимов работы потребителей.

2. Впервые предложена классификация ВТП МГ по требованиям к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения.

3. Для поставленных в работе условий, принятых критериев и ограничений разработан новый эффективный алгоритм решения задачи многокритериальной оптимизации большой размерности, позволяющий получить единственное точное решение с наименьшими ресурсными и временными затратами на вычисление.

4. Разработана оригинальная и оптимальная по быстродействию расчетная имитационная динамическая модель, позволяющая моделировать в заданных единичных интервалах времени (секунды, минуты, часы, сутки, год) процессы поступления, преобразования, выработки, накопления и потребления энергии и оптимизировать с учетом данных процессов состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Результаты выполненных исследований предназначены для использования при проектировании систем электроснабжения ВТП МГ. Использование разработанных методов и рекомендаций на стадии проектирования позволит повысить конкурентоспособность и экономическую эффективность электроснабжения ВТП МГ от ЭК на основе ВИЭ, оптимизировать суммарные затраты на электроснабжение ВТП МГ.

2. Разработанная методика позволяет обоснованно и с наименьшими затратами на вычисление определять оптимальный состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ.

3. Предложенная на основе разработанной методики двухуровневая система расчетов, позволяет определять состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ как в условиях неполной исходной информации по наличию ресурсов ВИЭ и характеристикам потребителей для оценочных расчетов на стадии предпроектных работ, так и при наличии достоверной детализированной исходной информации для точных оптимизационных расчетов при проектировании системы электроснабжения.

4. Разработанная методика и расчетные модели открыты для учета дополнительных условий и ограничений, дополнительного состава исходных данных и моделей преобразователей энергии, что придает гибкость и универсальность использованию настоящей методики.

5. С использованием разработанной методики определен оптимальный состав и параметры оборудования ЭК на основе ВИЭ для электроснабжения крановых узлов в реальном месте размещения строящегося МГ и обоснована его экономическая эффективность.

Результаты диссертационной работы внедрены:

- в составе НИР «Разработка технических предложений по эффективному использованию энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии и нетрадиционных углеводородных энергоресурсов», выполненной по заказу ОАО «Газпром»;

- в составе НИР «Анализ схемных решений и состояния производства автономных энергоустановок», выполненной по заказу ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (копия акта использования результатов диссертации приведена в приложении А);

- в учебном процессе в составе курса обучения «Энергосбережение и энергоэффективность» для повышения квалификации специалистов дочерних обществ и организаций ПАО «Газпром» в Частном образовательном учреждении дополнительного профессионального образования «Газпром корпоративный институт» (копия справки о внедрении материалов диссертационных исследований приведена в приложении Б, копия благодарственного письма - в приложении В).

По разработанной методике выполнено обоснование параметров основного оборудования опытного образца системы постоянного тока в составе солнечной энергетической системы и системы накопления энергии на базе литий-ионных аккумуляторных батарей, разработанного в рамках НИОКТР «Разработка технических решений по построению систем постоянного тока на базе литий-ионных и других современных аккумуляторов и методических рекомендаций по их применению», выполненной по заказу ПАО «Газпром».

Методы исследования

В диссертационном исследовании использованы системный подход к обоснованию состава и параметров ЭК на основе ВИЭ. Решение поставленной оптимизационной задачи нелинейного математического программирования выполнено с использованием метода вариантного моделирования (метода сравнительного анализа вариантов). Для сокращения числа анализируемых вариантов системы разработан метод формирования оптимального подмножества элементов, входящих в систему. Использован принцип деления задачи многокритериальной оптимизации на последовательное решение задач однокритериальной оптимизации, для которых сформированы целевые функции и критерии оптимизации. Численное определение расчетных параметров ЭК осуществляется с помощью имитационного математического моделирования энергетических процессов и режимов работы ЭК.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Классификация ВТП МГ по требованиям к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения.

2. Математическая модель режимов работы ЭК на основе ВИЭ.

3. Методика и алгоритм многоуровневой оптимизации состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для ВТП МГ.

4. Результаты обоснования по разработанной методике состава и параметров ЭК на основе ВИЭ для потребителей электроэнергии крановых узлов строящегося МГ в Республике Саха (Якутия).

Степень достоверности результатов подтверждается корректностью поставленных задач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, использованием известного математического аппарата, апробацией результатов исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование состава и параметров энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на 10 научно-практических конференциях, в том числе международного уровня, а именно: Научно-техническая конференция «Энергетическая эффективность теплосиловых и теплогенерирующих установок», г. Санкт-Петербург, Ленэкспо, 22-25.05.2012; Международная конференция «Перспективы развития низкоуглеродных и возобновляемых источников энергии», г. Москва, ОАО «Газпром», 11.12.2012; Юбилейная десятая всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности (газ, нефть, энергетика)», г. Москва, РГУ нефти и газа им. Губкина, 08-11.10.2013; Пятая Международная молодежная научно-практическая

конференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность», г. Москва, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 20-22.11.2013; молодежная секция Конференции «Актуальные вопросы организации проектно-изыскательской деятельности Группы компаний Газпром и пути их решения», г. Москва, ОАО «Газпром промгаз», 23-24.10.2014; Второй Международный форум «Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности» - REENFOR-2014, г. Москва, РАН, 10-11.11.2014; Конференция «Научно-технологические инновации при проектировании объектов газовой промышленности», г. Москва, АСПО Газпром, 19.11.2014; Международная научно -практическая конференция «XLIII Неделя Науки СПбГПУ», г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 01-06.12.2014; Международный Конгресс «Возобновляемая энергетика XXI век: энергетическая и экономическая эффективность» REENC0N-2015, г. Москва, Центр Международной торговли, 27-28.10.2015; Международная научно-техническая конференция «Возобновляемая энергетика, энерго- и ресурсосбережение», г. Челябинск, Южно-Уральский государственный университет, 04-06.10.2018.

Кроме того, результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на заседании специализированного Научного совета Санкт-Петербургского Научного Центра РАН по проблемам ВИЭ 16.02.2016, а также на заседании секции «Энергетика» Научно -технического совета ПАО «Газпром» 10-14.10.2016.

Публикации

Основные результаты диссертации изложены в 16 печатных работах, которые в полной мере отражают материалы диссертационных исследований, в том числе в 7 статьях в научных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендуемых ВАК РФ [8, 14 - 19], в 1 издании, входящем в международные наукометрические базы Scopus и WoS [20].

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы составляет 159 страниц текста, содержит 59 рисунков, 29 таблиц и список использованных источников информации из 113 наименований.

1 Современное состояние электроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов и возможности использования ВИЭ

1.1 Особенности электроснабжения вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов

Газотранспортная система Единой системы газоснабжения России (рисунок 1 [21]) имеет протяженность более 170 тыс. км и характеризуется в значительной степени удаленностью от производителей материально-технических ресурсов, неразвитостью транспортной, энергетической, социальной и рыночной инфраструктур, большой протяженностью участков в суровом климате и в условиях вечной мерзлоты, болотистых и гористых местностях.

Рисунок 1 - Единая система газоснабжения России

Известно [22, 23], что надежное энергообеспечение ВТП МГ является одним из основных факторов, обеспечивающих стабильное и безаварийное функционирование систем транспорта газа.

К типовым ВТП МГ относятся: крановые узлы и площадки с запорно-регулирующей арматурой, газоизмерительные станции, ГРС и ГРП, узлы редуцирования газа, узлы запуска (приема) внутритрубных устройств очистки и диагностики трубопроводов, узлы измерений расхода природного газа, одоризационные установки, блоки подогревателя газа, установки катодной электрохимической защиты трубопроводов, контролируемые пункты телемеханики, промежуточные радиорелейные станции, необслуживаемые регенерационные и усилительные пункты, дома операторов ГРС, дома линейных обходчиков, вертолетные площадки, сигнализация, освещение, электрообогрев и т.д.

Номинальная мощность ВТП МГ варьируется в диапазоне от нескольких десятков ватт до десятков и даже сотен киловатт (ГРС большой мощности). В основном, номинальная мощность большинства потребителей не превышает 30 кВт.

Анализ технических характеристик типовых ВТП МГ показывает, что основную долю ВТП МГ составляют потребители электроэнергии трехфазного и однофазного переменного тока частоты 50 Гц, с напряжением электропритания 380/220 В. Имеются также потребители на постоянном токе.

Электроснабжение ВТП МГ осуществляется с помощью одного из трех основных вариантов:

- от вдольтрассовой ЛЭП напряжением 10(6) кВ одностороннего или двустороннего питания (источник питания - закрытое распределительное устройство 10(6) кВ компрессорной станции или отпайка от районных электрических сетей) с последующей трансформацией напряжения до 0,4 кВ с помощью мачтовых трансформаторных подстанций 10(6)/0,4(0,23) кВ, установленных непосредственно при ВТП МГ;

- от собственных АИП с энергоустановками различного типа и их комбинациями: газовыми микротурбинными установками, газопоршневыми установками, преобразователями энергии типа ОРМАТ, ДГУ, энергоустановками на основе ВИЭ, термоэлектрогенераторов и др.

- комбинированным способом с питанием от внешних источников и АИП.

Каждый из вариантов электроснабжения или их комбинаций имеет определенные достоинства и недостатки. Поэтому оптимизационные расчеты, обосновывающие выбор из всего многообразия вариантов с учетом местных условий, представляют собой достаточно сложную задачу.

В настоящее время находят свое применение большинство выше перечисленных вариантов схем электроснабжения ВТП МГ. При этом, подавляющее большинство схем электроснабжения ВТП МГ (более 70 %) выполнено по централизованной схеме от вдольтрассовой ВЛ-10(6) кВ, где наиболее предпочтительными остаются схемы питания от

источников внешнего электроснабжения. Такой подход объясняется требованиями перехода на малолюдные, в том числе безлюдные технологии.

Вместе с тем, помимо более высокой стоимости, недостатками схемы электроснабжения от региональной ЭС являются: многократное преобразование электроэнергии на различные уровни напряжения, передача энергии по протяженным ЛЭП на большие расстояния. Все это приводит к существенным потерям электроэнергии. Следует также отметить необходимость согласования с ЭС точки подключения и зоны действия защит. К тому же, местные региональные сети довольно часто имеют низкую надежность и в большинстве случаев возникают трудности с обеспечением требуемой по СТО [24] категории надежности электроснабжения ВТП МГ.

Статистика отключений и отказов в системах электроснабжения ВТП МГ показывает, что более 50 % отказов относятся к системе питающих источников, порядка 30-35 % отказов происходит из-за механических повреждений в ЛЭП, порядка 15 % отключений приходится на плановые ремонты и 2 % - на отключения устройствами РЗА.

Следует учитывать, что значительная протяженность МГ и рассредоточенность потребителей по трассе МГ, сложные геологические и климатические условия прохождения МГ приводят к существенным затратам на строительство систем электроснабжения, несмотря на малые передаваемые мощности. Основными статьями затрат при традиционных способах электроснабжения являются затраты на строительство ЛЭП, особенно в труднодоступных и непроходимых местах, включая расходы на землеотвод, сооружение повышающих и понижающих трансформаторных подстанций, на подключение к местным электрическим сетям и оплату потребляемых энергоресурсов. В среднем затраты на строительство ВЛ напряжением 10(6) кВ превышают 3,0 млн руб./км, кабельных ЛЭП -более 10,0 млн руб./км.

Указанные проблемы обуславиливают, с одной стороны, необходимость модернизации и реконструкции оборудования существующих систем электроснабжения ВТП МГ, с другой стороны, необходимость развития автономной генерации на базе источников питания малой мощности.

Для электроснабжения ВТП МГ в труднодоступных районах при отсутствии внешних источников питания или при невозможности обеспечения требуемой категории надежности электроснабжения и показателей качества электроэнергии применение АИП обусловлено насущной необходимостью.

Для таких локальных автономных ЭС, расположенных в непосредственной близости от потребителей, необходимо решение следующих основных технических проблем:

- выбор генерирующих источников и их количества;

- выбор схемы электроснабжения с учетом категорийности потребителей;

- выбор экономичных режимов работы источников;

- выбор системы автоматизации и управления;

- обеспечение собственных нужд;

- организация эксплуатации и сервисных услуг.

При электроснабжении потребителей от АИП следует учитывать, что:

- присутствует зависимость от энергоресурса, его наличия в необходимом количестве;

- требуется постоянный контроль за состоянием оборудования АИП;

- срок службы АИП в среднем в 2-3 раза меньше срока службы ВЛ-10(6) кВ.

Выбор варианта схемы электроснабжения потребителей должен выполняться на стадии проектирования по результатам сравнения инвестиционных затрат с учетом всех обозначенных проблем и особенностей каждого варианта.

Существенными ограничениями при выборе варианта схемы электроснабжения ВТП МГ от АИП, в особенности на основе ВИЭ, могут выступать повышенные требования потребителей к показателям качества электроэнергии и надежности электроснабжения, соответствие которым потребует дополнительных мероприятий и приведет к росту капитальных вложений. В целях определения рациональных границ применения автономных энергоустановок на основе ВИЭ для электроснабжения ВТП МГ необходимо провести анализ требований потребителей к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения.

Среди ВТП МГ в соответствии с СТО [24] присутствуют потребители первой, второй и третьей категории по надежности электроснабжения. В составе ВТП МГ имеются также электроприемники ОГ-1.

Допустимые отклонения частоты напряжения электропитания от номинального значения варьируются в пределах, установленных ГОСТ [25], и в зависимости от типов потребителей составляют ±0,2 Гц, ±0,4 Гц, ±1 Гц, ±5 Гц.

Допустимые отклонения напряжения электропитания (медленные изменения напряжения) от номинального значения также зависят от типов потребителей и в основном находятся в пределах ГОСТ [25]: ±(5^10) %. Для отдельных потребителей (электроприемников) допустимые отклонения напряжения электропитания могут составлять ±15 %. Значительные отклонения напряжения (до минус 20 % от номинального значения) допустимы для потребителей с низкой чувствительностью к колебаниям напряжения, что обусловлено спецификой их назначения.

Практически все ВТП МГ постоянно находятся в работе и не допускают изменения режимов работы (сдвиг потребления во времени, допустимое снижение потребляемой

мощности). В основном, режим работы потребителей длительный, в отдельных случаях -повторно-кратковременный (электроприводы запорно-регулирующей арматуры трубопроводов).

В связи с тем, что разнообразие ВТП МГ, их функциональное назначение и реализуемый процесс преобразования энергии накладывают различные требования к надежности электроснабжения и к показателям качества электроэнергии, представляется целесообразным классифицировать ВТП МГ по данным параметрам.

Анализ требований к качеству питающего напряжения и категорий по надежности электроснабжения позволяет классифицировать ВТП МГ на 4 группы, каждая из которых включает 5 подгрупп. При этом, группы соответствуют категориям по надежности электроснабжения, а подгруппы - требованиям к допустимым отколнениям частоты и напряжения электропитания от номинальных значений. Предложенная классификация ВТП МГ приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов по требованиям к качеству питающего напряжения

и надежности электроснабжения

Группа потребителей Подгруппа потребителей Категория по надежности электроснабжения Род тока электропитания Допустимые отклонения частоты напряжения электропитания, Гц, не более Допустимые отклонения напряжения электропитания, В, не более

В течение 159,6 ч В течение 168 ч

А Ац ОГ-1 Переменный ток ±0,2 ±0,4 ±0,ШНОм

А12 Переменный ток ±0,2 ±0,4 Более ±0,ШЖм

А21 Переменный ток ±1 ±5 ±0,Шном

А22 Переменный ток ±1 ±5 Более ±0,ШНОм

А3 Постоянный ток - - -

Б Бц 1 Переменный ток ±0,2 ±0,4 ±0,Шном

б12 Переменный ток ±0,2 ±0,4 Более ±0,ШЖм

Б21 Переменный ток ±1 ±5 ±0,Шном

Б22 Переменный ток ±1 ±5 Более ±0,ШНом

Б3 Постоянный ток - - -

В В11 2 Переменный ток ±0,2 ±0,4 ±0,Шном

в12 Переменный ток ±0,2 ±0,4 Более ±0,ШЖм

В 21 Переменный ток ±1 ±5 ±0,Шном

В 22 Переменный ток ±1 ±5 Более ±0,ШНом

В3 Постоянный ток - - -

Г Г11 3 Переменный ток ±0,2 ±0,4 ±0,Шном

Г12 Переменный ток ±0,2 ±0,4 Более ±0,ШЖм

Г21 Переменный ток ±1 ±5 ±0,Шном

г22 Переменный ток ±1 ±5 Более ±0,ШНом

Г3 Постоянный ток - - -

Для определения требований к АИП на основе ВИЭ по качеству электроэнергии, надежности электроснабжения и мощностям электрогенерирующих установок в соответствии с предложенной классификацией ВТП МГ выполнен анализ категорий надежности, допустимых отклонений частоты и напряжения электропитания от номинальных значений и установленных мощностей всех ВТП МГ одного из газотранспортных предприятий - более 1000 шт.

Результаты проведенного анализа позволяют сделать следующие выводы:

1) установленные мощности ВТП МГ находятся в пределах: Руст = 0,01...320,0 кВт; средняя мощность потребителей: Рср = 5,0 кВт, что свидетельствует о преобладающем количестве потребителей малой мощности (97,7 % потребителей с мощностью менее 25 кВт). Мощности потребителей по группам следующие:

- потребители группы А: Руст = 5,3 кВт, Рср = 5,3 кВт;

- потребители группы Б: Руст = 0,01.50,0 кВт, Рср = 1,9 кВт;

- потребители группы В: Руст = 25,0.320,0 кВт, Рф = 57,3 кВт;

- потребители группы Г: Руст = 0,3.58,4 кВт, Рф = 5,6 кВт;

2) 97,1 % рассмотренных ВТП МГ относятся к потребителям переменного тока промышленной частоты 50 Гц;

3) рассмотренные ВТП МГ отличаются широким спектром требований к показателям качества электроэнергии: допустимым отклонениям частоты и напряжения электропитания от номинального значения;

4) среди рассмотренных ВТП МГ имеются потребители всех категорий по надежности электроснабжения, в том числе электроприемники ОГ-1 (0,3 % потребителей). При этом большая часть потребителей относится к потребителям 3 (55,3 %) и 1 (42,5 %) категории по надежности электроснабжения. Среди потребителей 1 категории имеются потребители постоянного тока (2,9 % от общего количества потребителей). Незначительная часть ВТП (1,9 %) относится к потребителям 2 категории по надежности электроснабжения, однако следует отметить, что установленные мощности данных потребителей в большинстве превышают мощности потребителей ОГ-1, 1 и 3 категорий;

5) для 99,2 % рассмотренных ВТП МГ возможно использование АИП в качестве основного или резервного источника (в соответствии с требованиями СТО [24]), при этом в качестве основного и единственного - допускают 54,5 % потребителей. Вместе с тем, следует отметить, что согласно п. 7.7 СТО [24] при отсутствии систем внешнего электроснабжения (или их низкой надежности) в качестве независимых основных или

резервных источников питания электроприемников линейной части МГ используются АИП, которые могут быть, в том числе, на основе ВИЭ;

6) с точки зрения целесообразности использования АИП с энергоустановками на основе ВИЭ, например, с ВЭУ, большое значение приобретает вопрос поддержания частоты напряжения электропитания потребителей.

Предложенная классификация ВТП МГ позволила оценить долю потребителей по каждой категории надежности электроснабжения, для которых допустимые отклонения частоты находятся в пределах, соответствующих требованиям к изолированным системам электроснабжения с автономными генераторными установками по ГОСТ [25]:

- потребители группы А: отсутствуют;

- потребители группы Б: 27,9 % от общего количества ВТП МГ с Руст = 0,1.50,0 кВт и Рср = 1,7 кВт;

- потребители группы В: 1,4 % от общего количества ВТП МГ с Руст = 25,0.320,0 кВт и Рср = 66,0 кВт;

- потребители группы Г: 16,9 % от общего количества ВТП МГ с Руст = 0,3.58,4 кВт и Рср = 5,6 кВт.

7) в целом, практически для половины рассмотренных ВТП МГ (49,1 %) с Руст = 0,01.320,0 кВт и Рср = 4,8 кВт возможно использование АИП в качестве основного или резервного источника питания с требованиями по отклонению частоты, соответствующими требованиям к изолированным системам электроснабжения с автономными генераторными установками по ГОСТ [25]. 50,1 % потребителей с Руст = 0,1.40,0 кВт и Рср = 5,3 кВт, для которых так же возможно использование АИП в качестве основного или резервного источника питания, предъявляют требования к допустимым отклонениям частоты, соответствующие требованиям к синхронизированным системам электроснабжения по ГОСТ [25], поэтому в этом случае для АИП на основе ВИЭ, скорее всего, потребуются дополнительные мероприятия по поддержанию частоты в системе электроснабжения потребителей.

8) 11,6 % потребителей с Руст = 0,3.58,4 кВт, Рср = 5,1 кВт (группа Г22) предъявляют наиболее низкие требования к показателям качества электроэнергии и для них возможно использование АИП на основе ВИЭ в качестве единственного источника питания.

Таким образом, из всего многообразия рассмотренных ВТП МГ газотранспортного предприятия предложенная классификация позволила выделить:

а) группу потребителей, предъявляющих требования по отклонению частоты, соответствующие требованиям к изолированным системам электроснабжения с

автономными генераторными установками по ГОСТ [25], для которых возможно применение АИП на основе ВИЭ в качестве основного или резервного источника питания;

б) группу потребителей, для которых применение АИП на основе ВИЭ в качестве единственного источника питания является наиболее целесообразным;

в) группу потребителей, предъявляющих повышенные требования к показателям качества электроэнергии и надежности электроснабжения, для которых обеспечение заданных показателей качества вырабатываемой АИП на основе ВИЭ электроэнергии требует дополнительных мероприятий с соответствующими затратами.

Следует отметить, что применение ЭК, имеющих в своем составе энергоустановки на основе ВИЭ, традиционных энергоносителей, а также АБ, позволяет повысить и при необходимости обеспечить заданный уровень надежности электроснабжения потребителей и соответствие показателей качества электроэнергии предъявляемым требованиям, что особенно важно для удаленных потребителей.

На рисунке 2 показано распределение экономического потенциала различных видов ВИЭ (в млн т.у.т.) по федеральным округам Российской Федерации (по данным [26]). Под ресурсами гидроэнергетики здесь понимаются ресурсы (потенциалы) малой гидроэнергетики.

Из приведенного рисунка следует, что в каждом федеральном округе преобладают те или иные ресурсы ВИЭ. Одними из наибольших экономических потенциалов обладают малая гидроэнергетика и биомасса отходов. Однако применительно к электроснабжению ВТП МГ использование данных ресурсов не всегда осуществимо.

В большинстве случаев трассы прохождения МГ достаточно удалены от малых рек, в связи чем передача энергии от малых ГЭС на значительные расстояния является сдерживающим фактором широкого использования малой гидрогенерации для электроснабжения ВТП МГ, несмотря на многие преимущества малой гидроэнергетики по сравнению с другими видами ВИЭ.

Рисунок 2 - Распределение экономического потенциала возобновляемых источников энергии

по федеральным округам Российской Федерации

Использование биомассы отходов для производства электрической энергии целесообразно в зонах развитого сельского хозяйства, на агропромышленных комплексах, где имеются большие запасы отходов животного происхождения, на лесоперерабатывающих комплексах при использовании древесных отходов. В противном случае необходима траспортировка отходов к местам их переработки. Данный фактор также является сдерживающим при использовании источников электрической энергии на основе преобразования биомассы отходов для электроснабжения ВТП МГ.

В настоящее время на различных объектах газовой отрасли уже используются источники питания на базе ВИЭ, в том числе для электроснабжения ВТП МГ. В основном это ВЭУ, ФЭМ и гибридные ЭК на их основе.

На одном из газовых месторождений имеется опыт эксплуатации автономных ЭК на основе ВИЭ в составе:

- ВЭУ;

- ФЭМ;

- термоэлектрогенераторов;

- блоков АБ.

Установлено около 120 подобных комплексов.

В процессе эксплуатации ЭК отмечено следующее.

Средняя выработка электроэнергии одной ВЭУ типа AIR-Х (номинальная мощность 400 Вт при скорости ветра 12,5 м/с) и AIR Breeze (номинальная мощность 200 Вт при скорости ветра 12,5 м/с) за 2012 г. составила от 2965 до 4782 Вт-ч.

Средняя выработка электроэнергии одной ВЭУ типа Whisper 200 (номинальная мощность 1 кВт при скорости ветра 11,6 м/с) за 2012 г. составила 11616 Вт-ч.

Столь малые значения выработки электрической энергии ВЭУ объясняются неверным выбором конструкции установки для данных условий эксплуатации (скоростей ветра), а также неоптимальным выбором площадки для установки ВЭУ.

Солнечные модули типа PSM 2-40 (пиковая мощность 40 Вт) эффективны только в весеннее-летний период. Средняя выработка электроэнергии одним модулем за 2012 г. составила 7066 Вт-ч.

Для электроснабжения некоторых ВТП МГ в Ленинградской области примененяются ВЭУ и ФЭМ.

ВЭУ «Бриз-5000» мощностью 5 кВт в составе блочно-комплектной электростанции введена в эксплуатацию в 2008 г. как основной источник электроснабжения. В связи с низкой ветровой нагрузкой и малым количеством электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ, в настоящее время ВЭУ используется как резервный источник электроснабжения, а роль основного источника выполняет вдольтрассовая ЛЭП.

На одной из площадок крановых узлов Северо-Европейского МГ установлена ВЭУ мощностью 30 кВт. В ходе проведения пуско-наладочных работ было выявлено, что применение ВЭУ малоэффективно.

Для электроснабжения ГРП в одном из районов г. Санкт-Петербурга, ввиду невозможности присоединения к внешним сетям, принято решение о применении АИП. На основании анализа климатических характеристик района расположения ГРП и данных о потребляемой мощности, в качестве источника питания принят ЭК в составе ВЭУ типа AIR Breeze, солнечных фотоэлектрических модулей серии ТСМ и гелевых АБ серии Ritar. Исходя из условия отсутствия поступления солнечного излучения и низких скоростей ветра в течение одних суток выбран источник бесперебойного питания, состоящий из четырех АБ емкостью по 75 А ч. АБ устойчиво работают в циклических режимах заряда-разряда с возможностью глубокого разряда.

По состоянию на 2018 г. в системах электроснабжения промышленных объектов газовой отрасли продолжается внедрение энергоустановок на основе ВИЭ.

В 2016 г. для электроснабжения восьми ГРП АО «Тулагоргаз» в Зареченском, Привокзальном, Центральном и Пролетарском районах, подключение которых к внешней электросети нецелесообразно, установлены АИП в составе солнечных модулей, панели управления и блока бесперебойного питания. Первый подобный источник питания введен на ГРП № 44 в Зареченском районе. Солнечные модули со сроком эксплуатации более 10 лет установлены на крыше здания. Емкость АБ в составе блока бесперебойного питания выбрана исходя из условия, чтобы при отсутсвии солнечного излучения в течение четырех суток обеспечивалась бесперебойная работа ГРП [27].

На основании проведенного анализа опыта использования ВИЭ в системах электроснабжения промышленных потребителей газовой отрасли, в том числе ВТП МГ, можно сделать следующие выводы.

Целесообразность и масштабы использования ВИЭ определяются в первую очередь их экономической эффективностью и конкурентоспособностью с альтернативными энергетическими технологиями. Основными преимуществами ВИЭ по сравнению с энергоисточниками на органическом топливе являются наличие значительных ресурсов, возможность их быстрого воспроизводства, отсутствие топливных затрат и выбросов вредных веществ в окружающую среду.

На масштабы внедрения ВИЭ влияют ограничения по:

- ресурсам ВИЭ;

- условиям поставки топлива;

- наличию и характеристикам централизованных источников;

- плотности электрических нагрузок;

- номенклатуре отечественного оборудования;

- затратам на энергоустановку с использованием ВИЭ.

В каждом конкретном случае, на основе предлагаемой в диссертационной работе методики, необходимо определять оптимальное сочетание состава и параметров оборудования систем энергоснабжения, обеспечивающего минимальный уровень удельных затрат на покрытие энергетических нужд при максимальном использовании энергии ВИЭ.

Оптимизацию состава и параметров оборудования ЭК на основе ВИЭ планируется производить под конкретные условия эксплуатации с учетом обеспеченности поступления ресурсов ВИЭ и характеристик потребителей электроэнергии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сибгатуллин Артур Ришатович, 2019 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

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

с.

2. Елистратов В.В., Аронова Е.С. Моделирование работы и оптимизация параметров систем автономного электроснабжения на основе ВИЭ // Известия Академии наук. Энергетика. 2011. № 1. C. 119-127.

3. 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.

4. 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, 15-16 мая 2014 г.) - Екатеринбург: УрФУ, 2014. - 256 с. С. 205-208.

5. 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.

6. 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.

7. Елистратов В.В., Конищев М.А. Ветро-дизельные электростанции для автономного энергоснабжения северных территорий России // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», № 11 (151), 2014. - с. 62-70.

8. Толмачев В.Н., Кирюхин С.Н., Сибгатуллин А.Р. Определение оптимального состава энергокомплексов с использованием возобновляемых источников энергии // Наука и техника в газовой промышленности, № 3(59), 2014, с. 81-89.

9. 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 REENF0R-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.

10. Елистратов В.В., Денисов Р.С. Обоснование состава оборудования ВДЭС с высокой долей замещения для автономных северных поселений. Материалы Международного форума «Возобновляемая энергетика: Пути повышения энергетической и экономической

эффективности REENF0R-2014» 10-11 ноября 2014г. // 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.

11. 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. JUN 2008. Vol. 49. P. 15061516.

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

13. Ali Keyhani. Design of Smart Power Grid Renewable Energy Systems // IEEE Press, 2011, 592 p.

14. Аверьянов В.К., Толмачев В.Н., Журавский М.А., Сибгатуллин А.Р. Особенности и перспективы использования природного газа в комбинации с возобновляемыми источниками энергии // Наука и техника в газовой промышленности. - 2013. - № 2 (54). - С. 9-15.

15. Толмачев В.Н., Кирюхин С.Н., Журавский М.А., Сибгатуллин А.Р. Применение методов имитационного математического моделирования для повышения эффективности функционирования ветроэнергетических комплексов // Наука и техника в газовой промышленности. - 2013. - № 3 (55). - С. 39-48.

16. Толмачев В.Н., Кирюхин С.Н., Журавский М.А., Сибгатуллин А.Р. Оптимизация структуры энергетических комплексов на основе имитационного моделирования // Газовая промышленность. - 2013. - № 11/698. - С. 52-56.

17. Аверьянов В.К., Толмачев В.Н., Журавский М.А., Сибгатуллин А.Р. Перспективные направления повышения энергетической и экологической безопасности использования природного газа // Энергетик. - 2014. - № 2. - С. 31-34.

18. Толмачев В.Н., Кирюхин С.Н., Сибгатуллин А.Р., Пулик А.А., Шиманская А.О. Разработка методологического подхода к оптимальному выбору возобновляемых источников энергии для электроснабжения вдольтрассовых потребителей МГ // Газовая промышленность. - 2015. - № 724/2015. - С. 112-117.

19. Сибгатуллин А.Р., Елистратов В.В. Оптимизация состава оборудования на основе возобновляемых источников энергии в системах электроснабжения автономных потребителей небольшой мощности // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2016. - № 23-24. - С. 51-67.

20. Artur Sibgatullin, Vladimir Tolmachev. Justification of the Parameters of RES Based Energy Complexes for Trunk Gas Pipeline Consumers // Proceedings 2018 International Ural Conference on Green Energy (UralCon). - 2018. - P. 114 - 121. doi: 10.1109/ URALCON.2018.8544285.

21. Единая система газоснабжения России [Электронный ресурс] // Официальный сайт ПАО «Газпром». URL: http://www.gazprom.ru/about/production/ transportation/ (дата обращения: 20.07.2016).

22. Меньшов Б.Г. и др. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности: Учебник для вузов. М.: Недра, 2000. - 437 с.; ил.98.

23. Белоусенко У.В., Шварц Г.Р. и др. Новые технологии и современное оборудование в электроэнергетике нефтегазовой промышленности. М.: Недра, 2007. - 478 с.

24. СТО Газпром 2-6.2-1028-2015. Категорийность электроприемников промышленных объектов ПАО «Газпром».

25. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

26. Безруких П.П. и др. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива. /показатели по территориям/. - М.: «ИАЦ Энергия», 2007 - 272 с.

27. «Тулгоргаз» переведет ряд газораспределительных пунктов на альтернативный источник энергии [Электронный ресурс] // Официальный сайт АО «Газпром газораспределение». URL: http://gazoraspredelenie.gazprom.ru/press/news/2016/03/123/ (дата обращения: 30.03.2016).

28. Excerpt from renewables information (2015 edition) [Электронный ресурс] // Официальный сайт International Energy Agency. URL: http://www.iea.org/statistics/ topics/renewables/ (дата обращения: 15.07.2016).

29. Елистратов В.В., Федоров М.П. Автономное энергоснабжение территорий РФ энергокомплексами на основе традиционных и возобновляемых источников энергии. Материалы Международного форума «Возобновляемая энергетика: Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENF0R-2014» 10-11 ноября 2014г./ Под ред. д.т.н. О С. Попеля и к.ф.-м.н. Д.О. Дуникова - Москва: ОИВТ РАН. 2014. - 478с. с. 178182.

30. Михайлин А.Б. Гибридная система электроснабжения на мысе Сеть-Наволок// Академия энергетики - 2010. - №5. С. 46-56.

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

32. СТО Газпром 2-2.1-372-2009. Энергохозяйство ОАО «Газпром». АСУ ТП электростанций ОАО «Газпром». Технические требования.

33. ГОСТ Р 51991-2002. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования.

34. ГОСТ 721-77. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В (с Изменениями № 1, 2, 3).

35. ГОСТ 21128-83. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В (с Изменением № 1).

36. СТО Газпром 2-1.11-661-2012. Цифровые устройства релейной защиты и автоматики для систем электроснабжения. Технические требования.

37. ГОСТ 30336-95 (МЭК 1000-4-9-93)/ШСТ Р 50649-94 (МЭК 1000-4-9-93). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к импульсному магнитному полю. Технические требования и методы испытаний.

38. ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 1000-4-8-93). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты. Технические требования и методы испытаний.

39. СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение (актуализированная редакция СНиП 23-05-95).

40. ГОСТ 12.1.010-76. ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования (с Изменением

№ 1).

41. Постановление Правительства РФ от 17.03.2009 № 241 (ред. от 09.08.2016) «Об утверждении списка продукции, которая для помещения под таможенные режимы, предусматривающие возможность отчуждения или использования этой продукции в соответствии с ее назначением на территории Российской Федерации, подлежит обязательному подтверждению соответствия требованиям Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

42. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды (с Изменениями № 1, 2, 3, 4, 5).

43. ГОСТ 17516.1-90. Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам (с Изменением № 1).

44. ГОСТ 15543.1-89. Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам.

45. ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89). Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код

IP).

46. НПБ 88-2001. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования (с Изменением № 1).

47. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования (с Изменением № 1).

48. ГОСТ 31967-2012. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Нормы и методы определения.

49. ГОСТ 24028-2013. Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Дымность отработавших газов. Нормы и методы определения.

50. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности (с Изменением №

1).

51. ГОСТ 12.1.012-2004. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.

52. А.Г.Трифонов. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения [Электронный ресурс] / А.Г. Трифонов. // SoftLine Со. URL: http://matlab.exponenta.ru/ optimiz/book_2/index.php (дата обращения: 12.02.2017).

53. Царев В.В. Внутрифирменное планирование. - СПб.: Питер, 2002. - 496 с.: ил. -(Серия «Учебники для вузов»).

54. Леоненков А.В. Решение задач оптимизации в среде MS Excel. - СПб.: БХВ -Петербург, 2005. - 704 с.: ил.

55. Чернов В.А. Анализ коммерческого риска / Под ред. М.И. Баканова. - М.: Финансы и статистика, 1998.

56. В.Н. Костин. : Оптимизационные задачи электроэнергетики: Учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2003 - 120 с.

57. Арзамасцев Д.А., Липес А.В., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем. - М.: Высш. шк., 1987. - 272 с.

58. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. - Учебник для вузов. М.: Энергоиздат, 1981. - 464 стр.

59. Зак Ю.А. Прикладные задачи многокритериальной оптимизации / Ю. А. Зак. — Москва: Экономика, 2014. — 455 с. — Библиогр.: с. 450-455. и др.

60. Р Газпром 2-1.11-428-2010. Схемно-сетевые решения сети электростанций собственных нужд морских месторождений арктического шельфа.

61. СТО Газпром 2-6.2-497-2010. Электрооборудование объектов морского

базирования. Электростанции и электроагрегаты. Общие технические требования.

125

62. Р Газпром 2-6.2-527-2010. Рекомендации по применению электрогенерирующего оборудования электростанций собственных нужд ОАО «Газпром».

63. СТО Газпром 2-6.2-300-2009. Применение аварийных источников электроснабжения на объектах ОАО «Газпром».

64. СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Правила эксплуатации магистральных газопроводов.

65. СТО Газпром 2-6.2-208-2008. Выбор количества электроагрегатов электростанций ОАО «Газпром».

66. СТО Газпром 9.2-003-2009. Проектирование электрохимической защиты подземных сооружений.

67. СТО Газпром 2-1.11-081-2006. Технические требования к системам электроснабжения ГРС.

68. Гуррера Давиде. Стохастические модели прогнозирования скорости ветра: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.03 / Гуррера Давиде. - Н. Новгород, 2012. - 18 с.

69. Экологические аспекты возобновляемых источников энергии / В.И. Виссарионов, Л.А. Золотов - М.: Изд-во МЭИ, 1996, - 156 с.

70. K. Branker, M.J.M. Pathak, J.M. Pearce./ A review of solar photovoltaic levelized cost of electricity/ Renewable and Sustainable Energy Reviews/2011/ том 15/ с. 4470-4482.

71. C. Kost, J.N. Mayer, J. Thomsen, N. Hartman, C. Senkpiel, S. Philips, S. Nold, S. Lude, N. Saad, T. Schlegl/ Levelized cost of electricity renewable energy technologies/Fraunhofer institute for solar energy system (FISE)/2013/ с. 27-33.

72. Зубарев В.В., Минин В.А., Степанов И.Р. Использование энергии ветра в районах Севера: Состояние, условия эффективности, перспективы. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. 208 с.

73. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К. Солнечная энергетика: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 276 с.

74. 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.

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

76. Пост С. С. Имитационная электроэнергетическая модель литий-ионной

аккумуляторной батареи // Молодежь и наука: сборник материалов IX Всероссийской

научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с

126

международным участием, посвященной 385-летию со дня основания г. Красноярска [Электронный ресурс]. — URL: http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/11461 (дата обращения: 03.04.2017).

77. Математическое моделирование систем связи : учебное пособие / К. К. Васильев, М. Н. Служивый. - Ульяновск : УлГТУ, 2008. - 170 с.

78. Воропай Н.И., Стенников В.А., Кейко А.В. и др. Отчет о научно-исследовательской работе «Информационно-технологическое обеспечение интегрированных систем малой энергетики в сфере электро- и теплоснабжения» // Шифр работы 2011-1.4-514-123-001. -Иркутск, 2012, 249 с.

79. Ефремов В. А. Адаптивный дистанционный принцип защиты и автоматики линий электропередачи и средства его реализации: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / В.А. Ефремов. - СПб, 1993. - 28 с.

80. Суворов А. А. Адаптивная идентификация параметров элементов электрической сети для задач оперативного и противоаварийного управления: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.14.02 / А. А. Суворов. - Екатеринбург, 2003. - 24 с.

81. Заборовский В.С. Синтез и исследование алгоритмов идентификации для адаптивного управления активной мощностью крупных энергообъединений: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.07 / В.С. Заборовский. - Л., 1984.

82. Централизованная система противоаварийного управления (ЦСПА) [Электронный ресурс] // Официальный сайт АО «СО ЕЭС». URL: http://so-ups.ru/index.php?id=1347 (дата обращения: 17.06.2017).

83. Krzysztof (Kris) Iniewski, Ph.D.: Smart Grid Infrastructure & Networking. McGraw-Hill Professional Publishing, 2013, 368 pages.

84. Janaka Ekanayake, Nick Jenkins, Kithsiri Liyanage, Jianzhong Wu, Akihiko Yokoyama. Smart Grid: Technology and Applications. Wiley, 2012, 320 pages.

85. Peter Fox-Penner. Smart Power: Climate Change, the Smart Grid, and the Future of Electric Utilities. Island Press, 2010, 344 pages.

86. Fereidoon P. Sioshansi. Smart Grid, 1st Edition. Academic Press, 2011, 568 pages.

87. Авакян А.Б. Гидроэнергетические ресурсы. - М: Наука, 1967. - 598 с.

88. Борисенко М.М. Оценки ветроэнергетических ресурсов на территории России / М.М. Борисенко, Е.О. Гобарова, Е.Л. Жильцова // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. - 2008. - № 557. - С. 53-66.

89. Васильев Ю.С. Оценки ресурсов возобновляемых источников энергии в России / Ю.С. Васильев [и др.]. - СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 250 с.

90. Елистратов В.В. Климатические факторы возобновляемых источников энергии / В.В. Елистратов [и др.]; под ред. В.В. Елистратова, Н.В. Кобышевой, Г.И. Сидоренко. - СПб: Наука, 2010. - 235 с.: ил.

91. Николаев В.Г. Национальный Кадастр ветроэнергетических ресурсов России / В.Г. Николаев, С.В. Ганага, Ю.Н. Кудряшев. - М.: АТМОГРАФ, 2008. - 584 с.

92. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России; под ред. П.П. Безруких. - СПб: Наука, 2002. - 314 с.

93. Старков А.Н. Атлас ветров России / А.Н. Старков [и др.]. - М.: Можайск-Терра, 2000. - 560 с.

94. Сливканич М.А. Оценка ветроэнергетических ресурсов с использованием методов нелинейного моделирования ветрового потока на примере Ленинградской области / М.А. Сливканич [и др.] // Материалы второго международного форума «Возобновляемая энергетика: пути повышения энергетической и экономической эффективности». - 2014. - С. 398-404.

95. ГОСТ Р 8.736-2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения.

96. Научно-прикладной справочник «Климат России» [Электронный ресурс] // Официальный сайт Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации - Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД). URL: http://aisori.meteo.ru/ClspR (дата обращения: 10.08.2017).

97. Геоинформационная система «Возобновляемые источники энергии России» [Электронный ресурс] // URL: http://gisre.ru (дата обращения: 10.08.2017).

98. Сервер «Погода России» [Электронный ресурс] // URL: http://meteo.infospace.ru/ (дата обращения: 10.08.2017).

99. Сервер «Погода в мире» [Электронный ресурс] // URL: http://rp5.ru/ (дата обращения: 10.08.2017).

100. База актинометрических и метеорологических данных «NASA SSE» [Электронный ресурс] // URL: https://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ (дата обращения: 10.08.2017).

101. Специализированная база климатических данных «METEONORM» [Электронный ресурс] // URL: http://www.meteonorm.com (дата обращения: 10.08.2017).

102. Suranjana S. The NCEP Climate Forecast System Reanalysis / S. Suranjana [и др.] // Bulletin American Meteorological Society. - 2010. - № 91. - Pp. 1015-1057.

103. Kishore Kumarb K. Validation of MERRA reanalysis upper-level winds over low latitudes with independent rocket sounding data / K. Kishore Kumarb, G. Baumgartena, G.

Ramkumarb // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. - 2015. - Vol. 123. - Pp. 4854.

104. Kalnay E. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project / E. Kalnay [и др.] // Bulletin of the American Meteorological Society. - 1996. - Vol. 77. - Pp. 437-471.

105. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1 - 6. Выпуск 24. Книга 1. Якутская АССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 608 с.

106. Holland J.H. Adaptation in natural and artificial systems. - Апп Arbor: The University of Michigan Press, 1975. - 97 p.

107. Haupt R., Haupt S. Practical Genetic Algorithms. - New Jersey: John Wiley & Sons, 2004. - 261 p.

108. Yao X. An Overview of Evolutionary Computation // Chinese Journal of Advanced Software Research. - 1996. - № 3. - P. 12-29.

109. The Practical Handbook of Genetic Algorithms. Volume I. Applications / Ed. by L.D. Chambers. - Florida: CRC Press, 2000. - 520 p.

110. The Practical Handbook of Genetic Algorithms. Volume II. New Frontiers / Ed. by L.D. Chambers. - Florida: CRC Press, 2000. - 421 p.

111. The Practical Handbook of Genetic Algorithms. Volume III. Complex Coding Systems / Ed. by Lance D. Chambers. - Florida: CRC Press LLC, 2000. - 659 p.

112. С.А. Субботин, А.А. Олейник. Сравнительный анализ методов эволюционного поиска. - Искусственный интеллект. - № 2, 2008. С. 44 - 49.

113. Грешилов А.А. Прикладные задачи математического программирования: Учебное пособие. - 2-е изд. - М.: Логос, 2006. - 288 с.: ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Акт использования результатов диссертации

^МЗПРОМ

Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ»

(ООО «Газпром ВНИИГАЗ»)

использования результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Методика выбора энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов», специальность 05.14.08 -Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

ООО «Газпром ВНИИГАЗ» подтверждает, что результаты научных исследований, выполненных аспирантом кафедры «Водохозяйственное и гидротехническое строительство» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» Сибгатуллиным Артуром Ришатовичем, заведующим отделом энергосбережения и энергоэффективности ИПЦ «Энергоснабжение» АО «Газпром промгаз», при подготовке диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Методика выбора энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов», использованы в составе научно-исследовательской работы (НИР) по договору с ПАО «Газпром» «Анализ схемных решений и состояния производства автономных энергоустановок», выполненной АО «Газпром промгаз» по договору с ООО «Газпром ВНИИГАЗ»:

В НИР использованы следующие исследования соискателя:

1) анализ технических характеристик вдольтрассовых потребителей электроэнергии магистральных газопроводов;

2) классификация вдольтрассовых потребителей электроэнергии магистральных газопроводов по требованиям к качеству питающего напряжения и надежности электроснабжения;

3) процедура (технология) выбора автономных энергоустановок.

Результаты диссертации А.Р. Сибгатуллина представляют научный

интерес для ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и использованы при разработке «Концепции применения автономных энергоустановок на базе источников энергии малой мощности для нужд ПАО «Газпром».

АКТ

201 г.

С.В. Нефедов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Справка о внедрении материалов диссертационных исследований

САНКТ ПЕТЕРБУРГСКИЙ ФИЛИАЛ

Санкт-Петербургский филиал Частного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Газпром корпоративный институт» (Филиал «Газпром корпоративный институт» в Санкт-Петербурге)

197376, Россия, Санкт-Петербург, ул.Профессора Попова, д.23, лит.Д Тел./факс: [phone] E-mail: [e-mail]

о внедрении материалов диссертационных исследований

Настоящим документом подтверждается использование материалов диссертации А.Р. Сибгатуллина на соискание ученой степени кандидата технических наук «Методика выбора энергокомплекса на основе ВИЭ для вдольтрассовых потребителей магистральных газопроводов» в учебном процессе в Санкт-Петербургском филиале Частного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Газпром корпоративный институт» в рамках курса обучения «Энергосбережение и энергоэффективность» для повышения квалификации специалистов дочерних обществ и организаций ПАО «Газпром».

23 июня 2016 г. № 44-8/71

На №.

от «_»

СПРАВКА

«Газпром корпоративный инсп директор филиала в Санкт-Пе'

Заместитель директора

Н.В. Пережогина

ПРИЛОЖЕНИЕ В Благодарственное письмо

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Данные обработки многолетних наблюдений метеорологической станции «Алдан» за скоростью и направлением ветра, солнечной радиацией

Таблица Г.1 - Повторяемость направления ветра и штилей, %

Месяц С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ Штиль

Январь 2 1 0 1 21 40 26 9 20

Февраль 4 2 1 2 22 33 26 10 27

Март 6 4 2 3 21 26 24 14 15

Апрель 10 7 4 5 21 21 17 15 13

Май 10 9 6 7 21 18 15 14 13

Июнь 12 12 9 5 18 17 16 11 12

Июль 14 18 9 6 18 14 11 10 18

Август 12 12 7 5 18 18 16 12 18

Сентябрь 11 9 4 4 17 20 20 15 17

Октябрь 5 3 2 2 18 27 29 14 18

Ноябрь 2 1 1 1 21 38 27 9 17

Декабрь 2 1 1 1 20 44 25 6 19

Год 8 6 4 3 20 26 21 12 17

Класс

открытости 6в 6в 6в 6в 6в 8а 6в 6в -

местности

Таблица Г.2 - Средняя месячная и годовая скорости ветра

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

Средняя скорость ветра, м/с 2,6 2,4 3,0 3,4 3,1 2,8 2,5 2,4 2,5 2,9 2,9 2,5 2,8

Таблица Г.3 - Коэффициент вариации средней суточной скорости ветра

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

Коэффициент вариации, о.е. 0,7 0,7 0,6 0,5 0,5 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,6

Таблица Г.4 - Коэффициент асимметрии средней суточной скорости ветра

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

Коэффициент асимметрии, о.е. 0,8 0,7 0,9 1 0,8 0,7 1,2 1,1 1 0,5 0,5 0,9 0,8

Таблица Г.5 - Средняя месячная и годовая скорости ветра по срокам, м/с

Срок, ч Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

18 2 1,6 2,1 2,4 2,1 1,9 1,6 1,6 1,7 2 2,3 2 1,9

21 1,9 1,7 2 2,2 2,1 1,8 1,5 1,6 1,7 2 2,3 1,9 1,9

0 2 1,7 2 2,3 2,1 1,8 1,6 1,7 1,8 2,2 2,3 2 2

3 2,1 1,7 2 2,8 2,8 2,4 2 2,1 2,1 2,3 2,3 2 2,2

6 2,1 2 2,6 3,4 3,5 3,1 2,7 2,6 2,7 2,8 2,7 2 2,7

9 2,2 2,2 2,8 3,7 3,7 3,2 2,9 2,9 2,9 2,9 2,7 2,1 2,9

Срок, ч Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

12 2 1,8 2,6 3,4 3,5 3 2,7 2,6 2,5 2,3 2,5 2,1 2,6

15 2 1,7 2 2,6 2,3 2 1,8 1,8 2 2,1 2,3 2 2,1

Таблица Г.6 - Коэффициент вариации скорости ветра по срокам, о.е.

Срок, ч Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

18 0,9 1 0,8 0,8 0,9 0,8 1 1 0,9 0,9 0,8 0,8 0,9

21 0,9 0,9 0,8 1 1 0,9 1,1 1,1 1 0,9 0,8 0,9 0,9

0 0,9 0,9 0,8 0,9 1 0,9 1 1 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

3 0,8 0,9 0,8 0,8 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9 0,8 0,8 0,9 0,8

6 0,9 0,9 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,8 0,9 0,7

9 0,8 0,8 0,6 0,6 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,6

12 0,9 1 0,7 0,6 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,8 0,8 0,9 0,7

15 0,8 1 0,8 0,8 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Таблица Г.7 - Повторяемость различных градаций скорости ветра, %

Диапазон

скорости ветра, м/с Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек. Год

0-1 42,8 49,1 35,5 29,1 30,4 33,5 41,3 40,7 39,8 37,2 36,1 44,4 38,2

2-3 40,1 36,3 44,2 38,3 37,8 43,6 40,2 41,3 40,0 38,1 38,8 39,1 39,8

4-5 12,6 10,7 15,0 21,3 22,8 17,7 14,6 13,9 15,0 18,2 17,7 12,1 16,0

6-7 3,5 3,4 4,2 7,4 6,2 4,0 3,1 2,9 3,8 4,9 6,4 3,5 4,5

8-9 0,8 0,5 0,8 3,5 2,2 0,9 0,7 1,0 1,1 1,2 0,9 0,6 1,2

10-11 0,2 0 0,2 0,2 0,3 0,2 0,08 0,2 0,2 0,3 0,1 0,2 0,2

12-13 0 0 0,1 0,1 0,2 0,1 0 0 0 0,06 0,03 0,06 0,04

14-15 0 0 0 0,1 0,08 0 0 0 0,03 0,03 0 0,03 0,02

16-17 0 0 0 0 0 0 0 0 0,03 0 0 0 0,002

2

Таблица Г.8 - Суммы суммарной солнечной радиации и альбедо деятельной поверхности при средних условиях облачности, МДж/м

Месяц Час суток Сутки Месяц Альбедо, %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Янв. 0 0 0 0 0 0 0 0 0,04 0,17 0,34 0,43 0,43 0,34 0,17 0,04 0 0 0 0 0 0 0 0 1,96 61 69

Фев. 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,30 0,60 0,81 0,94 0,94 0,77 0,51 0,26 0,09 0 0 0 0 0 0 0 5,31 149 66

Март 0 0 0 0 0 0 0,13 0,43 0,81 1,19 1,45 1,58 1,58 1,41 1,11 0,77 0,38 0,13 0 0 0 0 0 0 10,97 340 64

Апр. 0 0 0 0 0,02 0,17 0,47 0,89 1,32 1,66 1,92 2,00 2,00 1,87 1,62 1,24 0,81 0,43 0,13 0,02 0 0 0 0 16,57 497 50

Май 0 0 0 0,03 0,17 0,43 0,77 1,15 1,53 1,83 2,04 2,13 2,09 1,92 1,75 1,45 1,11 0,72 0,38 0,17 0,03 0 0 0 19,7 611 18

Июнь 0 0 0 0,09 0,26 0,55 0,89 1,28 1,58 1,83 2,04 2,09 2,00 1,87 1,66 1,45 1,15 0,85 0,51 0,26 0,09 0 0 0 20,45 614 15

Июль 0 0 0 0,04 0,21 0,47 0,81 1,15 1,49 1,75 1,96 2,00 2,00 1,87 1,66 1,36 1,11 0,77 0,47 0,21 0,04 0 0 0 19,37 600 17

Авг. 0 0 0 0 0,09 0,21 0,47 0,81 1,11 1,36 1,62 1,75 1,70 1,58 1,41 1,11 0,81 0,51 0,21 0,09 0 0 0 0 14,84 460 17

Сент. 0 0 0 0 0 0,04 0,17 0,43 0,72 0,98 1,15 1,24 1,24 1,11 0,94 0,68 0,38 0,17 0,04 0 0 0 0 0 9,29 279 23

Окт. 0 0 0 0 0 0 0 0,13 0,38 0,60 0,81 0,89 0,89 0,77 0,55 0,34 0,13 0 0 0 0 0 0 0 5,49 170 58

Нояб. 0 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,30 0,47 0,55 0,55 0,47 0,26 0,09 0 0 0 0 0 0 0 0 2,78 83 68

Дек. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,26 0,34 0,34 0,21 0,09 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,33 41 68

Год - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3905 32

2

Таблица Г.9 - Суммы рассеянной солнечной радиации при средних условиях облачности, МДж/м

Месяц Час суток Сутки Месяц

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Янв. 0 0 0 0 0 0 0 0 0,04 0,13 0,26 0,30 0,30 0,21 0,13 0,04 0 0 0 0 0 0 0 0 1,41 44

Фев. 0 0 0 0 0 0 0 0,05 0,21 0,34 0,47 0,51 0,51 0,47 0,34 0,17 0,04 0 0 0 0 0 0 0 3,11 87

Март 0 0 0 0 0 0 0,09 0,30 0,47 0,64 0,77 0,85 0,85 0,77 0,64 0,47 0,26 0,09 0 0 0 0 0 0 6,20 192

Апр. 0 0 0 0 0,02 0,13 0,30 0,51 0,72 0,89 1,02 1,11 1,11 1,02 0,89 0,72 0,51 0,30 0,09 0,02 0 0 0 0 9,36 281

Май 0 0 0 0,03 0,13 0,26 0,43 0,60 0,77 0,89 0,98 1,06 1,06 1,02 0,89 0,77 0,60 0,43 0,26 0,13 0,03 0 0 0 10,34 321

Июнь 0 0 0 0,04 0,17 0,26 0,38 0,51 0,64 0,72 0,81 0,89 0,85 0,85 0,77 0,68 0,55 0,43 0,30 0,17 0,04 0 0 0 9,06 272

Июль 0 0 0 0,04 0,13 0,26 0,34 0,47 0,60 0,72 0,81 0,85 0,85 0,81 0,72 0,64 0,51 0,38 0,26 0,13 0,04 0 0 0 8,56 265

Авг. 0 0 0 0 0,04 0,13 0,26 0,38 0,51 0,64 0,72 0,77 0,77 0,72 0,64 0,51 0,43 0,26 0,13 0,04 0 0 0 0 6,95 215

Сент. 0 0 0 0 0 0,04 0,13 0,26 0,38 0,51 0,60 0,64 0,64 0,60 0,51 0,38 0,26 0,09 0,04 0 0 0 0 0 5,08 152

Окт. 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,26 0,43 0,51 0,55 0,55 0,47 0,38 0,21 0,09 0 0 0 0 0 0 0 3,54 110

Нояб. 0 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,21 0,30 0,38 0,34 0,30 0,21 0,09 0 0 0 0 0 0 0 0 1,92 58

Дек. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,09 0,21 0,26 0,26 0,17 0,09 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,08 33

Год - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2030

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Результаты оптимизационных расчетов параметров энергокомплекса по усредненным показателям

Таблица Д.1 - Технико-экономические характеристики ветроэнергетических установок

№ п/п Тип Номинальная мощность, кВт Скорость ветра, м/с Высота башни, м Цена ветрогенератора, тыс. руб. (с НДС) Цена башни, тыс. руб. (с НДС) Ресурс, лет

Минимальная Номинальная Максимальная рабочая Максимальная (буревая)

1 ElectroWind «VG-1» 1,0 3,0 10,0 - 40 15 120,00 - -

2 ElectroWind «VG-2» 2,0 3,0 11,5 - 40 15 220,00 - -

3 ElectroWind «VG-З» 3,0 3,0 10,5 - 35 15 310,00 - -

4 Air-Whisper 200 1,0 3,1 12,5 - 55 14 230,00 - 10

5 S.A.V.-1 kW 1,0 3,0 8,0 - - 12 160,00 - -

6 LOW WIND 1 kW-48V 1,0 2,5 9,0 25 40 12 85,68 78,6 15

7 LOW WIND 2,5 kW-48V 2,5 2,5 10,0 25 50 12 131,88 78,6 15

8 LOW WIND 5/7 kW-48V 5,0 3,0 8,0 30 50 12 490,00 78,6 15

9 STORM USE 2 kW-48V 2,0 3,0 9,0 25 50 12 290,40 78,6 15

10 STORM USE 3 kW-48V 3,0 3,0 9,0 25 50 12 364,32 78,6 15

11 VAWT2 2,0 1,8 10,0 45 45 12 320,76 78,6 20

12 VAWT3 3,0 1,8 12,0 45 45 12 510,84 78,6 20

13 БРИЗ-5000 5,0 3,0 11,5 - 40 14 350,00 - -

14 SW-2,5 KW 2,5 2,5 11,5 - 40 12 200,00 - -

15 ANTARIS 2,5 kW 2,5 2,2 11,0 - 58 12 200,00 - -

16 ANTARIS 3,5 kW 3,5 2,2 11,0 - 58 12 300,00 - -

17 ANTARIS 4,5 kW 4,5 2,2 10,5 - 58 12 400,00 - -

18 ANTARIS 6,5 kW 6,5 1,8 10,0 - 58 12 600,00 - -

19 ANTARIS 9,5 kW 9,5 1,8 11,0 - 58 12 800,00 - -

20 BWC XL.1 1,0 3,0 11,0 20 54 32 268,90 183,17 30

21 SKYSTREAM 3.7 1,8 3,5 9,0 25 63 33,5 1005,72 - 20

22 Gaia-Wind 11 kW 11,0 3,5 9,5 25 - 18 4589,54 - 20

23 BWC Excel 10 10,0 2,5 12,0 20 60 49 1859,18 1404,19 30

24 Windspot 7.5 kW 7,5 3,0 12,0 20 - 24 2092,50 - 25

25 BWC Excel 6 6,0 2,5 12,0 20 60 49 1287,15 1404,19 30

26 Windspot 1.5 kW 1,5 3,0 12,0 25 - 18 620,78 460,35 25

27 Windspot 3.5 kW 3,5 3,0 12,0 20 - 24 1290,38 - 25

Таблица Д.2 - Результаты расчета коэффициентов использования установленной мощности ветроэнергетических установок

№ п/п Тип Номинальная мощность, кВт Среднегодовая скорость ветра, приведенная к высоте башни, м/с Мощность ВЭУ при среднегодовой скорости ветра на высоте башни, кВт Количество ВЭУ для покрытия среднегодовой нагрузки, шт. Мощность ВЭС при среднегодовой скорости ветра, кВт Выработка ВЭС в течение года при среднегодовой скорости ветра, кВт-ч/год Выработка ВЭС в течение года при номинальной скорости ветра, кВт-ч/год КИУМ, %

1 ElectroWind «VG-1» 1 3,31 0,04 43 1,89 16586,50 376680 4,40

2 ElectroWind «VG-2» 2 3,31 0,02 76 1,88 16429,49 1331520 1,23

3 ElectroWind «VG-3» 3 3,31 0,04 50 1,86 16272,55 1314000 1,24

4 Air-Whisper 200 1 3,25 0,06 34 1,91 16726,43 297840 5,62

5 S.A.V.-1 kW 1 3,12 0,04 46 1,89 16564,18 402960 4,11

6 LOW WIND 1 kW-48V 1 3,12 0,11 17 1,90 16636,40 148920 11,17

7 LOW WIND 2,5 kW-48V 2,5 3,12 0,27 7 1,91 16761,24 153300 10,93

8 LOW WIND 5/7 kW-48V 5 3,12 0,52 4 2,08 18205,45 175200 10,39

9 STORM USE 2 kW-48V 2 3,12 0,15 13 1,91 16736,16 227760 7,35

10 STORM USE 3 kW-48V 3 3,12 0,37 5 1,86 16310,61 131400 12,41

11 VAWT2 2 3,12 0,17 11 1,86 16277,73 192720 8,45

12 VAWT3 3 3,12 0,23 9 2,07 18148,72 236520 7,67

13 БРИЗ-5000 5 3,25 0,17 11 1,92 16786,90 481800 3,48

14 SW-2,5 KW 2,5 3,12 0,30 7 2,12 18577,70 153300 12,12

15 ANTARIS 2,5 kW 2,5 3,12 0,07 27 1,89 16514,07 591300 2,79

16 ANTARIS 3,5 kW 3,5 3,12 0,07 27 1,89 16514,07 827820 1,99

17 ANTARIS 4,5 kW 4,5 3,12 0,13 15 1,96 17155,82 591300 2,90

18 ANTARIS 6,5 kW 6,5 3,12 0,23 9 2,06 18076,76 512460 3,53

19 ANTARIS 9,5 kW 9,5 3,12 0,28 7 1,95 17125,70 582540 2,94

20 BWC XL.1 1 4,07 0,12 16 1,97 17271,28 140160 12,32

21 SKYSTREAM 3.7 1,8 4,12 0,11 18 1,90 16601,67 283824 5,85

22 Gaia-Wind 11 kW 11 3,48 0,53 4 2,11 18498,97 385440 4,80

23 BWC Excel 10 10 4,57 0,65 3 1,96 17181,37 262800 6,54

24 Windspot 7.5 kW 7,5 3,76 0,48 4 1,92 16861,76 262800 6,42

25 BWC Excel 6 6 4,57 0,56 4 2,24 19650,26 210240 9,35

26 Windspot 1.5 kW 1,5 3,48 0,138 14 1,93 16874,44 183960 9,17

27 Windspot 3.5 kW 3,5 3,76 0,225 9 2,02 17708,09 275940 6,42

Таблица Д.3 - Технико-экономические характеристики фотоэлектрических модулей

№ Тип модуля Мощность, КПД Напряжение при максимальной Ток при максимальной Габаритные размеры модуля Размеры элемента Количество элементов в Коэффициент Коэффициент Цена, тыс. руб. (с НДС) Срок службы, лет

п/п Вт мощности, В мощности, А длина, м ширина, м длина, м ширина, м модуле, шт. заполнения пропускания

1 ТСМ-150В 150 0,176 36,0 4,20 1,468 0,663 - - - 0,901 0,980 16,512 25

2 ТСМ-200В 200 0,176 34,0 5,70 1,338 0,988 - - - 0,850 0,980 20,640 25

3 ТСМ-230В 230 0,192 38,0 6,00 1,338 0,988 - - - 0,917 0,980 20,080 25

4 ТСМ-250А 250 0,176 31,0 8,00 1,633 0,996 - - - 0,884 0,980 23,081 25

5 ТСМ-270А 270 0,192 32,0 8,50 1,633 0,996 - - - 0,889 0,980 25,440 25

6 ТСМ-290А 290 0,192 32,0 9,00 1,633 0,996 - - - 0,941 0,980 27,450 25

7 ФСМ-200М 200 0,181 36,2 5,56 1,580 0,808 0,125 0,125 72 0,881 0,988 10,100 25

8 ФСМ-210П 210 0,181 25,1 8,37 1,324 0,992 0,156 0,156 48 0,889 0,994 8,400 25

9 ФСМ-220М 220 0,194 25,2 8,63 1,324 0,992 0,156 0,156 48 0,889 0,960 8,755 25

10 ФСМ-260П 260 0,185 31,3 8,31 1,640 0,992 0,156 0,156 60 0,898 0,963 10,600 25

11 ФСМ-280М 280 0,194 31,4 8,81 1,640 0,992 0,156 0,156 60 0,898 0,977 12,150 25

12 ФСМ-320П 320 0,185 37,1 8,63 1,956 0,992 0,156 0,156 72 0,903 0,988 13,300 25

13 ФСМ-340М 340 0,199 38,4 8,86 1,956 0,992 0,156 0,156 72 0,903 0,976 16,200 25

14 КСМ-180 185 0,178 36,6 5,20 1,586 0,806 0,125 0,125 72 0,880 0,950 17,500 25

15 КСМ-200 205 0,188 37,5 5,60 1,586 0,806 0,125 0,125 72 0,880 0,993 19,500 25

Таблица Д.4 - Результаты расчета коэффициентов использования установленной мощности фотоэлектрических модулей

№ п/п Тип модуля Мощность, Вт Мощность ФЭМ при дневной среднечасовой энергетической освещенности в течение года, кВт Количество ФЭМ для покрытия среднегодовой нагрузки, шт. Мощность СЭС при дневной среднечасовой энергетической освещенности в течение года, кВт Выработка СЭС в течение года при дневной среднечасовой энергетической освещенности, кВт-ч/год Выработка СЭС в течение года при номинальной энергетической освещенности, кВт-ч/год КИУМ, %

1 ТСМ-150В 150 0,038 98 3,72 16295,55 64386 25,31

2 ТСМ-200В 200 0,049 77 3,75 16411,02 67452 24,33

3 ТСМ-230В 230 0,057 65 3,72 16298,19 65481 24,89

4 ТСМ-250А 250 0,062 60 3,74 16364,17 65700 24,91

5 ТСМ-270А 270 0,068 55 3,76 16452,15 65043 25,29

6 ТСМ-290А 290 0,072 52 3,76 16469,75 66050,4 24,94

7 ФСМ-200М 200 0,051 74 3,74 16379,71 64824 25,27

№ п/п Тип модуля Мощность, Вт Мощность ФЭМ при дневной среднечасовой энергетической освещенности в течение года, кВт Количество ФЭМ для покрытия среднегодовой нагрузки, шт. Мощность СЭС при дневной среднечасовой энергетической освещенности в течение года, кВт Выработка СЭС в течение года при дневной среднечасовой энергетической освещенности, кВт-ч/год Выработка СЭС в течение года при номинальной энергетической освещенности, кВт-ч/год КИУМ, %

8 ФСМ-210П 210 0,053 71 3,75 16403,96 65305,8 25,12

9 ФСМ-220М 220 0,055 68 3,71 16263,40 65524,8 24,82

10 ФСМ-260П 260 0,065 57 3,72 16304,64 64911,6 25,12

11 ФСМ-280М 280 0,069 54 3,75 16428,22 66225,6 24,81

12 ФСМ-320П 320 0,080 47 3,78 16549,07 65875,2 25,12

13 ФСМ-340М 340 0,085 44 3,76 16462,99 65524,8 25,12

14 КСМ-180 185 0,048 78 3,727 16325,64 63203,4 25,83

15 КСМ-200 205 0,053 71 3,74 16397,16 63750,9 25,72

1000

1

2

3

4

10 ФЭМ 40 ФЭМ 70 ФЭМ

Приемлемый срок окупаемости

8

20 ФЭМ 50 ФЭМ 77 ФЭМ

10 11 Годы

12

13

14

15

16

17

18

19

20

30 ФЭМ 60 ФЭМ

Традиционная система электроснабжения

Рисунок Д.1 - Суммарные дисконтированные затраты на энергокомплекс с фотоэлектрическими установками и на автономную

традиционную систему электроснабжения

0

5

6

7

9

Годы

^^^ 1 ВЭУ ^^^ 2 ВЭУ ^^^ 3 ВЭУ ^^^ 4 ВЭУ ^^^ Традиционная система электроснабжения — — Приемлемый срок окупаемости

Рисунок Д.2 - Суммарные дисконтированные затраты на энергокомплекс с ветроэнергетическими установками и на автономную

традиционную систему электроснабжения

10 11 Годы

12

13

14

15

16

17

18

19 20

1 ВЭУ+10 ФЭМ

1 ВЭУ+62 ФЭМ

2 ВЭУ+46 ФЭМ

3 ВЭУ+30 ФЭМ Приемлемый срок окупаемости

1 ВЭУ+20 ФЭМ

2 ВЭУ+10 ФЭМ

3 ВЭУ+10 ФЭМ

4 ВЭУ+15 ФЭМ

1 ВЭУ+40 ФЭМ

2 ВЭУ+20 ФЭМ

3 ВЭУ+20 ФЭМ

Традиционная система электроснабжения