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 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, 🞐 – залежи соли, предполагаемые по геолого-геофизическим данным.

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): 🔵 – скважины, вскрывающие залежи каменной соли.

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».