Гибридные ВЭС
Надежность энергоснабжения автономных потребителей (небольших населенных пунктов, удаленных крупных объектов и др.) гарантируется в том случае, когда ветроэнергетические установки дополняются устройствами, работающими от других источников энергии, и аккумулирующими системами.
В настоящее время наиболее широко распространены гибридные комплексы, в состав которых входит ветродизельная установка с аккумуляторной батареей. Такие системы могуг использоваться на объектах, число которых на территории бывшего СССР составляет 10 тысяч.
Дизель-генераторная электростанция имеет свои недостатки, помимо необходимости снабжения топливом. В ее составе находятся как минимум три дизельных двигателя: работающий, резервный и ремонтируемый. Моторесурс современного дизеля достигает 5-8 тыс. часов работы, т. е. через год выбрасывается один двигатель.
Комбинация с ветротурбиной позволяет значительно сэкономить моторесурс двигателя и моторное топливо. Ветродизельные генераторы работают в последовательном, параллельном и параллельно-последовательном режимах в зависимости от наличия ветра.
Подобные гибридные станции часто применяются на островах. Например, Германия в 1988 г. пустила в действие систему из 2 ветродвигателей по 33 кВт каждый, дизель-генератора мощностью 85 кВт и аккумуляторной бата-
реи емкостью 100 кВт* ч. Гибридная станция снабжает электроэнергией 300 жителей ирландского острова Кейп,
Российская ветродизельная установка ВДУ 16/30 имеет ветродвигатель 30 кВт и дизель-генератор 25 кВт, Она позволяет экономить до 30 т топлива в год.
На Канарских островах успешно эксплуатируется комплекс из ВЭУ мощностью 225 кВт с асинхронным генератором и двух дизель-генераторных установок по 75 кВт с маховиками на валу в качестве аккумулирующей системы.
Совместное использование двух нетрадиционных источников энергии ветра и Солнца осуществлено в американской гибридной системе (рис. 2.12). Она прошла испытания в национальном центре ветроэнергетики в штате Колорадо (США). ВЭУ 1 вырабатывает электроэнергию для внешних потребителей и для осуществления термодинамического цикла паротурбинной установки, подавая ее в электрокотел 2. Там нагревается термостойкое масло и поступает в аккумулятор 3, из которого насосом 4 прокачивается через котел 5 с пароперегревателем 6 и подогреватель конденсата 7. Водяной пар служит рабочим телом в цикле паротурбинной установки Ренкина. Параллельно термостойкое масло из аккумулятора 3 перекачивается насосом 8 через парабо — лоцилиндрический концентратор 9 модульной СЭС. Таким образом, гибридная система за счет солнечной энергии компенсирует отсутствие ветра и позволяет с помощью теплотехнических устройств использовать и аккумулировать избыточную ветровую энергию [58].
Оригинальный проект гибридного комплекса, в котором основную нагрузку в энергосистеме несет ВЭС, предложил Принстонский университет (США). По этому проекту крупная ВЭС мощностью 2000 МВт работает совместно с воздушно-аккумулирующей электростанцией. Комплекс, генерирующий электроэнергию, расположен на расстоянии 600 км от крупного потребителя. Эти два центра связаны линией электропередачи мощностью 2000 МВт с напряжением 500 кВ. Предусматриваются два варианта работы линии: с коэффициентами использования 34% и 95%. В первом случае требуется 8900 ВЭУ мощностью 225 кВт каждая, а во втором — 23000 ВЭУ этого же типа. Предполагается, что коэффициент использования воздушно-аккумулирующей электростанции составит 40-50%. Воздушно-аккумулирующая станция подобно подземным хранилищам природного газа накапливает сжатый воздух в порис-
грунтах на глубине 0,5-1 км. Проектная стоимость производства электроэнергии вполне приемлема —- 4,8 цент./(кВтч)
|
8-^ Рис. 2.12. Гибридная система ВЭУ — СЭС |
В России действует гибридная установка мощностью 100 кВт, которая способна утилизировать энергию ветра, Солнца и биомассы. Энергия Солнца воспринимается гелионагревателем с площадью 48 м2. Электроэнергия от ВЭУ частично поступает на б но газовый генератор, который при конверсии отходов животноводства вырабатывает газообразное топливо — биогаз и чистые органические удобрения. Нагретая вода из солнечного коллектора поступает на ферму.
Крупный проект гибридной ветро-солнечной системы установленной мощностью более 200 МВт может быть предложен для Калмыкии, богатой ветрами и солнечной энергией. Солнечную энергию предполагается преобразовать с помощью гелиокомплексов для нужд теплоснабжения.
Совместное использование двух ВЭС суммарной мощностью 100 МВт и ГЭС осуществлено в провинции Квебек (Канада). Работа двух возобновляемых источников энергии оказывается благоприятной по той причине, что в
этой провинции максимальное месячное потребление энергии приходится Нд зиму, а минимальное — на лето. Для ГЭС наибольший расход воды и, следовательно, выработка электроэнергии наблюдаются летом. Разбежку в спросе на гидроресурсы и их наличие можно компенсировать работой ВЭС. К тому же, прогнозирование стока реки сложнее, чем расчет выработки электроэнергии на ВЭС. Подключение ВЭС к сетям, снабжающим электроэнергией потребителей, в целом, повышает надежность энергосистемы [59]. *"■/
it