ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЭУ

Вопросам экономики в зарубежной литературе по ветроиспользованию уделяется исключительное внима­ние. Одним из них является перспективность примене­ния ВЭУ в новых условиях при развитии атомной энер­гетики. Считают, что через 100 лет атомные электро­станции смогут удовлетворить не более 60% мировой потребности в электроэнергии. В местной энергетике останется необходимость использования местных источ­ников энергии, особенно в районах с малой плотностью нагрузки. Следующим вопросом является эффектив­ность применения ВЭС при работе совместно с тепло­выми электростанциями с целью экономии топлива последними и с гидростанциями при наличии доста - _

Точного регулирования стока. Эффективность такой работы зависит от себестоимости энергии, которая мо­жет быть получена от ВЭС. Возможные стоимости энергии от мощных ветроагрегатов при разных вет­ровых условиях, а также стоимость их сооружения при­ведены в табл. 6-2, составленной Е. Гольдингом [JI. 22]. Данные этой таблицы относятся к ветроагрегату D = 64 м, параметры которого "при vr =10—11 м/сек английские ветроэнергетики считают оптимальными.

Стоимость сооружения агрегата D= 64 м подсчитана для серийной постройки с учетом опыта сооружения американского ветроагрегата D = 53 м и эксплуатации датских агрегатов. При подсчете себестоимости энергии все годовые расходы приняты в размере 8,5% от стои­мости сооружения. Они включают отчисления на амор­тизацию установки в течение 40 лет с учетом производ­ства за этот срок пяти капитальных ремонтов агрегата с пятикратной заменой ветроколеса, расходы на теку­щий ремонт и содержание установки, в том числе зара - ■ботную плату одного дежурного в смену на пять агре­гатов и 3,5% отчислений на затраченный капитал.

Стоимость 1 кет установленной мощности ВЭС при оптимальных расчетных скоростях ветра от 11,2 до 15,6 м/сек и оптимальной установленной мощности 3,22 —1,16 Мет в зависимости от средней многолетней скорости ветра составляет от 40 до 90 фунтов стерлин­гов (или от 62 до 150 долларов по курсу 1955 г.). Себе­стоимость энергии при среднегодовой скорости ветра от 4,5 до 11,2 м/сек изменяется от 1,53 до 0,24 пенса/квт ■ ч (1—0,16 цента/кет • ч).

Работа ВЭС в мощной энергосистеме для экономии топлива на тепловых установках будет эффективной, если себестоимость энергии ВЭС окажется меньше топ­ливной слагающей стоимости энергии ТЭС.

Средняя величина топливной слагающей стоимости энергии от тепловых станций Управления по электро­снабжению Великобритании составляла в 1954 г. 0,48 пенса. По кривой себестоимости энергии при опти­мальных параметрах агрегата в зависимости от t>r, составленной Гольдингом и изображенной на рис. 6-14, или из табл. 6-2 видно, что при указанной величине топ­ливной слагающей использование ветроагрегатов D = 64 м в энергосистеме экономически целесообразно,

Та б лада 6-2

Стоимость сооружения и себестоимость энергии ВЭС с агрегатами £> = 64 м (%бщ =0,4; годовые расходы 8,5%) по данным Е. Гольдинга (в ценах 1954—1955 гг.)

Средне­годовая скорость ветра »г, MjceK

Расчетная скорость ветра fp, м/сек

Установ­ленная мощность, кет

Стои­мость сооруже­ния, фунтов стерлин - говіквт

Число часов ис­пользова­ния уста­новленной мощности

Себестои­мость энергии, пенс/квт-ч

Годовая ввдабот-. ка, млн. квтіч

11,2

15,6 13,4 11,2 9

3 220 2 030 1 160 592

40 55 90 160

3 420

4 400

5 400

6 200

0,24 0,26 0,33 0,52

11

8,83

6,5

3,73

9

15,6 13,4 11,2 9

3 220 2 030 1 160 592

40 55 90 160

2 100

3 100

4 150

5 350

0,39 0,36 0,45 0,65

6,76 6,3 4,81 2,96

6,7

25,6 13,4 11,2

9

3 220 2 030 2 160 592

40 55 90 160

1 000 1800

2 700

3 750

0,82 0,63 0,68 " 0,87

3,22 3,66 3,18 2,22

4,5

15,5 13,4 11,2 9

3 220 2 030 1 160 592

40 55 90 160

200 650 1200 1 900

4,1 1,74 1,53 1,55

0,64 1,32 1,39 1,24

Начиная с vr = 7 м/сек и выше. Из той же таблицы вид­но, что выработка энергии при уменьшении vr с 11,2 до 4,5 м/сек и оптимальных параметрах агрегата умень­шается в 2 раза меньше, чем кубы соответствующих сг , что зависит от увеличения влияния на величину выра­ботки пульсаций скорости ветра при небольших vr.

По подсчетам английских ветроэнергетиков, как это иллюстрирует рис. 6-15, взятый из той же книги Гольдин­га, стоимость энергии ветроагрегатов уменьшается при увеличении диаметра ветроколеса до 60—70 м. По дат­ским данным (проф. Ю. Юль), стоимость ветроагрега­тов с одним или двумя ветроколесами диаметром 24 м, мощностью 200 и 400 кет должна составлять 140— 112 долларов/кет, а себестоимость энергии при 3 500— 4 900 ч использования и годовых расходах в 10% от ка - питальиых затрат составит 0,39—0,22 цента/квт-ч, т. е. будет не выше этих стоимостей для агрегатов D — 64 м.

При наличии в энергосистеме, включающей ВЗС, ре­гулируемых ГЭС, водохранилища которых могут быть использованы для накопления воды в период работы ВЭС, последние могут частично заменить по мощности ТЭС, дублирующие ГЭС, давая обеспеченную мощность,

ZJ) 5 Г]--------------------------------- Г

ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЭУ

2 Ч 6 8 Ю 12 м/сек

Рис. 6-14. Стоимость 1 квт-ч для ветроагрегатов сред­ней н большой мощности в зависимости от vr (Велико­британия).

Равную 20—30% от установленной. Если гидрологиче­ский режим рек противоположен ветровому режиму района, обеспеченная мощность ВЭС может доходить до 50% установленной, причем для создания необходимого запаса воды может быть достаточно недельное регули­рование. В этом случае эффективность ВЭС повышает­ся, и себестоимость их энергии должна сравниваться уже не с топливной слагающей стоимости энергии ТЭС системы, а с ее полной стоимостью. А. Кроме (Kroms) [JI. 32] приводит величины допустимых для этого случая капиталовложений в сооружение ВЭС, рабо­тающих в системе, в условиях США в зависимости от величины обеспеченной мощности РТВ ВЭС, на которую

Снижается дублирующая мощность ТЭС по отношению

Ко всей установленной мощности Рн ВЭС Ч = -5— при

Г в

Раздай стоимости топлива (см. табл. 6-3).

Из таблицы видно, что, по американским подсчетам, уменьшение дублирующей мощности ТЭС вдвое (у=0,5) позволяет повысить стоимость сооружения ВЭС в IV2—2 раза по сравнению со случаем работы

Пенс/нбтх О, в

ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЭУ

Рис. 6-15. Стоимость 1 квт-ч для ветро­агрегатов большой мощности в зависи­мости от диаметра ветроколеса.

0,6

0,4

О, г

О

ВЭС только для получения экономии топлива иа ТЭС

(Y-0).

Подобные же технико-экономические исследования были проведены во Франции для Малой Кабилии (Ал­жир), где имеется возможность сооружения большого числа регулируемых ГЭС, использование которых вслед­ствие мальж величин стока местных рек более целесо­образно на покрытие пиков графиков нагрузки совмест­но с другими электростанциями. Большие скорости вет­ра постоянного направления дают здесь возможность эффективного использования ВЭС. Сезонные изменения стока рек и скоростей ветра в М. Кабилии-, противопо-

Допустимая стоимость установленного киловатта мощности ВЭС

Стоимость 1 т топлива (угля), доллары

Г=0

7=0,5

Допустимая стоимость 1 кет мощности ВЭС, доллары

7=0,25

160 180 240

80 100 160

120 140 200

8

12 16

Ложны, так как ветры, вызываемые здесь разностью на­грева воздуха над морем и сушей, бывают сильнее в су­хое 'время года. Это дает возможность при проектиро­вании ВЭС для совместной работы с ГЭС не только не увеличивать емкости водохранилищ, но даже умень­шать их. При соотношении выработки энергии ВЭС и Г. ЭС порядка 1 :3 емкость водохранилищ при наличии ВЭС может быть уменьшена на 17%. Число часов ис­пользования ВЭС получается равным 1 100, и допусти­мая стоимость их сооружения — 60000—70000 фран - ков/квт, что значительно больше, чем можно допустить при их работе с целью экономии топлива совместно с базисными ТЭС.

Технико-экономические показатели ветроагрегатов средней мощности (10—100 кет) видны из табл. 6-4, со­ставленной Е. Гольдингом для ветроагрегата типа £>='15,3 м, работающего в Коста-Хэд. Стоимость 1 кет установленной мощности составляет в зависимости от расчетной скорости ветра 75—190 фунтов стерлингов (123—315 долларов) —почти в 2 раза больше, чем вет­роагрегата D = 64 м. Особенностью ветроагрегатов сред­ней мощности, по данным Гольдинга, является то, что их стоимость при одном диаметре ветроколеса мало из­меняется в зависимости от установленной мощности (или vp). Так, общая стоимость ветроагрегата D=il5,3 м при увеличении vp с 9 до 15,6 м/сек увели­чивается всего на величину порядка 10%, тогда как стоимость агрегата большего диаметра D = 64 м по табл. 6-2 при таком же увеличении Ур увеличивается на 3Q=»-35%'. Это показывает, что при больших диамет-

Стоимость сооружения и себестоимость энергии ВЭС с агрегатами D = 15,3 м (%бщ = 0,37, годовые расходы 12%) по данным Е. Гольдннга (в ценах 1954—1955 гг.)

' Стои­

Число

Расчетная

Установ­

Мость со­

Часов ис­

Себестои­

ГодоЪая

Скорость

Скорость

Ленная

Оружения

Пользова­

Мость

Выработ­

Ветра vT,

Ветра Vp,

Мощность,

Фунтов

Ния уста­

Энергии,

Ка.

М/сек

Кет

Стерлин­

Новленной

Пенс/кет-ч

Кет/ч

Гов/кет

Мощности

15,6

16Э

75

3 420

0,64

578 000

13,4

106

118

4 400

0,77

466 000

11,2

11,2

61,5

190

5 400

0,98

343 000

9

31,4

360

6 200

1,65

198 000

15,6

169

75

2 100

1,02

355 000

13,4

106

118

3 100

1,09

329 000

9

11,2

61,5

190

4 150

1,32

255 000

9

31,4

360

5 350

1,98

165 000

15,6

169

75

1 000

2,16

169 000

13,4

106

118

1800

1,89

191 000

6,7

11,2

61,5

190

2 700

2,03

166 000

9

31,4

360

3 750

2,76

118 000

15,6

169

75

200

10,8

33 800

13,4

106

118

650

5,2

68 900

4,5

11,2

61,5

190

1 200

4,6

73 800

9

31,4

360

1 900

4,9

65 900

Pax ветроколеса вес двигателя возрастает с увеличением установленной мощности относительно быстрее.

Себестоимость энергии ветроагрегата D = 15,3 м при "оптимальных параметрах для разных иг от 4,5 до 11,2 м/сек показана на рис. 6-16 и изменяется от 4,6 до 0,64 пенса/квт • ч (3,2—0,45 цента/квт ч).

Е. Гольдинг сравнивает себестоимость энергии этцх ВЭС с топливной слагающей стоимости энергии комму­нальных дизельных установок той же мощности, для параллельной работы с которыми они предназначаются. Топливная слагающая дизельных установок при наибо­лее-благоприятных условиях составляет в Великобрит тании около 1 пенса/квт-ч при расходе топлива поряд­ка 0,28 л/квт ■ ч и стоимости его 3,3 пенса/л, а при тяже­лых условиях транспорта топлива и повышенном удель­ном расходе топлива доходит до 4 пенсов/квт ч. Сред-
ниє скорости ветра, при которых экономически оправды­вается применение ВЭУ средней мощности для эконо­мии топлива в условиях Великобритании, показаны на рис. 6-16. При дешевом топливе и малой топливной сла­гающей дизельных установок ВЭС оправдывают себя, начиная с — 9 м/сек, а при дорогом* топливе могут использоваться, начиная с иг=5 м/сек.

ВОПРОСЫ ЭКОНОМИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЭУ

Пен с/к вт у_____________________________

S

Г Ч 6 8 ТО /2 м/Сеп

Рнс. 6-16. Стоимость 1 квт-ч для ветроагре­гатов при различной стоимости установленного киловатта в зависимости от vT.

1— максимальное значение топливной составляющей;

2— минимальное значение топливной составляющей.

Ч

3

І

О

Стоимость малых ВЭУ постоянного тока мощностью 1—2 кет, работающих с электрическими аккумулятора­ми, определяется порядком 200 фунтов стерлингов/кет (330 долларов/кет). Вследствие быстрого износа акку­муляторов годовые расходы этих ВЭУ составляют не менее 15% от их стоимости. При худших ветровых усло­виях, в которых они обычно работают, находясь вблизи жилищ, и ограниченной нагрузке их число часов исполь­зования не превышает 500—1 200, а стоимость энергии при ог =5—6 м/сек составляет 8—9 пенсов/квт• ч (5,5— 6,5 центов/кет ■ ч). Высокая стоимость этих ВЭУ и их энергии обычно все же бывает приемлема для индиви­дуальных владельцев, живущих вдали от коммунальных электрических сетей.

[1] Первое уравнение дает кривые СЕ и CF, симметричные отно­сительно биссектрисы координатного угла, второе — кривую CD, третье — NM.

[2] Основные методические положения технико-экономических расчетов в энергетике, ГНТК, Металлуршздат, Москва, 1969.

[3] Проект.

*» Синхронный генератор.

[5] Асинхронный генератор.

[6] ВЭС Грандпас-Ноб с ветроагрегатом Смит-Пут - нэм мощностью 1 Мет (США). ВЭС была сооружена на вершине Грандпас-Ноб в Зеленых горах (штат Вермонт) по проекту инж. П. Путнэм (Р. С. Putnam) фирмой Смит и работала в 1941—1945 гг. параллельно с систе­мой на сеть 44 кв. Общий вид ветроагрегата представ­лен на ірис. 6-9, основные технические данные приведе­ны в табл. 6-1, п. 2 [Л. 25]. Двухлопастное цельноме­таллическое ветроколесо диаметром 53 м соединялось через двухступенчатый редуктор и гидромуфту с син­хронным генератором мощностью 1 ООО кет, 60 гц, 600 об/мин, напряжением 2,3 кв, установленным на раме головки ветродвигателя. Поворот головки по ветру про­изводился гидравлическим механизмом, управляемым флюгером. Ветроколесо работало за башней. Выбор профиля и числа лопастей ветроколеса был сделан на основании исследований, установивших, что годовая вы­работка агрегата при двух лопастях будет всего на 2%

ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

ОПЫТНЫЕ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Рис. 6-9. Ветроагрегат £>=53 м, 1 ООО кет, Смит-Яутнэм (США). ПОСТРОЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ меньше, чем при трёх, при'значительно меньшей стоимо­сти изготовления ветроколеса. Поворотные лопасти име­ли профиль с постоянной …

КОНСТРУКЦИИ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ РАБОТЫ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

Работы по созданию конструкций мощных ветроаг­регатов проводились в США, «ФРГ, Дании, Великобри­тании и Франции. В табл. 6-1 приведены Перечень и ос­новные технические данные построенных за рубежом ветроагрегатов для работы в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.