Технологические перспективы промышленного энергоснабжения на базе ветроэлектрических станций и воздухотурбинных установок с подземными аккумуляторами сжатого воздуха

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Дан анализ технологий энергоснабжения потребителей мегаваттной мощности по заданным графикам потребления электрической (ЭЭ) и тепловой (ТЭ) энергии на базе ветроэлектрических станций (ВЭС) и воздухотурбинных установок (ВТУ) с подземными аккумуляторами сжатого воздуха (ПАВ) в геологических и климатических условиях Российской Арктики в районе п-ова Таймыр и близлежащих к нему территорий. Проведен анализ ветроэнергетического потенциала в исследованном регионе, а также современных технологий его промышленного преобразования и использования. Изложены основы создания и использования подземных хранилищ для аккумулирования сжатого воздуха и природного газа, созданных в отложениях каменной соли с учетом климатических и геологических условий российской Арктики. Рассмотрены физические основы и технологии пневматического преобразования и использования воздуха, как энергоносителя. Разработана концептуальная схема перевода энергоснабжения портов Дудинка и Хатанга на зеленую энергетику. Проведены энергетические и экономические оценки предлагаемого способа производства энергии на базе ВЭС и воздухотурбинных установок с подземными аккумуляторами сжатого воздуха.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Казарян

Общество с ограниченной ответственностью “Газпром геотехнологии” (ООО “Газпром геотехнологии”)

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.kazaryan@gazpromgeotech.ru
Россия, Москва

В. Г. Николаев

Автономная некоммерческая организация “Научно-информационный центр – “АТМОГРАФ” (АНО “НИЦ – “АТМОГРАФ”)

Email: v.kazaryan@gazpromgeotech.ru
Россия, Москва

Н. Н. Костенко

Общество с ограниченной ответственностью “Газпром геотехнологии” (ООО “Газпром геотехнологии”)

Email: N.Kostenko@gazpromgeotech.ru
Россия, Москва

Р. З. Ахметзянов

Общество с ограниченной ответственностью “Газпром геотехнологии” (ООО “Газпром геотехнологии”)

Email: R.Akhmetzyanov@gazpromgeotech.ru
Россия, Москва

А. А. Гамова

Автономная некоммерческая организация “Научно-информационный центр – “АТМОГРАФ” (АНО “НИЦ – “АТМОГРАФ”)

Email: atmograph@gmail.com
Россия, Москва

Ю. А. Сизова

Общество с ограниченной ответственностью “Газпром геотехнологии” (ООО “Газпром геотехнологии”)

Email: y.sizova@gazpromgeotech.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Комплексная программа социально-экономического развития Таймырского Долгано-Ненецкого муниципального района. – Р/д.: http://www.regionz.ru/index.php
  2. Генеральный план Муниципального образования “Город Дудинка, 2021”. Электронный ресурс: http://www.gorod-dudinka.ru/gradostroitelstvo/generalnyj-plan-goroda-dudinki
  3. Приказы Министерства тарифной политики Красноярского края от 29.12.202 г. № 114-э и № 108-э.
  4. Приложение № 4 к постановлению Администрации города Дудинки от 23.05.2023 № 60.
  5. Приказ министерства тарифной политики Красноярского края от 20.12.2021 № 447-п.
  6. Стратегия социально-экономического развития Таймырского Долгано-Ненецкого муниципального района до 2030 года. 2019 г.
  7. Троицкий В. Хатанга. Города и поселки Красноярского края. — Красноярское книжное издательство, 1987.
  8. Генеральный план муниципального образования “Сельское поселение Хатанга”, 2012 г. Электронный реурс: http://hatanga24.ru/opendata/generalnyy-plan-sela-khatanga/
  9. Nikolaev V.G. Resource and feasibility study of large-scale development and use of wind power in Russia. “ATMOGRAPH”, 2011.
  10. Ганага С.В., Кудряшов Ю.И., Николаев В.Г., Николаев В.В. Методика определения оптимальных параметров энергокомплексов на базе дизельных, газопоршневых, газотурбинных и ветровых и фотоэлектрических установок с учетом местного ветрового и солнечного потенциала и графиков потребляемой мощности. Cб. труд. межд. науч. прак. конф. Возобновляемая и малая энергетика. Москва, 2015. С. 78–93.
  11. Казарян В.А. Физико-технические основы крупномасштабного подземного аккумулирования энергоносителей. Ижевский институт компьютерных исследований. Москва–Ижевск. 2023. 1070 с.
  12. Казарян В.А. Н. А. Эдиашвили, А. И. Игошин, В. Г. Грицаенко, В. А. Котова. Геологические и технологические основы строительства и эксплуатации подземных хранилищ газонефтепродуктов в отложениях каменной соли. Ижевский институт компьютерных исследований. Москва–Ижевск. 2023. 760 стр. 709.
  13. ГОСТ Р 7092 2023. Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Ветроэлектрические станции. Рекомендации по определению ветроклиматических характеристик и технико-экономических показателей малых ветроэнергетических установок. ФГБУ “РСТ”, 186 с.
  14. Нормативы численности промышленно-производственного персонала электростанций с газотурбинными стационарными установками. ОАО “ЦОТэнерго”. Утверждены заместителем Председателя Правления ОАО РАО “ЕЭС России” Я.М. Уринсоном 03.12.2004.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Среднегодовая скорость ветра на высоте 100 м по данным аэрологических станций.

Скачать (306KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Территориальное распределение КИУМ ВЭУ Gamesa 170–8000 с высотой башни 135 м.

Скачать (312KB)
Метаданные
4. Рис. 3. СКО мощности ВЭУ Е 126 за соседние 10-минутки в исследуемом районе, % от номинальной мощности ВЭУ.

Скачать (117KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Длительности периодов простоя ВЭУ Е 126 в исследуемом районе в часах.

Скачать (107KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема ВЭС в сочетании с ВАГТУ и с подземными аккумуляторами воздуха и топлива: 1 ‒ ВЭС; 2 ‒ трансформатор; 3 ‒ воздушный компрессор; 4 ‒ подземный аккумулятор воздуха; 5 ‒ подземный аккумулятор топлива; 6 ‒ газовая турбина; 7 ‒ генератор электроэнергии.

Скачать (143KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схема ВЭС в сочетании с ПАВ и ВТУ: 1 ‒ ВЭС; 2 ‒ трансформатор; 3 ‒ воздушный компрессор; 4 ‒ подземный аккумулятор воздуха; 5 ‒ осушитель воздуха; 6 ‒ воздушная турбина; 7 ‒ генератор электроэнергии.

Скачать (133KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Схема расположения месторождений и проявлений каменной соли на Сибирской платформе (по Р. Г. Матухину и П. Н. Соколову, 1991): ■ – месторождения и проявления каменной соли,

Скачать (109KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Схема распространения соляных куполов в Нордвик-Хатангском соленосном районе (Н.А. Шумак, 1973): – граница распространения соляных отложений; ● – выявленные соляные купола; ○ – соляные купола, предполагаемые по геологическим или геофизическим данным.

Скачать (171KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Местоположение вскрытых скважинами залежей каменной соли в северо-западной части Сибирской платформы (по П.И. Соколову, 1975,1977):

Скачать (107KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изменение давления воздуха на оголовке скважины (синяя линия) и объема воздуха в ПАВ (красная линия) в режиме суточного цикла его эксплуатации: Pmax – давление воздуха на оголовке скважины, соответствующее по времени началу утреннего отбора воздуха из ПАВ; Pmin – давление воздуха на оголовке скважины, соответствующее по времени концу суточного цикла эксплуатации ПАВ; Qmax – объем воздуха в ПАВ, соответствующий по времени началу утреннего отбора воздуха из ПАВ; Qmin – объем воздуха в ПАВ, в конце суточного цикла эксплуатации ПАВ.

Скачать (116KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Изменение давления воздуха на оголовке скважины ПАВ в режиме недельного цикла его эксплуатации: а – закачка воздуха; б – утренняя остановка; в – утренний отбор воздуха; г – дневная остановка; д – вечерний отбор воздуха; е – ночная остановка.

Скачать (125KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Себестоимость ЭЭ ВАВТУ с недельным и суточным производством и потреблением сжатого воздуха: 1 – ВАВТУ с недельным запасом воздуха в ПАВ; 2 – ВАВТУ с суточным запасом; 3 – дневной тариф на ЭЭ; 4 – ночной тариф на ЭЭ.

Скачать (149KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Сравнение себестоимости ЭЭ традиционных топливных источников энергии и ВАВТУ с трехсуточным производством и потреблением сжатого воздуха: 1 – ТЭЦ на газе; 2 – ТЭЦ на угле; 3 – ТЭЦ на мазуте; 4 – ДЭС; 5 – ВАВТУ в районе пос. Хатанги; 6 – ВАВТУ в районе пос. Диксон.

Скачать (162KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024