Высшая школа электроэнергетических систем реферат Тема

по дисциплине "Компьютерные технологии"

Выполнил

студент гр.

Руководитель,

ст. преподаватель

«___» ______________2020 г.

Санкт-Петербург

2020

Содержание

История развития ветроэнергетики в России и мире 4

Ветроэнергетические ресурсы 11

Производство электрической энергии 12

Список используемых источников 13

Постоянно растущие потребности человечества в энергии сегодня удовлетворяются в основном за счёт переработки традиционного топлива. Количество этого топлива ограничено, и, как следствие, мир столкнётся с серьёзными энергетическими проблемами. Запасы традиционных источников энергии однажды будут исчерпаны, и этот факт заставляет вести активные поиски альтернативных (возобновляемых) источников энергии. Один из вариантов – энергия ветра.

На данный момент ветроэнергетика является наиболее развитой сферой практического использования природных возобновляемых энергоресурсов. Суммарная установленная мощность крупных ветроэнергетических установок (ВЭУ) в мире оценивается сегодня в 194400 МВт. Единичная мощность наиболее крупных ветряных установок много превышает 1 МВт. являются США, Германия, Нидерланды, Дания, Индия и т.д. В частности, Германия планирует к 2030 году производить при помощи ветра до 30 % всей электроэнергии страны. (Рис.1)

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВт ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Эти данные свидетельствуют о том, что ветроэнергетика является очень актуальной и экономически выгодной сферой развития мировой энергетики. Более того, появляются возможности частично разрешить многие проблемы современности, в том числе экологические, уменьшив объёмы использования топлива с вредными отходами, а также энергетические, устанавливая ветрогенераторы в труднодоступных местах, существенно отдалённых от единой энергосистемы.

История развития ветроэнергетики в России и мире

До изобретения паровой машины основным источником энергии во многих странах была именно энергия ветра. На протяжении столетий торговые и военные парусные суда передвигались за счет энергии воздушных потоков, повсюду крутились лопасти ветряных мельниц. Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё во II—I вв. до н. э. В VII в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции - крыльчатые. Несколько позднее, примерно в VIII—IX вв., ветряные мельницы появились на Руси и в Европе на рисунке 2. Начиная с XIII в. ветродвигатели получили широкое распространение в Западной Европе, особенно в Голландии, Дании и Англии, для подъёма воды, размола зерна и приведения в движение различных станков.

В XVI веке экономический расцвет Голландии, куда Петр Первый ездил учиться, был вызван именно развитием ветроэнергетики. Первоначально голландцы использовали ветряки для осушения польдеров (отвоеванных у моря земель), а затем приспособили для приводов лесопилок и других производств. В те времена в Европе Голландия была самой энерговооруженной страной.

В России ветряные установки использовались в основном для помола зерна. До революции их в стране насчитывалось около 200 000, и перемалывали они более 2 миллиардов пудов зерна в год (рис. 3).

Таблица 1. Расходная часть сводного энергетического баланса предприятия в аналитической форме

Виды энергоносителей				Годовой фактический и расчетный расход энергоносителей (в т.у.т.)
				Общий						Полезный							Потери
				абсолютное значение			%				абсолютное значение			%				Всего						В установках при конечном использовании						При преобразовании и транспортировке
																		абсолютное значение			%			абсолютное значение			%			абсолютное значение			%
	ф	н					ф	н		ф	н			ф	н		ф	н			ф	н		ф	н		ф	н		ф	н		ф	н
	1. Электроэнергия
	Непосредственно на производственные нужды	25,1	24,36		100	100		18,44	18,24			73,5	74,9		6,66	6,12			26,5	25,1		5,95	5,55		23,7	22,7		0,71	0,57		2,8	2,4
	На выработку других энергоносителей:
	холод	16,0	15,5		100	100		11,9	11,8			74,4	76,1		4,1	3,7			25,6	23,9		3,68	3,34		23,0	21,5		0,42	0,36		2,6	2,4
	сжатый воздух
	кислород	9,1	8,86		100	100		6,54	6,44			71,9	72,7		2,56	2,42			28,1	27,3		2,27	2,21		24,9	24,9		0,29	0,21		3,2	2,4
	прочие	-	-		100	100		-	-			-	-		-	-			-	-		-	-		-	-		-	-		-	-
	2. Тепловая энергия	4,46	4,33		100	100		3,25	3,18			72,9	73,4		1,21	1,15			27,1	26,6		1,06	1,03		23,8	23,8		0,15	0,12		3,3	2,8
	3. Топливо прямого использования	4,64	4,53		100	100		3,29	3,26			70,9	72,0		1,35	1,27			29,1	28,0		1,21	1,18		26,1	26,0		0,14	0,09		3,0	2,0
	4. Топливо на нетопливные нужды	-	-		100	100		-	-			-	-		-	-			-	-		-	-		-	-		-	-		-	-
	Всего

ф- фактический; н – нормативный

Первые проекты ветроагрегатов, способных вырабатывать электроэнергию, появились еще в 20-е годы прошлого века. Первый экземпляр ветродвигателя с роторами на четырех крыльях, диаметром 20 м, был установлен в 1926 г. в Берлине на башне высотой 15 м. Его крылья были сделаны из легкого металла – лоталя.

В России также заинтересовались возможностью выработки электроэнергии с помощью ветроустановок: в 1918 году ветряками занялся профессор В. Залевский, создавший теорию ветряной мельницы и сформулировавший несколько принципов, которым должна отвечать ветроустановка. В 1925 году профессор Н.Е. Жуковский разработал теорию ветродвигателя и организовал отдел ветряных двигателей в Центральном аэрогидродинамическом институте.

Отрасль начала стремительно развиваться, и в 1930-х годах Советский Союз был лидером в использовании энергии ветра (рис. 4). Тогда было освоено производство разнообразных ветроустановок мощностью 3—4 киловатта, которые выпускались целыми сериями. В 1931 году в СССР заработала крупнейшая на тот момент в мире сетевая ветроэнергетическая установка мощностью 100 кВт, вслед за ней на юге страны были установлены десятки подобных ветрогенераторов. В 1938-м в Крыму развернулось строительство ветроэлектростанции мощностью 5 МВт. С 1950 по 1955 год страна производила до 9 тысяч ветроустановок в год единичной мощностью до 30 кВт. В то же время в Казахстане была сооружена первая многоагрегатная ветроэлектростанция, работавшая в паре с дизелем, общей мощностью 400 кВт - прообраз современных европейских ветропарков и систем «ветро-дизель». А мощность и сопротивление рассчитываются по формулам (1) и (2).

(1)

(2)

Ветроэнергетические ресурсы

Ветер возникает на Земле при неравномерном нагреве ее поверхности Солнцем. В течение дня воздух над большими водными поверхностями остается сравнительно холодным, так как большая часть энергии солнечного излучения расходуется на испарение воды или же поглощается ею. Над сушей, которая меньше поглощает солнечные лучи, чем вода, воздух нагревается в течение дня больше, он расширяется, становится легче и поднимается вверх. Его заменяет более плотный холодный воздух, расположенный над водой. Так в прибрежной зоне возникают бризы.

В течение ночи их направление над прибрежными водами меняется на обратное, так как суша охлаждается быстрее воды и соответственно снижается температура расположенного над ней воздуха. Холодный воздух, движущийся к морю, вытесняет нагретый, который поднимается с поверхности воды. Аналогично наблюдаются бризы со стороны гор в течение дня, когда теплый воздух поднимается вдоль склона, нагретого Солнцем. Ночью сравнительно холодный воздух на склоне стекает в долины.

Подобная циркуляция воздушных масс в земной атмосфере наблюдается при большем нагреве поверхности Земли вблизи экватора, чем в районах полюсов. Ветер над холодной поверхностью, дующий от полюсов к экватору, замещает горячий воздух, который поднимается в тропиках и перемещается в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.

Вращение Земли также влияет на циркуляцию ее воздуха. Силы инерции, которые действуют на холодный воздух, движущийся вблизи поверхности по направлению к экватору, стремятся закрутить его в западном направлении. В то же время тяжелый воздух, движущийся в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсу, имеет тенденцию к повороту на восток.

Энергия, которая непрерывно поступает от Солнца и преобразуется в кинетическую энергию ветровых потоков на Земле, соответствует, по оценкам, суммарной мощности свыше 2700 ГВт.

Производство электрической энергии

Энергия ветра может быть использована для вращения синхронного генератора переменного тока; получаемая электрическая энергия непосредственно подается в сеть энергосистемы через повышающий трансформатор. В других случаях энергия ветра используется для выработки электрической энергии в виде постоянного тока и в нагревательных и отопительных приборах постоянного тока, например реостатных, или она аккумулируется в батареях и потом преобразовывается при использовании нагрузки, работающей на переменном токе.

Представляется, что важное значение имеет использование энергии ветра совместно с другими источниками энергии, в частности с традиционным топливом, энергией солнечного излучения, энергией, получаемой за счет разности температур в океане, биологическим преобразованием топлива и т. п.

Так как в большинстве мест ветер дует с перерывами, то для непрерывного получения энергии от автономно работающей установки необходимо аккумулировать ее на длительные периоды – 10 дней и более. Стоимость необходимого аккумулирующего устройства может быть снижена при комбинируемом использовании энергии ветра с другими источниками энергии.

Например, в большинстве мест ветер часто дует в то время, когда не светит солнце, и наоборот, поэтому комбинированные системы с гелиоустройствами для преобразования энергии ветра и солнца, например, фотоэлектрическими или термическими, потребуют меньшие емкости аккумулирующих устройств, чем системы, которые используют только один из этих типов приемников энергии.

Так как скорость ветра в данный момент времени может значительно изменяться на больших площадях, то большое число размещенных на них ВЭУ, работающих на общую сеть, также могут быть использованы для уменьшения емкости аккумуляторов при данной базисной нагрузке энергосистемы.

Список используемых источников