Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии для электроэнергетики Республики Нигер Эльхаджи Амаду Хамиссу

Определение оптимального угла наклона солнечных батарей в течение

года 73

6. 1. 2. Анализ ресурсов геотермальной энергии в мире и области ее

      применения 94

      6. 1. 4. Гидроэнергетика Республики Нигер 99

            7. Важность применения дождевой воды для эколого-энергетических

            и сельскохозяйственных целей в условиях Нигер 107

            6. 2. 9. Ветроэнергетика Нигер 115

                  11. Ветроэнергетические расчеты 127

                  13. 5. СПОСОБЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОНОМНОГО СЕЛЬСКОГО

                      РЕГИОНА РЕСПУБЛИКИ НИГЕР 136

                      5 Л Рассматриваемые способы электроснабжения автономного сельского региона Республики Нигер 136

                      6. 2. 13. 3. 1. Методологии выбора системы электроснабжения автономного

                                   Комбинированные электрические системы 146

                                   СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 200

                                   УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 208

                                   Введение к работе

                                   Актуальность проблемы. Республика Нигер расположена на северо-востоке западной Африки, в тропических широтах северного полушария. Это одно из крупнейших по территории государств региона площадью - 1267 тыс. км². Население составляет 10,6 миллионов жителей (рост населения в 2001 г. составил 3,34 % в год). Климат страны жаркий, сухой, обусловлен ее континентальным положением, близостью Сахары и экватора. Средняя годовая температура в стране 26- 29 С.

                                   Рост выработки электроэнергии является очень важным условием для развития любой отрасли промышленности и всего народного хозяйства. Промышленное развитие Нигера после провозглашения независимости было крайне низким, так как экономическое наследство Французской колонизации практически отсутствует.

                                   Слабость энергетической базы электроэнергетики - одно из существенных препятствий на пути промышленного развития Нигера. Потребности страны в электроэнергии для производственных и бытовых нужд постоянно возрастают, поэтому развитию энергетики уделяется значительное внимание.

                                   С 70-х годов перспективы развития энергетики в Нигере значительно расширились в связи с началом разработки и добычи урана, открытием месторождений нефти и угля. Если отсутствие средств и кадров не предоставляет Нигеру возможности рассчитывать на сооружение АЭС, работающей на местном сырье, а использование местной нефти также мало реально в ближайшей перспективе, то использование местных углей уже позволило с 1981 года ввести в строй первую очередь ТЭС Ану-Арарен мощностью 18,8 мВт. После пуска второй очереди, мощность ТЭС достигнет 36,6 мВт. Существенным сдвигом в энергетическом балансе Нигера явилось сооружение в 1976 году линии электропередачи (ЛЭП) длиной 600 км от ГЭС в Ка- инджи (Республика Нигерия) до столицы Ниамея. В 1993 г. линии 250 км от КАЦИНА (Р. Нигерия) до ГАЗАО-МАРАДИ-ЗИНДЕР. Это позволило стране импортировать значительное количество необходимой электроэнергии.

                                   В век технического прогресса происходит истощение традиционного топлива: угля, нефти, газа. Что заменит традиционное топливо в будущем? Теперь многие считают, что наиболее перспективными источниками могут стать так называемые возобновляемые - энергия солнца, ветра, биомассы и глубинное тепло земли.

                                   Современные проблемы топливно-энергетического комплекса (ТЭК) мира связаны с ростом требований социально-экологического характера и существенным ростом стоимости производства электроэнергии на тепловых и атомных электростанциях при ограниченности ресурсов ископаемого топлива. При этом потребление энергии в мире, под воздействием научно- технической революции, определяющей сегодня развитие производительных сил, непрерывно растет высокими темпами (за пятидесятилетие примерно, в 1,4 раза), опережая при этом рост численности населения, который составит по некоторым прогнозам с 1980 по 2010 г около 2,1% в год. Эти же проблемы характерны и для Республики Нигер.

                                   Однако в Республике Нигер проблемы функционирования ТЭК осложняются целым рядом специфических проблем: одно из существенных препятствий на пути промышленного развития Нигера слабость энергетической базы. Потребности страны в электроэнергии для производственных и бытовых нужд постоянно возрастают, поэтому развитию энергетики уделяется значительное внимание. дороговизна электроэнергии и водоснабжения. Значительные колебания в производстве сельскохозяйственного сырья, обрекающие на простои предприятия по его переработке, низкий уровень технической подготовки кадров, малочисленность национального инженерно-технического и среднего технически персонала, квалифицированных рабочих. проблемы обеспечения пресной водой населения, сельского хозяйства и промышленности; проблемы применения ФЭП; проблемы экономии топлива для ДЭУ; большие потери электроэнергии в линиях электропередач (ЛЭП) из-за высокой температуры окружающей среды и большого расстояния (ЛЭП) ( импорт из соседней страны Республики Нигерия).

                                   Общие проблемы ТЭК Нигер: -производство электроэнергии на основном за счет сооружений ТЭС, работающих на импортируемом жидком топливе; -рост импорта электроэнергии, так как страна развивается и требует роста мощностей и строительства энергосистемы.

                                   На основании выше сказанного можно сделать следующие выводы: -дальнейшее развитие электроэнергетики страны не может базироваться только на традиционных видах электростанций (ТЭС); -необходимо искать новые нетрадиционные и экологически чистые источники энергии. Для этого надо выявлять характерные для страны нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). Также необходимо оценить эти ресурсы. Следует отметить, что работа по комплексной оценке ресурсов НВИЭ на территории Нигер проводится впервые.

                                   Ввиду мирового энергетического и экологического кризиса, в том числе и в Нигер, весьма актуально дальнейшее снижение расхода органического топлива на энергетические цели и увеличение доли возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом балансе. Однако потенциальные и технические ресурсы этих источников в настоящее время не определены и они еще не применимы для большой энергетики.

                                   Проблема оценки ресурсов возобновляемых источников энергии одна из центральных в условиях энергетического кризиса, экологической напряженности во многих районах мира. При этом региональный аспект ее решения усложняется наличием изменений социально-экономического положения во многих странах мира. Для Нигера эта проблема приобретает особую актуальность в связи с необходимостью покрытия дефицита электроэнергии при высоком темпе роста спроса на нее.

                                   Если раньше с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) возникали проблемы технического плана, то в настоящее время основным вопросом, возникающим на пути их использования, является высокая начальная стоимость. Однако при определенных условиях системы энергоснабжения на основе ВИЭ уже сегодня могут быть вполне конкурентоспособными (в том числе и в Республике Нигер) в сравнении с традиционными способами энергообеспечения.

                                   Потенциал ВИЭ в Р. Нигер значителен и вполне достаточен для энергоснабжения автономных сельских потребителей. Он неодинаков в различных регионах, но нет ни одного из них, где хотя бы один из возможных ВИЭ (солнце, ветер, биомасса, тепло Земли, малые реки) не имел технического потенциала, позволяющего рационально использовать местные энергоресурсы в народном хозяйстве.

                                   Среди всех ВИЭ наиболее распространенными и доступными энергоисточниками, особенно для различных маломощных бытовых и производственных процессов в условиях сельского хозяйства (освещение, телевидение, охлаждение, водоподъем и орошение, сушка сельскохозяйственных продуктов и пр.), являются энергия солнца и ветра. К тому же, в последнее время развитие технологий на базе этих ВИЭ получило мощный толчок в мире, что повсеместно подтверждается успешно выполняемыми работами в Р. Нигер и в мире. Далее приводятся некоторые из примеров эффективного использования технологий на основе энергии солнца и ветра:

                                   В период с 1990 по 1995 годы в Германии была успешно выполнена государственная программа «1000 солнечных крыш», основным результатом проведения которой стало повсеместное утверждение реальности эф- фективного использования энергии солнца в качестве конкурентоспособного источника электроэнергии. Положительный эффект от проведения германской программы был адекватно оценен во многих странах мира.[80] Япония осуществляет с начала 1997 г. программу «10.000 фотоэлектрических крыш», которая финансируется на одну треть из государственных источников.

                                   В Кении с 1994 по 1999 годы с помощью фотоэлектрических установок (ФЭУ) было электрифицировано 20.000 сельских домов.[80] Большая программа по внедрению ФЭУ реализуется в Индии, где в 1986-1992 гг. на их установку в сельской местности было затрачено 690 млн. рупий. В Израиле в соответствии с законом, требующим, чтобы каждый дом был снабжен солнечной водонагревательной установкой, установлено около 800.000 солнечных коллекторов (СК), которые обеспечивают 70% населения страны горячей водой. Летом 1997 г. президент США заявил о начале проведения беспрецедентной государственной программы использования фотоэлектричества, подразумевающей установку и использование около миллиона ФЭУ в городах США [80], а в конце декабря 1997г. в свет вышла Белая Книга Европейского Союза (ЕС) по Стратегии и Плану Действий в области развития возобновляемой энергетики (^,,COM/97/599/flnaГ^,), содержащая детальный план конкретных мероприятий, направленных на увеличение вдвое относительно уровня 1995г. вклада ВИЭ в общий энергетический баланс ЕС (от 5,3% до 12%) к 20Юг, согласно которому большая роль в достижении этой цели отводится увеличению использования энергии солнца и ветра.

                                   Основной целью диссертационной работы является оценка ресурсов возобновляемых источников энергии для электроэнергетики Республики Нигер. При этом были решены следующие задачи:

                                   Исследование современного состояния и перспектив развития топлива энергетического комплекса Республики Нигер;

                                   Исследованы современные математические модели для оценки ресурсов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и обоснованы наиболее перспективно для условия Республики Нигер;

                                   Проведен анализ современного состояния и перспектив использования солнечной энергии в сельскохозяйственных и отдельных районах Республики Нигер;

                                   Выполнены расчеты и оценки ресурсов различных возобновляемых источников наиболее подходящих для Республики Нигер.

                                   Методы исследований

                                   Исследования проводились на основе методов системного анализа, с использованием методов математического программирования, математической статистики и численных методов решения задач. Научная новизна работы

                                   Впервые дана комплексная оценка ресурсов возобновляемых источников энергии для электроэнергетики Республики Нигер.

                                   Обоснована актуальность и необходимость интенсивного использования ВИЭ в энергетике Республики Нигер с учетом особенностей экономического и социально-экологического положения.

                                   Обоснованы методики расчета основных категорий энергопотенциала ВИЭ применительно к условиям Республики Нигер.

                                   Определены валовый и технический энергопотенциалы солнечной, ветровой, геотермальный и гидроэнергетики Республики Нигер.

                                   Исследовано влияние температуры солнечного модуля на его вольт- амперную характеристику (ВАХ).

                                   Выбран оптимальный способ электроснабжения изолированных потребителей в отдаленных регионах Республики Нигер. Практическая ценность.

                                   Результаты выполненного исследования предназначены для применения при проектировании и эксплуатации установок на базе возобновляемых источников энергии Республики Нигер.

                                   Приведены в диссертационной работе рекомендации по широкому применению солнечных установок для отделенных районов от ЛЭП и применения малых ГЭС для энергоснабжения ирригационных установок и изолированных потребителей. Апробация работы

                                   Основные положения и результаты исследования по теме диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах, на заседаниях кафедры «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» МЭИ.

                                   Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано три печатных работы [1,2,3].

                                   Постановка задачи диссертационной работы.

                                   Анализ состояния вопроса показал, что в Республике Нигер имеются достаточные ресурсы ВИЭ и проблема эффективного применения их является актуальной. По результатам анализа выявлены следующие задачи, которые необходимо решить: -Количественная оценка ресурсов ВИЭ на территории Республики Нигер; -Определение наиболее перспективных направлений использования ВИЭ для условий Республики Нигер; -Выбор и обоснование наиболее эффективной схемы энергоснабжения автономных потребителей на основе ВИЭ. -Анализ современного состояния вопроса использования ВИЭ в Республике Нигер на основе географических, климатических, экономических и других сведений по данной стране. -Оценка ресурсов солнечной энергетики на территории Республики Нигер. -Выбор математических моделей и методик расчета характеристик солнечной радиации. -Расчет ВАХ характеристики солнечной радиации на территории Республики Нигер.

                                   Рассмотрение перспектив развития геотермальной и гидроэнергетики ресурсов Республики Нигер.

                                   Рассмотрение перспектив развития ветроэнергетики и энергии биомассы на территории Республики Нигер. -Выбор и обоснование наиболее эффективной по критерию экономичности схемы энергоснабжения изолированных потребителей в Республики Нигер.

                                   Похожие диссертации на Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии для электроэнергетики Республики Нигер

                                   

                                   Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии для электроэнергетики ИракаАль-Азави Раад Сальман

                                   

                                   Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии на территории Республики ВьетнамНгуен Зань Кхоа

                                   

                                   Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии в МьянмеАунг Вин Мо

                                   

                                   Оценка ресурсов возобновляемых источников энергии ИорданииХандам Ахмед Халиль

                                   

                                   Разработка и исследование методов оценки эффективности использования ресурсов возобновляемых источников энергии в экономике Республики Колумбии Ортис Флорес Рамиро

                                   

                                   Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии Безруких Павел Павлович

                                   

                                   Ориентирование развития электроэнергетики Ливана на использование возобновляемых источников энергии Эль Хадж Хассан Абдалла

                                   

                                   Исследование эффективности использования энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии для зарядки электротранспортаШуркалов Петр Сергеевич

                                   Разработка автономной системы энергоснабжения с использованием возобновляемых источников энергии для сельской местности ЛаосаНантхавонг Кхампхон

                                   Синтез системы комплексного энергоснабжения индивидуальных жилых домов от возобновляемых источников энергии в условиях АфганистанаАбдул Сабур Мохаммед Гаус