Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время загрязнение окружающей среды в промышленно развитых районах Российской Федерации достигло критического уровня. Наибольшее негативное влияние оказывают предприятия топливно-энергетического комплекса. Ежегодно этими объектами в атмосферу выбрасывается более 15 млн. т вредных веществ. Среди них наибольший объем приходится на золу, оксиды азота и серы, которые содержат токсичные канцерогенные и мутагенные вещества тяжелые металлы. Особенно значительные нарушения природной среды отмечаются в Центральной части страны В частности Центральный Уральский и Поволжский экономические районы по мировым стандартам качества природной среды отнесены к территориям которые не соответствуют необходимым условиям проживания населения.
Улучшение среды обитания человека в таких районах является важной и весьма актуальной проблемой. Существенный вклад в ее решение может быть внесен путем формирования экологически более благоприятной структуры топливно-энергетического баланса на основе использования экологически безопасных возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Наиболее перспективными и сравнительно хорошо проработанными в проектном отношении являются гидро- и ветроэнергетические установки (ГЭС, ГАЭС и ВЭС). По оценкам экспертов, общая мощность ВЭС на территории России к 2010 г. могла бы составить более 2000 МВт. Основные недостатки ветровой энергии (низкая удельная плотность воздушного потока, зависимость величины энергии потока от природных усло.вий и др.) можно существенно уменьшить за счет применения более эффективных технических средств новых конструктивных решений и комплексного использования нескольких видов ВИЭ в частности, систем ГАЭС-ВЭС.
Важным фактором улучшения структуры топливно-энергетического баланса сильно загрязненных районов является повышение эффективности энергокомплексов ГАЭС-ВЭС и создание стимулирующих условий их использования. Последнее возможно на базе новых методов экономического обоснования этих объектов, учитывающих необходимость позитивного изменения состояния окружающей среды и экологической ориентации развития энергетики.
Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью разработки технических средств и методов, направленных на обеспечение защиты окружающей среды в энергетическом строительстве за счет использования ВЭС, ГАЭС и их комплексов. Особенно важно повышение экологической и энергетической эффективности систем ГАЭС-ВЭС для центральных экологически неблагоприятных регионов.
Работа хорошо согласуется с основными положениями "Новой
энергетической политики России", государственной научно-технической
программы "Экологически чистая энергетика", программы
"Энергоресурсосбережение и нетрадиционная энергетика", решениям Международной энергетической академии. Всероссийских совещаний и гидроэнергетике и др.
Цель диссертационной работы - разработка технических средсті теории и методов эффективного использования энергокомплексов в состав ГАЭС-ВЭС для энергоснабжения потребителей в экологическ неблагоприятных районах со средним ветровым потенциалом.
Для достижения основной цели работы были поставлены и решет следующие задачи:
- обоснование наиболее перспективных методов защиты окружающе
среды при энергетическом строительстве в экологически неблагоприятны
районах;
разработка методов эколого - экономического обосновани эффективности энергокомплексов ГАЭС-ВЭС средней мощности дл современных условий и выбора их основных параметров, в том числ оптимального объема аккумулирующего водоема;
разработка технических средств повышения экологической энергетической эффективности использования установок, включающи ГАЭС-ВЭС;
- выполнение исследований предложенных новых технических средст
и конструкций элементов для выявления их основных энерогидравлически
показателей и последующего использования в эколого-экономически
обоснованиях оптимальных параметров ГАЭС-ВЭС.
Научная новизна исследований заключается в проведены
многоплановых теоретических и экспериментальных исследований п защите окружающей среды при строительстве энергетических комплексов составе ГАЭС-ВЭС и повышению их эффективности. В частности:
- предложены и сформулированы пути обеспечения требуемог
качества природной среды при энергетическом строительстве
экологически неблагоприятных районах на основе иерархическог
структурного подхода;
- разработан единый комплексный методический подход по эколого
экономическому обоснованию эффективности энергокомплексов ГАЭС
ВЭС средней мощности для современных условий и их основны
параметров;
- классифицированы и обобщены основные направленії
соверщенствования систем ГАЭС-ВЭС и их конструктивных элементов;
предложены новые технические решения по основным элемента ГАЭС-ВЭС, обеспечивающие повышение энергетической эффективное! энергоустановок и инженерное управление экологическими процессами;
впервые получены энергогидравлические характеристики новы технических решений в результате проведения экспериментальны исследований их моделей.
Личный вклад автора заключается в научном обобщении и разработке теоретических основ решения проблемы по эффективному использованию энергокомплексов в составе ГАЭС-ВЭС для районов со средним ветровым потенциалом, разработке технических средств и конкретизации методов защиты окружающей среды при энергетическом строительстве в экологически неблагоприятных районах, в проведении классификационного анализа с выявлением основных направлений совершенствования ГАЭС и ВЭС систематизации результатов лабораторных исследований новых технических решений.
Практическая значимость работы состоит в реализации
разработанных методов в виде программных средств, позволяющих производить оценку эффективности комплекса ГАЭС-ВЭС в современных условиях и рассчитывать его основные параметры, а также в разработке практических рекомендаций по выбору оптимального расположения сооружений энергоустановок на местности, в доведении результатов исследований до практического использования и внедрения в учебный процесс при подготовке специалистов-гидроэнергетиков.
Использование разработанных автором методик и рекомендаций позволит повысить конкурентоспособность экологически безопасных энергоустановок, включающих ГАЭС и ВЭС, что весьма важно для улучшения качества природной среды в экологически неблагоприятных районах.
На защиту выносятся:
новые технические решения по основным элементам энергокомплексов ГАЭС-ВЭС, предложенные автором для повышения их экологической и энергетической эффективности;
классификация направлений совершенствования ГАЭС-ВЭС и их элементов;
результаты энергогидравлических исследований новых конструкций элементов энергоустановок;
- эколого-экономические методы обоснования эффективности
энергокомплексов ГАЭС-ВЭС средней мощности и их основных параметров.
Достоверность научных результатов и основных выводов подтверждается соответствием полученных результатов существующим научным представлениям, использованием в диссертации научно обоснованных методов, проверкой методик апробированными методами, а также результатами экспериментальных исследований.-
Реализация работы. Результаты диссертационных исследований и
разработанные реком^ации использованы в проектных проработках ряда
организаций проектной и научно-исследовательской ориентации: АО
"Ленгидропроект", Ташгидропроект", "Союзгипроводхоз", АОЗТ
"Самарское товарищество". Главным, управлением архитектуры и строительства . г. Самары, научно-техническим центром "Зодчий".
Отдельные конструктивные разработки и решения использованы АО "Волжская ГЭС", "Богучангэсстрой", а также нашли отражение в проектах малых гидротехнических объектов Самарской области. Методические рекомендации и оценки эффективности использованы при разработке экономико-энергетической стратегии развития Самарской области.
Теоретические результаты и программные продукты, полученные при выполнении работы, внедрены в учебный процесс кафедр "Возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики" СПбГТУ и "Природоохранных и гидротехнических сооружений" СамГАСА. Подготовлено 9 учебно-методических пособий для дипломного и курсового проектирования. Выпущено более 20 отчетов о НИР.
ч' Апробация результатов исследований. Основные результаты,
подученные при выполнении работы, обсуждены на областных, вузовских, российских и международных научно-технических конференциях и совещаниях:
15-й молодежной научно-технической конференции Ленгидропроекта (Ленинград, 1985);
научно-техническом совещании "Перспективы строительства ГАЭС в Армянской ССР" (Ереван, 1984);
научно-технической конференции "Решение научно-технических проблем при создании Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса" (Ленинград, 1986);
- 44-й научно-производственной конференции профессорско-
преподавательского состава и аспирантов ТИИИМСХ (Ташкент, 1985);
- Всесоюзной научно-технической конференции "Научные проблемы
современного энергетического машиностроения" (Ленинград, 1986);
-5-м научно-техническом совещании Гидропроекта (Москва, 1987);
- конкурсе НТО энергетики и электротехнической промышленности на
лучшую разработку решений, направленных на осуществление
интенсификации производства в энергетике. Работа награждена второй
премией (Ленинград, 1987);
- Международной научно-технической конференции "Современные
проблемы нетрадиционной энергетики" (С.-Петербург, 1994);
, - 40, .42, 43, 48, 49, 50, 51, 52 и 53-й научно-технических областных конференциях (Самара, 1983 - 1996 гг.);
- научных семинарах кафедр ВИЭГ СПбГТУ и ПГТС СамГАСА.
Публикации. Основные результаты и положения диссертации
опубликованы в 42 печатных работах, включая 19 авторских свидетельств
на изобретения. ,^.
Структура и объем работы.. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 235 наименований и приложений. Работа содержит 206 страниц машинописного текста, а также 75 рисунков и 9 таблиц. Общий объем работы - 322 с.
.6
