СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Гелиоэнергетические расчеты. Особенности и состав требующейся исходной информации

Гелиоэнергетические расчеты обычно проводятся для обоснования параметров и режимов работы СЭУ разного типа в разных условиях или вариантах их функционирования. Как и для других видов НВИЭ в настоящее время указанные гелиоэнергетические расчеты базируются прежде всего, на наличие некоторой базовой информации по ресурсам солнечной энергетики для двух основных расчетных случаев: единичная небольшая по мощности СЭУ, расположенная в заданной условной точке А земной поверхности с

Координатами (уА0, уА0); СЭС, расположенная на некоторой территории £ (м2

2 / 0 0

Или км ) с заданными координатами по широте jmax, фшт ) и долготе

(у шах, У тп0). Для указанных двух основных расчетных случаев требуется, прежде всего, знание валовых, технических и экономических ресурсов СИ с учетом социально-экологических требований, т. е. знание технико­экологического и эколого-экономического потенциала СИ. Как правило, это означает необходимость наличия длительных рядов наблюдений за

Основными показателями солнечного излучения в точке А (<рА, у А0) или на

22

Территории £ (м или км ). Необходимость наличия длительных рядов наблюдений за СИ для наземной энергетики объясняется наличием множества случайных влияющих факторов, а также известной закономерной цикличностью интенсивности СИ по годам (см. выше гл.1). Наличие указанных длительных рядов наблюдений за СИ объясняется необходимостью получения достаточно достоверных и надежных результатов ГЭР с разными типами СЭУ в разных условиях их функционирования. При этом самым желательным результатом является наличие достоверной информации о приходе СИ на произвольно­ориентированную ПП разных типов СЭУ.

Для оценки технико-экологических и эколого-экономических ресурсов солнечной энергетики, очевидно, требуется и учет большого разнообразия технологических циклов преобразования СИ в другие отдельные виды энергии или их комбинации друг с другом в одной СЭУ (тепловая, электрическая, химическая, биологическая и т. д.). Последнее, естественно, существенно усложняет проведение оценочных расчетов указанных выше видов ресурсов СИ в отличие от общепринятых подходов в мире к оценке, например, гелиоэнергетических ресурсов. В последнем случае, в основном, всегда рассматривался один технологический процесс на ГЭС - преобразование гидравлической энергии в электрическую, что и предопределяло наличие устойчивых научно-обоснованных методик оценки технических и экономических ресурсов. В особенности это касалось плановой экономики с одним основным владельцем всех ресурсов и технологии - государством. Появление в России разных форм собственности на орудия и средства производства, а также возможностей реализации в расчетном створе водотока не только обычных ГЭС и ГАЭС, но также и энергетических или энерготехнологических комплексов уже ставит под сомнение полученные по прежним методикам значения технических и экономических ресурсов гидроэнергетики как традиционной, так и, особенно, малой. Естественно, что при этом должны изменяться и основные принятые ранее в бывшем СССР и остающиеся пока неизменными и в России энергетические критерии подхода к выбору и обоснованию основных параметров ГЭС в условиях рыночной экономики и разных форм собственности. Например, реализация условия получения максимального вытеснения с помоЩьЮ ГЭС - ТЭС и АЭС из графика нагрузки, что было обосновано при плановой государственной экономике.

Тем более это все сказанное выше относится и к солнечной энергетике с огромным многообразием типов СЭУ и их назначением. Тем самым, наиболее актуальным в солнечной энергетике конкретный учет величины прихода СИ на произвольно-ориентированную площадку за заданный

Расчетный интервал времени, т. е. оценка валовых ресурсов СИ в точке А (фА0,

0 2 2 уА ) или на территории £ (м или км ). Что же касается методического

Обоснования технико-экономического или технико-экологического

Потенциала СИ здесь, очевидно, наибольшие значения приобретают

Различные факторы при рассмотрении использования СИ в точке А (фА0, уА0)

2 2 0 0 или на территории Б (м или км ). Очевидно, что для СЭУ в точке А (фА , уА )

Наибольшее значение приобретает знание энергетических и экологических

Характеристик рассматриваемого типа СЭУ, т. е. учет конкретного

Технологического цикла преобразования СИ в другие виды энергии. Что же

22

Касается территории £ (м или км ), то для расчета технико-экологического и эколого-экономического потенциала СИ здесь наибольшие значения приобретает учет социально-экологических требований в каждом конкретном регионе. Например, наличие свободных, не вовлеченных в хозяйственную деятельность территорий и допустимость количественного

Использования под размещение там СЭС разных типов. С другой стороны,

2 2

Оценка доли валовых ресурсов СИ на территории £ (м или км ), пригодной по социально-экологическим условиям к техническому использованию и далее «допущенной» для финансово-экономических расчетов, на основе общемирового опыта может быть ориентировочно оценена и статистическим путем.

Как следует из всего сказанного выше, основой всей ГЭР является

Оценка прихода СИ на произвольно-ориентированную ПП в точке А (фА0, уА0)

2 2

Или на территории £ (м или км ),т. е. оценка валовых ресурсов солнечной энергетики. Другие два основных вида потенциальных ресурсов СИ должны учитывать особенности двух основных расчетных случаев, и, особенно, возможности реализации разнообразных технологических циклов на современных СЭУ. Последнее особенно касается оценки технических и экологических ресурсов СИ в точке А (фА0, уА0).

С другой стороны, мировой опыт использования СИ в энергетических целях позволяет выделить три основных условия или варианта функционирования СЭУ: работа СЭУ в составе большой объединенной энергетической системы (ОЭС); работа СЭУ на локальную энергосистему относительно небольшой мощности; работа СЭУ на малого автономного потребителя. Рассмотрим особенности требований к исходной информации по СИ и для трех условий:

1. Работа СЭУ в составе большой ОЭС совместно с традиционными ТЭС, ГЭС и АЭС. В этом случае:

П / = 1

(2.1)

Где NСТ - установленная мощность /-ой СЭУ; Рстах - максимум нагрузки

ОЭС. Все СЭУ в этом случае - дублированная мощность ОЭС с нулевой гарантированной мощностью без использования на СЭУ аккумуляторов энергии, поскольку в данном случае это нецелесообразно. СЭУ здесь должны работать по критерию максимальной выработки электроэнергии или тепловой энергии с целью получения максимальной экономии невозобновляемого ископаемого органического топлива. Это означает, что в этом случае, возможно, использовать в качестве расчетных интервалов - месячные или среднемесячные суточные для расчета месячного прихода солнечной энергии и расчета возможной выработки на СЭУ рассматриваемого типа. СЭУ в этом случае никак не влияют на надежность работы всей ОЭС в целом.

2. Работа СЭУ в составе локальной энергосистемы (ЛЭС) совместно с традиционными типами энергоустановок, как правило, мощных (сотни кВт) ДЭУ. В этом случае мощность СЭУ сопоставима с мощностью всех ДЭУ в

ЛЭС, т. е.

(2.2)

Где 0 < КСЭУ < 1,0 .

Надежную и бесперебойную работу всей системы энергоснабжения ЛЭС здесь обеспечивают ДЭУ, чья общая установленная мощность должна гарантированно обеспечивать покрытие графика нагрузки ЛЭС в целом, т. е.

> Ртах. (2.3)

]=1

СЭУ здесь также как и в первом условии работают по критерию максимального вытеснения невозобновляемого ископаемого органического топлива при нулевой гарантированной мощности без использования специальных аккумуляторов избыточной в некоторые периоды времени выработки СЭУ. Однако, учитывая четкий закономерный цикл прихода СИ в течение суток здесь уже возможно и даже иногда целесообразно использование аккумуляторов избыточной энергии СЭУ. Это означает, что в данном случае в качестве расчетных интервалов времени следует использовать суточные интервалы без учета аккумуляции энергии и даже часовые - с учетом аккумуляторов энергии. При значительной доле СЭУ в ЛЭС и наличии аккумуляторов (т. е. когда КСЭУ =1) СИ начинает влиять и на условия обеспечения надежного функционирования всей ЛЭС в целом.

3. Работа СЭУ на локального потребителя малой моЩнОсти (кВт или десятки кВт) совместно с традиционными типами энергоустановок (ДЭУ) или без них с аккумуляторами энергии различного цикла аккумуляции. В данном случае особое значение приобретает учет категорий типов потребителей по показателям надежности энергоснабжения. Здесь мощность

СЭУ уже сопоставима с РП0ТР

±NСТ »Р“х.. (2.4)

}=1

Здесь СЭУ, имеющие нулевую гарантированную мощность, обязательно должны сочетаться с аккумуляторами энергии разного цикла аккумуляции в зависимости от конкретного типа потребителя СЭУ здесь обеспечивают как надежную работу всей системы энергоснабжения автономного потребителя, так и экономию невозобновляемого ископаемого органического топлива.

В этом случае в качестве расчетных интервалов времени следует использовать часовые интервалы, а для очень ответственных потребителей

И, текущие значения прихода СИ во времени, т. е. Я^).

Учитывая все сказанное выше в п 2.1 можно сделать заключение о том, что для ГЭР при обосновании параметров и режимов разных типов СЭУ, работающих в разных вариантах или условиях их функционирования требуется достаточно специфическая во всех отношениях исходная

Информация по СИ в рассматриваемой точке А (фа°, Уа°) или на территории £

2 2

(м или км ). На величину прихода СИ на ПП будут влиять как основные и вспомогательные углы ориентации ПП на Солнце (см выше гл.1), так и энергетические показатели технологических схем реализации СЭУ, а также социально-экологические факторы в рассматриваемом регионе. В связи с этим ниже в гл.2 прежде всего рассматриваются источники исходной информации по СИ в нашей стране и их особенности.