Ветровые электростанции
Созданные ветряные электростанции в качестве источника энергии используют силу ветра. В результате обеспечивается выработка дешевой электроэнергии. Применение таких конструкций имеет высокую эффективность, поскольку перемещение воздушных масс идет постоянно, и этот источник энергии является возобновляемым. С течением времени использование ветровых генераторов становится все популярнее, что влечет за собой развитие данного направления. Выражается это в появлении новых разновидностей ветровых агрегатов, используемых в промышленности и для частных нужд.
Основные характеристики и принцип работы
Работа ветряных электростанций характеризуется следующими показателями:
- Мощностью. Это основной параметр ветровой электростанции. Мощность установки зависит от способности генератора вырабатывать электроэнергию при стандартной скорости ветра равной величине 12 м/с.
- Номинальным напряжением. Данная величина, которая также вырабатывается генератором, может изменяться в широких пределах. Она бывает 220 В, 12 В и 24 В.
- Мощности турбины. Данная величина зависит от диаметра турбины,
- Производительностью. Этот параметр позволяет определить количество вырабатываемой ветроустановкой электроэнергии в год.
При выработке электроэнергии важной величиной является диаметр турбины, которая должна выдержать сильные порывы ветра. Ее расчет ведется с учетом особенностей региона, поскольку в каждой местности перемещение воздушных масс обладает разной силой. При этом за базовую величину берется максимальная сила ветра.
Производителями выпускается большое разнообразие ветроустановок. При этом принцип действия у них всех одинаковый. Заключается он в следующем:
- В верхней части установки располагаются лопасти, задача которых состоит в захвате перемещающихся воздушных масс.
- При соприкосновении ветра с лопастями последние приводятся во вращение, которое передается на ротор генератора.
- Как только генератор начинает вращаться, между магнитами статора тут же происходит формирование электромагнитного поля, с последующим появлением в обмотках статора переменного электрического тока. Его создание происходит на основе физического явления электромагнитной индукции.
- На следующем этапе происходит образование постоянного тока путем прохождения его сквозь выпрямитель.
- Затем он снова преобразуется в переменной ток, частота которого составляет 50-60 Гц. Достигается это путем прохождения его через инвертор. Выработанная энергия поступает в электрические сети.
Из-за разного рельефа местности часто ветряные электростанции устанавливаются на высоких мачтах, поскольку близко к земле потоки воздуха не отличаются стабильностью, а также их сила уменьшается. При этом на высоте они дуют равномерно, что обеспечивает оптимальную эксплуатацию установки.
Разновидности по конструкции
Существует несколько видов ветрогенераторов, которые разделяются по конструкции и месторасположению. Каждая из них отличается своей особенностью и применяется с учетом конкретных условий. При этом принцип действия у всех ветряных электростанций одинаковый, основанный на использовании силы ветра.
Горизонтальные
Особенностью данного типа ветрогенераторов является расположение оси вращения в горизонтальном направлении. Это сложные устройства, отличающиеся высокой эффективностью. Такой конструкции ветрогенераторы выпускаются нескольких видов:
- С фиксированным углом наклона лопастей. Такого типа ветровые электрогенераторы можно встретить чаще всего. Их особенностью являются лопасти, расположенных с наиболее эффективным углом наклона, что позволяет их использовать при любой силе и скорости ветра.
- С регулируемым углом наклона лопастей. В таких ветровых установках есть возможность изменять расположение наклона лопастей. Это увеличивает универсальность оборудования и дает возможность подстраиваться под любую ветровую нагрузку.
- Саблевидной формой лопастей. Такие лопасти имеют особую геометрию, специально приспособленную под высокую скорость ветра.
Горизонтальные ветровые электростанции нашли наиболее широкое применение среди других типов оборудования.
Вертикальные
Это ветровые устройства, ось вращения в которых установлена вертикально. В результате у них отсутствует зависимость от направления ветра. Такие изделия имеют упрощенную конструкцию, но обладают меньшей эффективностью. Вертикальные агрегаты выпускаются следующих видов:
- С ротором Савониуса. Геометрия лопастей выполнена в виде синусоиды, что способствует формированию подъемной силой при попадании на них воздушных масс.
- Ветровая электростанция Дарье. В состав конструкции входит ряд лопастей, которые устанавливаются вдоль вертикальной оси. Они также имеют особую изогнутую форму, которая обеспечивает создание подъемной силы.
- Ветрогенераторы Фена. Лопасти устанавливаются на цилиндрической турбине и приводят ее во вращения под воздействием силы ветра.
Вертикальные ветровые электростанции также находят широкое применение в местах, где ветер может часто менять направление.
Роторные и карусельные
В роторных устройствах используются специальные узлы для улавливания ветра с дальнейшим превращением его в энергию. Оборудование имеет усложненную конструкцию, но обладает большой эффективностью. Такие ветрогенераторы могут работать в плохих погодных условиях. При этом их монтаж не вызывает сложности. Рассматривая недостатки, можно выделить небольшую высоту башни, что увеличивает риск разрушения лопастей. Также аппараты издают повышенный шум.
Высокой надежностью обладает и карусельное оборудование, принцип работы которого заключается в следующем:
- Движущийся воздух попадает через патрубок во вращающийся барабан ветрогенератора.
- При вращении барабана за счет центробежной силы вся присутствующая в воздухе пыль отбрасывается к боковым стенкам, а затем попадает в пылесборник. В результате воздух очищается и не загрязняет оборудование
Роторные и карусельные ветровые электростанции относятся к наиболее качественному оборудованию. Оно выполнено в соответствии со всеми технологическими требованиями, а почему необходимо придерживаться разработанных норм, не отклоняясь от стандарта, вы можете узнать здесь.
Типы ветровых электростанций
Важным моментом является место установки ветровых электростанций. В зависимости от этого они разделяются на виды:
- Прибрежные. Устанавливаются на некотором расстоянии от берега моря или океана. Именно в этом месте регулярно дует бриз, способствующий стабильности работы установки. Его присутствие обеспечено разностью температур между морской водой и поверхностью суши. В результате формирование ветра происходит днем и ночью, поскольку перемещение воздушных масс постоянно чередуется с морского побережья в сторону водоема, а затем в обратном направлении.
- Наземные. Установка таких ветровых электростанций ведется на возвышенных участках земли. Желательно, чтобы высота территории превышала 50 м. Очень удобными местами являются холмы. Формирование нужной площадки ведется на протяжении 7-10 дней. Основная сложность заключается в выборе местности, поскольку необходимо обеспечить подъезд строительной техники, а это связано с наличием дорог. Кроме того, длительность процедуры монтажа ветрогенераторов увеличивается за счет необходимости согласования всей документации в различных организациях.
- Шельфовые. Такие ветрогенераторы располагаются в море на расстоянии от берега в районе 60 км. К достоинству установок относится их месторасположение, когда не занимается полезная территория земли. Также они не видны с берега и при работе показывают хорошую эффективность. Их строительство ведется в местах, где присутствует небольшая глубина. Это необходимо для закладки свайного фундамента на глубину 30 м. Также под землей прокладываются подводные кабеля. Строительство шельфовых электростанций обходятся намного дороже, чем их наземные варианты. Для изготовления используются качественные материалы, поскольку в соленой водной среде они быстро покрываются коррозией. При строительстве таких сооружений специально используются самоподъемные корабли.
- Парящие. Особенностью конструкции таких ветровых электростанций является их расположение над землей. С помощью специальной оболочки, наполненной гелием, ветрогенератор поднимается на высоту несколько сотен метров. Внутри агрегатов расположены турбины мощностью до 40 кВт. Оборудование имеет множество преимуществ, но применяется редко из-за сложности его изготовления и монтажа.
- Плавающие. Это ветровые генераторы, выполненные в виде платформы с башней. Устройство опускается под воду на десятки метров, а верхняя часть возвышается над морской гладью. Для стабилизации системы внутри водоема используется специальный балласт, сделанный из гравия или любых камней. Для удержания оборудования на месте применяются якоря.
- Горные. Такое оборудование представляет собой обычные ветровые генераторы, только установленные в горах. Они характеризуются большой эффективностью, поскольку в горной местности всегда присутствуют сильные ветры.
Каждый тип ветрогенератора обладает своими особенностями и применяется в той местности, где от него можно получить максимальную отдачу.
Правила выбора
При выборе ветрогенератора нужно учитывать множество параметров оборудования:
- Мощность. Для этого необходимо рассчитать, какое количество электроэнергии необходимо для обслуживания данной территории. К полученному результату следует обязательно прибавить запас на случай возможных потерь.
- Тип оборудования. Обычно вопрос стоит перед выбором горизонтального или вертикального аппарата. В первом случае производительность агрегата будет выше, но это произойдет только при нужном направлении движения воздушных масс. Вертикальный вариант имеет меньшую эффективность, но занимает небольшое пространство и не зависит от направления ветра.
- Размер ротора. Здесь все зависит от необходимой производительности оборудования. Большого размера ротор значительно эффективнее, но требует наличия значительного пространства. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо предварительно провести расчеты.
- Материал лопастей. Такие изделия могут изготавливаться из пластика, стали или алюминия. Металлические лопасти обладают большей прочностью, но и выше по цене. Оптимальным вариантом является пластик. По своим характеристикам он прочный и долговечный.
- Инвертор. Это прибор, в задачу которого входит преобразование переменного тока с целью зарядки аккумуляторов. Устройство может быть в составе ветрогенератора или установлено отдельно.
- Производитель. Здесь нужно выбирать надежного хорошо известного поставщика. При покупке такого дорогостоящего оборудования обязательно следует проверять гарантию и возможность его ремонтирования в сервисных центрах.
- Стоимость оборудование. Это обстоятельство также играет не последнюю роль и во многом зависит от бюджета хозяина.
Кроме перечисленных факторов обязательно нужно заранее определиться с местом установки оборудования. Здесь следует ориентироваться на территорию, насколько стабильно дуют ветры, и меняют ли они свое направление движения. Для этого необходимо выбрать возвышенность, где сила перемещения воздушных масс будет максимальной. В том случае, когда ветры дуют слабо, требуется подбирать соответствующее оборудование с высоким КПД.
Использование силы ветра как альтернативного возобновления источника энергии относится к перспективному направлению. Установленные в ряд ветрогенераторы дают хороший результат, но при изготовлении оборудования следует обращать внимание на качество его производства и ответственность работников. Об этом можно почитать здесь.
«Умные» приборы учета: на пути к цифровой трансформации электросети
Компания «Ленэнерго» проводит работу по построению интеллектуальной системы учета электроэнергии.
Учет электроэнергии на новом уровне
ПАО «Ленэнерго» является одной из крупнейших распределительных сетевых компаний страны, осуществляющей передачу электрической энергии по сетям 110–0,4 кВ, а также присоединение потребителей к электрическим сетям на территории Санкт-Петербурга и Ленобласти.
Одним из ключевых направлений работы компании является цифровизация сети. Это вектор развития отрасли, заданный Правительством РФ и последовательно реализуемый всей ГК «Россети», в которую входит «Ленэнерго».
Внедрение новых технологий ведется на разных уровнях электросетевого комплекса. Но одним из базовых элементов построения автоматизированной сети является создание интеллектуальной системы учета электроэнергии. Сейчас перед ГК «Россети» стоит задача создания единых стандартов передачи данных, протоколов, интерфейсов, так как в настоящий момент в стране распространено порядка 300 не совместимых друг с другом систем учета.
Внедрение интеллектуальных систем учета электроэнергии – это необходимость современных реалий, поскольку старые приборы неудобны в использовании и не позволяют оперативно и с необходимой точностью сводить баланс электроэнергии. Это приводит к конфликту между сетевыми и сбытовыми компаниями и потребителем. Оснащение «умными» счетчиками дает возможность снижать коммерческие потери и качественно улучшить наблюдаемость и управляемость электросетевой инфраструктуры, а также обеспечить недискриминационный доступ к информации об энергопотреблении и работе системы.
«Ленэнерго» оснащает интеллектуальными приборами учета собственные электросетевые объекты, а также включает в свою систему совместимые приборы учета смежных субъектов рынка электроэнергии. Сегодня на территории, обслуживаемой компанией, находится около 586 тыс. приборов учета – приборы учета «Ленэнерго» и потребителей, за исключением квартирных счетчиков в многоквартирных жилых домах. Из них 11% соответствуют критериям интеллектуального учета и включены в единую систему учета компании. В Ленобласти доля приборов учета, включенных в интеллектуальную систему, составляет 8%. На территории Петербурга доля таких приборов выше и составляет 17%.
Ближайшие перспективы
До 2020 года «Ленэнерго» планирует установить 27 тыс. интеллектуальных приборов учета: 8,4 тыс. – в Петербурге и 18,6 тыс. – в Ленобласти. Оборудование будет устанавливаться на центрах питания 35–110 кВ и трансформаторных подстанциях 6–20 кВ «Ленэнерго». Затраты по инвестпрограмме «Ленэнерго» составят более 1,8 млрд рублей.
Специалисты подсчитали, что в результате развития системы учета объем снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях «Ленэнерго» только за 2018–2020 годы составит около 344 млн кВт/ч.
В целом для построения полноценной интеллектуальной системы учета электроэнергии на электросетевых объектах «Ленэнерго» необходимо установить 45,3 тыс. приборов. Это позволит обеспечить снижение потерь до целевого уровня 7,15% (для сравнения: потери за 2017 год составляли 11,47%).
«Ленэнерго» устанавливает интеллектуальные приборы учета на вводах трансформаторов и на всех отходящих линиях трансформаторных подстанций. Также выносные приборы учета устанавливаются для потребителей частного жилого сектора. При питании от воздушной линии на опорах линий электропередачи устанавливаются split-счетчики с предоставлением потребителю модуля отображения показаний. Они интегрируются в единую систему учета «Ленэнерго».
В рамках создания интеллектуальной системы учета «Ленэнерго» обеспечивает выполнение сразу нескольких задач:
– формирование балансов электроэнергии на участках сети для локализации очагов потерь;
– перевод приборов учета, установленных на границе с потребителями, в расчетный учет;
– интеграция приборов учета в цифровую сеть для выполнения задач повышения наблюдаемости;
– недискриминационный доступ к данным о потреблении электроэнергии всем участникам рынка, в том числе через универсальный «личный кабинет».
Проблемы и пути решения
При внедрении интеллектуальной системы учета электроэнергии компания столкнулась с рядом проблем. Одной из них оказалась сложная процедура допуска интеллектуального прибора учета в эксплуатацию в качестве расчетного. В частности, потребители иногда отказываются участвовать в процедуре допуска, есть определенные сложности при переходе сбытовых компаний на расчеты по установленному сетевой организацией прибору.
Кроме того, специалисты отмечают отсутствие полной совместимости приборов учета различных производителей, а также определенные слабые места в части информационной безопасности.
Решение данных проблем «Ленэнерго» видит в изменении действующего законодательства РФ в части упрощения процедуры допуска приборов в эксплуатацию. В частности, специалисты предлагают установить возможность принимать в расчеты интеллектуальные приборы учета, установленные электросетевой организацией, в уведомительном порядке.
Что касается совместимости счетчиков, то ее можно достичь путем разработки обязательных для применения заводами-изготовителями нормативно-технических требований к интеллектуальным приборам учета в части взаимной совместимости и вопросов информационной безопасности.
Основа цифрового района
Как уже отмечалось, интеллектуальная система учета электроэнергии является базой для перехода на «цифру». Одной из пилотных площадок ее создания в ПАО «Ленэнерго» является проект цифрового района электрических сетей (РЭС) на базе Северного РЭС филиала ПАО «Ленэнерго» «Кабельная сеть» на территории Петербурга. Данный проект включает в себя мероприятия по полному оснащению интеллектуальными приборами учета электроэнергии всех объектов Северного РЭС: на 88 распределительных подстанций и 966 трансформаторных подстанций планируется установить 9224 прибора.
В результате реализации проекта специалисты «Ленэнерго» планируют достичь следующих целевых показателей:
– уменьшение потерь электроэнергии – на 7,45% (к 2022 году, с дальнейшим снижением до 7,15%);
– автоматический учет потребления электроэнергии – 95%;
– 100% автоматическое выявление небаланса электроэнергии, неучтенного потребления;
– 100% автоматическое выявление зон с ненормативным качеством электроэнергии.
Актуально
Борьба с энерговоровством
Установка интеллектуальных приборов учета и создание цифровой сети в целом позволят выйти на новый уровень борьбы с хищением электроэнергии, которое сегодня является довольно распространенной проблемой распределительных компаний.
«Ленэнерго» продолжает активную работу в этой сфере. За январь–ноябрь 2018 года специалисты компании оформили в общей сложности 7035 актов по безучетному и бездоговорному потреблению. Сумма незаконно потребленной электроэнергии составила 532,6 млн рублей.
Так, с начала года энергетиками было выявлено 739 случаев безучетного потребления электроэнергии. Его объем составил 17 074 тыс. кВт/ч, что в денежном эквиваленте достигает 56,9 млн рублей. Также пресечено 6296 случаев бездоговорного потребления. Объем электроэнергии, потребленной при самовольном подключении к электросетям, составил 76 591 тыс. кВт/ч, стоимость – 475,7 млн рублей.
Объем неучтенного потребления электроэнергии, в соответствии с действующим законодательством РФ, определяется исходя из максимально возможного потребления по таким обнаруженным подключениям. Сумма нанесенного ущерба взыскивается «Ленэнерго» с владельцев объектов.
Позиция компании по вопросу неучтенного потребления однозначна. Это потери электроэнергии, которые в конечном счете «ложатся на плечи» всех участников рынка. Потребление электроэнергии без соответствующих договоров – неконтролируемая нагрузка на сеть, которая становится причиной существенного снижения надежности электроснабжения потребителей. Кроме того, самовольное присоединение в большинстве случаев выполняется с грубейшими нарушениями техники безопасности и с риском для здоровья и жизни.
Александр Васильев: «Контроль качества работ становится приоритетом»
ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» осуществляет работы по контролю качества в сфере строительства, реконструкции и ремонта автомобильных дорог, мостов, путепроводов и других сооружений. В канун Нового года генеральный директор Александр Васильев рассказал «Строительному Еженедельнику» об итогах деятельности компании в уходящем году и планах на год будущий.
– Александр Владимирович, какие задачи Вы ставили перед компанией на этот год и удалось ли их выполнить?
– В целом, по моей оценке, год для нас был вполне успешным. Одна из важнейших задач, которые нужно было решить компании, – это сертификация на соответствие ряду ГОСТов. Мы оказываем услуги в сфере контроля качества строительства в самых разных сферах. В настоящее время главное, чего заказчик (в том числе государственный) хочет – это добросовестное выполнение заказа. Соответственно, контроль качества работ становится одним из приоритетов.
При этом заказчики хотят, чтобы эти услуги выполняли компании, которые, в свою очередь, гарантированно имеют соответствующие компетенции, что подтверждается сертификатами. Такие требования часто указываются в конкурсных условиях при проведении тендеров. Таким образом, получение нашей компанией сертификатов в уполномоченных структурах позволит нам принять участие в интересных конкурсах и расширить круг заказчиков.
За этот год ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» подтвердило свое соответствие ГОСТ Р ИСО 9001-2015 (национальный стандарт РФ системы менеджмента качества), ГОСТ Р ИСО 14001-2007 (национальный стандарт системы экологического менеджмента), ГОСТ 54934-2012 (национальный стандарт системы менеджмента безопасности труда и охраны здоровья). Также мы прошли аттестацию по Стандарту СТО ААЛСЗ 66.1.08/Д-2018 «Оценка опыта и деловой репутации лиц, осуществляющих инженерные изыскания для строительства, реконструкции, капитального ремонта, ремонта и содержания автомобильных дорог».
Наша испытательная лаборатория (кстати, богато оснащенная самым современным оборудованием, позволяющим достоверно определить качество выполненных подрядчиком работ и используемых при их проведении материалов) была аккредитована на соответствие требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий». Это гарантирует наши компетенции при контроле качества работ с подавляющим большинством стройматериалов: от растворов, бетона, железобетонных конструкций до песка, щебня и асфальтобетонных смесей.
– На каких интересных объектах компания выполняла работы в этом году?
– Специалисты нашей компании имеют большой опыт работ по контролю качества строительства в различных сферах, предотвращению разного рода нарушений и обеспечению полного соответствия строительной продукции требованиям нормативных документов и проектной документации. Суммарно в уходящем году ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» выполнило контрактов более чем на 22 млн рублей. Причем работы осуществлялись и в разных областях строительства, и по различным объектам.
Кроме того, достаточно широка и география нашей деятельности. Это и Санкт-Петербург, и Новгородская, Тверская области, Крым. В частности, мы оказывали услуги испытательной лаборатории для нужд Керченского филиала ФГУП «УВО Минтранса России» при строительстве подходов и возведении эксплуатационных зданий знаменитого Крымского моста. Кроме того, уже второй год мы оказываем услуги по контролю строительства этого моста по заказу ЗАО «Ленстрой».
– Какие задачи Вы ставите перед компанией на будущий год?
– Теперь, когда мы документально подтвердили свои компетенции по многим направлениям деятельности, а также аккредитовали испытательную лабораторию, главной нашей задачей является дальнейшее расширение нашей деятельности. Это и увеличение числа заключенных контрактов, и поиск новых заказчиков (включая активное участие в тендерах), и выход в новые для нас регионы. Как заметно из уже имеющейся географии заказов, мы достаточно мобильны, а накопленный опыт позволят браться за контроль качества на самых крупных и ответственных объектах.
– Наша газета выйдет в канун Нового года. Чего бы Вы хотели пожелать коллегам?
– От всей души поздравляю всех с Новым годом! Хочется всем пожелать, чтобы в наступающем году с нами произошло то самое чудо, о котором мы все так мечтаем. Хоть у каждого оно свое, но оно обязательно самое необходимое и самое важное. Желаю, чтобы все мы были здоровы, достигали новых вершин и самореализовывались, занимались тем, что приносит нам радость, за что мы испытываем гордость.