Оценка эффективности внедрения трекерных установок в солнечные электростанции в условиях Севера
Аннотация
Оценена эффективность применения трекерных установок в солнечных электростанциях, размещенных на изолированных и отдаленных территориях Севера. Электроснабжение территории Севера осуществялется с помощью дизельных электростанций, потребляющих значительное количество дорогостоящего топлива. Уменьшение объемов потребления топлива на данных объектах путем применения способов увеличения эффективности работы солнечных электростанций — актуально и востребовано.
Использованы методы определения эффективности применения трекерных установок в объектах гелиоэнергетики, обработки данных работы объектов автономной генерации.
Получены контрольные параметры изменения генерирующей мощности и выработки электроэнергии от солнечной электростанции с трекерными установками. Вычислены объемы уменьшения потребления дизельного топлива в объекте автономной генерации вследствие работы солнечной электростанции. Сформированы рекомендации по устойчивой эксплуатации солнечной электростанции с трекерными установками в условиях Севера. Функционирование солнечной электростанции с трекерными установками на период с декабря по январь невозможно в условиях негативного влияния экстремально низких температур окружающей среды. Полученные результаты исследований по оценке применения трекерных установок могут быть использованы при актуализации программ прикладных мероприятий, направленных на повышение эффективности объектов автономной генерации в условиях Севера.
Сформированы рекомендации по устойчивому функционированию и эксплуатации солнечной электростанции с трекерными установками. Зафиксировано увеличение выработки электроэнергии от фотоэлектрических панелей с трекерными установками на 48,9% при сравнении с наземно-стационарным размещением панелей. Доля уменьшения объемов потребления дизельного топлива вследствие функционирования блока с трекерными установками и фотоэлектрическими панелями составила 42,6% от среднегодовой суммарной экономии топлива по объекту. Улучшены показатели эксплуатационной надежности объекта автономной генерации после внедрения трекерных установок в солнечную электростанцию. Однако срок окупаемости трекерных установок составляет 9 — 12 лет, что не соответствует требованиям экономической эффективности.
Литература
2. Мирошниченко А.А. и др. Анализ стратегий управления гибридным энергокомплексом на базе возобновляемых источников энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 5. С. 67—78.
3. Лукутин Б.В., Киушкина В.Р. Характеристики энергетической безопасности децентрализованного района и автономного объекта электрификации // Вестник Иркутского гос. техн. ун-та. 2021. Т. 25. № 1(156). С. 66—79.
4. Лукутин Б.В., Киушкина В.Р., Иванов И.С. Критерии вовлечения ВИЭ в повышение энергетической безопасности изолированных труднодоступных территорий Севера и Арктической зоны РФ // Журнал Сибирского федерального ун-та. Серия «Техника и технологии». 2021. Т. 14. № 5. С. 507—519.
5. Захаров В.Е., Прохоров Д.В., Петрова Т.Н. Энергетическая безопасность потребителей в зоне обслуживания Центрального района электроэнергетической системы Республики Саха (Якутия) // Энергосбережение и водоподготовка. 2022. № 6(140). С. 29—33.
6. Элякова И.Д. Концептуальный подход обеспечения энергетической безопасности регионов севера // Экономика и предпринимательство. 2019. № 11(112). С. 300—305.
7. Обухов С.Г., Плотников И.А. Математическая модель прихода солнечной радиации на произвольно-ориентированную поверхность для любого региона России // Альтернативная энергетика и экология. 2017. № 16—18(228—230). С. 43—56.
8. Местников Н.П. и др. Исследование функционирования фотоэлектрической установки в условиях облачной погоды на территории Севера // iPolytech J. 2022. № 26(1). С. 81—91.
9. Васильев, П.Ф., Местников Н.П. Исследование функционирования фотоэлектрической солнечной установки в условиях лесных пожаров на территории Северной части Дальнего Востока России // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 4. С. 25—34.
10. Местников Н.П. и др. Исследование влияния температуры окружающей среды на функционирование фотоэлектрической установки // iPolytech Journal. 2023. № 27(1). С. 134—146.
11. Кирпичникова И.М., Махсумов И.Б., Шестакова В.В. Снижение генерации электрической энергии солнечными модулями в условиях запыленности местности // iPolytech Journal. 2023. № 27(1). С. 83—93.
12. Местников Н.П., Васильев П.Ф., Куркина И.И. Разработка способа защиты поверхности солнечной панели от снежного покрова в условиях Cевера // Международный технико-экономический журнал. 2022. № 1. С. 46—55.
13. Шакиров В.А., Иванова И.Ю. Оценка солнечной радиации на Северо-Востоке России с использованием регрессионных моделей // EURASTRENCOLD-2022: Сб. трудов X Евразийского симпозиума по проблемам прочности и ресурса в условиях климатически низких температур, посвященный 100-летию образования ЯАССР и 300-летию Российской Академии наук. Якутск, 2022. С. 467—471.
14. Ya'u M.J. A Review on Solar Tracking Systems and Their Classifications // J. Energy, Environmental & Chem. Eng. 2017. V. 2(3). Pp. 46—50.
15. Манусов В.З. и др. Оценка энергетического потенциала солнечной радиации региона с применением солнечного трекера // Научный вестник Новосибирского гос. техн. ун-та. 2020. № 1(78). С. 189—203.
16. Masih A. Modelling the Atmospheric Concentration of Carbon Monoxide by Using Ensemble Learning Algorithms // Proc. V Intern. Young Sci. Conf. Information Technol., Telecommunications and Control Systems. Yekaterinburg, 2018. V. 2298. Pp. 1—7.
17. Обухов С.Г., Плотников И.А. Выбор параметров и анализ эффективности применения систем слежения за солнцем // Известия Томского политехн. ун-та. Серия «Инжиниринг георесурсов». 2018. Т. 329. № 10. С. 95—106.
18. Nsengiyumva W., Chen S.G., Hu L., Chen X. Recent Advancements and Challenges in Solar Tracking Systems (STS): a Review // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2018. V. 81. Pp. 250—279.
19. Хабаров В.И. Логические аспекты планирования и анализа экспериментов // Вычислительные технологии. 2020. Т. 25. № 3. С. 142—151.
20. Горленко О.А., Борбаць Н.М., Можаева Т.П. Планирование и дисперсионный анализ факторных экспериментов. Брянск: Изд-во Брянского гос. техн. ун-та, 2017.
---
Для цитирования: Местников Н.П., Корякин А.К., Васильев П.Ф., Альзаккар А.М-Н. Оценка эффективности внедрения трекерных установок в солнечные электростанции в условиях Севера // Вестник МЭИ. 2023. № 6. С. 67—76. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-6-67-76
