Яндекс.Метрика



Все об электростанциях


 


Развитие ветроэнергетики в России


Состояние и перспективы развития ветроэнергетики в России


Ветроэнергетика.
Перечень ветроэлектростанций РАО «ЕЭС России». Среднегодовые ветроэнергоресурсы на уровне 10 м над землей. Технические характеристики ВЭС. Конструкция ВЭС

Экономический ветровой потенциал России оценивается в 40 млрд кВтч электроэнергии в год, т.е. 20000 МВт. Одна ветроустановка мощностью 1 МВт при среднегодовой скорости ветра 6 м/с дает экономию 1 тыс. т у.т. в год.

В РАО «ЕЭС России» имеются проектные разработки и ведется создание первоочередных, в том числе демонстрационных, энергетических комплексов с использованием ветровой энергии. Наиболее крупные из них приведены в табл.1.

Таблица 1

Перечень ветроэлектростанций РАО «ЕЭС России»

Перечень ветроэлектростанций РАО «ЕЭС России»


Построены демонстрационные ветроэлектростанции (ВЭС) на импортном оборудовании в Калининградской и Камчатской областях, в Республике Башкортостан. На Калмыцкой ВЭС мощностью 22 МВт смонтированы две отечественные ветроустановки мощностью 1000 кВт и ведется монтаж третьей, подготовлены фундаменты для 6 установок. На Заполярной ВЭС смонтированы 6 из 10 ветроустановок мощностью 250 кВт. На рис.2 показана схема ветроустановки, работающей на энергосистему. Отечественные ветроустановки мощностью 1000 кВт разработаны ГУП МКБ «Радуга» (головной изготовитель АО «ТМЗ») и мощностью 250 кВт. НПО «Южное» и 1-1110 «Ветроэн» (изготовитель «Южное»). На Павлоградском машиностроительном заводе (НПО «Южное») изготовлено 40 ветроустановок мощностью 200...250 кВт для России и Украины и опытная ветроустановка 420 кВт. На АО «Тушинский машиностроительный завод» (ТМЗ) производятся опытно-промышленные партии ветроустановок мощностью 1000 кВт «Радуга 1». Налаживается производство малых ветроустановок мощностью до 1 кВт, а также от 1 до 10 кВт и более, в которых имеется потребность для автономных потребителей.

Сибирским научно-исследовательским гидрометеорологическим институтом (СибНИГМИ, г. Новосибирск) совместно с геолого-гидрологическим институтом им. А. И. Воейкова (г. Санкт-Петербург) разработана нормативная база-кадастр ветрогелиоэнергетических ресурсов (ВЭР) территории России. Районирование территории Сибири и Дальнего Востока осуществлено с целью выбора первоочередных регионов для строительства ВЭС и ВЭУ, осуществляемое НПО «Ветроэн» для схемы перспективного размещения ВЭУ на территории страны. Ветроэнергетический кадастр (ВЭК) представляет собой совокупность энергетических и аэрологических характеристик ветра, позволяющие оценить его энергетическую ценность и определить возможные режимы работы ВЭУ. К числу основных кадастровых характеристик относят: среднемесячную и годовую скорость ветра, распределение периодов затиший и ветровых по длительности, коэффициенты вариации, средний куб скорости, ветроэнергетические ресурсы (ВЭР) районов на уровне 10 м над землей, а также 40, 50, 70 и 100 м над поверхностью земли. Среднегодовые ветроэнергетические ресурсы по данным ВЭК для районов Сибири и Дальнего Востока приведены в табл.2.



Таблица 2

Среднегодовые ветроэнергоресурсы на уровне 10 м над землей

Среднегодовые ветроэнергоресурсы на уровне 10 м над землей


Как видно из таблицы, наибольшая плотность ветровой энергии приходится на области, расположенные вдоль побережий Тихого и Северного-Ледовитого океанов. Это Камчатка, Сахалин, Магадан, Тюменская область и др. Здесь в среднем за год с 1км2 площади можно получить от 2,5 до 3,5 и более млн кВтч ветровой энергии. В среднем по всей территории теоретические запасы ВЭР на уровне 10 м превышают современное энергопотребление в 200 раз, а технически возможные в 30 раз.

Вопросами разработки ВЭС малой мощности занимается Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), где на кафедре электромеханики разработан ряд многополюсных синхронных генераторов с возбуждением от посторонних магнитов оригинальной конструкции. На основе разработанных генераторов спроектирован ряд ветроэлектростанций мощностью от 0,2 до 10 кВт. Их характеристики приведены в табл.3.

Таблица 3

Технические характеристики ВЭС

Технические характеристики ВЭС


Оригинальный ветровой двигатель, учитывающий недостатки ветряных двигателей лопастного типа разработан в институте теоретической и прикладной механики (ИТПМ) Сибирского отделения Академии наук (ИТПМ СО РАН).

Основные недостатки ВЭУ лопастного типа:

  • низкий крутящий момент ветрового колеса при скорости ветра 2...6 м/с;
  • малая суточная продолжительность работы ВЭУ (5-6 часов);
  • недостаточная прочность лопастей, не выдерживающих ветра 25 м/с;
  • относительно высокая скорость вращения лопастей, что создает повышенную экологическую (шум) и эксплуатационную опасность и уменьшает срок службы ВЭУ.

ВЭУ ИТПМ СОРАН выполнен с комбинированными цилиндрами вместо лопастей, цилиндры имеют вращающуюся концевую часть и оборудованы дополнительными продольно ориентированными надстройками в виде трубок. ВЭУ эффективно работает при низких скоростях ветра (2...6 м/с), обеспечивает аэродинамический самозапуск и частичное регулирование, надежную работу при скоростях ветра до 60 м/с. Мощность ВЭУ может достигать 100...300 кВт и даже 500...1000 кВт. Скорости вращения в 4-5 раз ниже, чем у лопастного, что обеспечивает экологическую и эксплуатационную безопасность.

К установке проявлен интерес со стороны отечественных и зарубежных фирм.

К сожалению, несмотря на значительное число оригинальных разработок научно-исследовательских организаций России и научный задел по проблеме, состояние экономики России (на 2000г.) не позволяет надеяться, в отличие от многих западных фирм, на коренные изменения в развитии ВЭС.

Наиболее перспективными для развития ветроэнергетики являются острова северных и дальневосточных морей, полуострова Ямал, Таймыр, Алтайский край и узкая полоса вдоль всего побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов. Здесь в пятой и четвертой зонах средняя скорость ветра (на высоте 40 м над землей) достигает 6...8 м/с, средний куб скорости превышает 600...800 м, энергетические штили (V < 3 м/с) сравнительно редки (15...24% и менее) и кратковременны (4-5 часов подряд).

Более мощные ВЭС предполагают стационарное размещение с изготовлением фундаментов. Конструкция таких ВЭС показана на рис.1.


Конструкция ВЭС

Рис.1. Конструкция ВЭС:
1 - тыльная часть лопасти; 2 - генератор;
3 - лопасть; 4 - мачта; 5 - кабель;
6 - падающая мачта; 7 – растяжка


Как указывалось ранее, в Новосибирском государственном техническом университете на кафедре электромеханики разработан ряд многополюсных синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов оригинальной конструкции. В этих генераторах применены однозубцовые дробные обмотки, позволяющие реализовать большое количество полюсов в габаритах генераторов классического исполнения малой и средней мощности. Генераторы спроектированы специально для применения в ВЭС таким образом, что их параметры согласованы с выходными характеристиками ветроколеса (мощность, скорость вращения и т.д.). Эти генераторы могут найти применение и в микроГЭС.

На основе разработанных генераторов спроектирован ряд ветроустановок мощностью от 0,2 до 10 кВт.

Технические характеристики разработанных и изготовленных ВЭС приведены в табл.3.

Самая маленькая переносная ПВЭС-0,2 предназначена для зарядки аккумуляторов, от которых могут питаться радиостанции, телевизоры, радиоприемники и другие маломощные потребители. Они содержат шестнадцатиполюсный синхронный генератор с установленным непосредственно на вал ветроколесом, мачту из труб с растяжками, стабилизатор напряжения и аккумулятор. Такая ВЭС легко может быть перевезена с одного места на другое, так как вся масса ее не превышает 25кг.


Другие статьи по данной теме: