1vze_pl_mokinbi_eco06

Вінницький національний технічний університет

ЕКОЛОГІЧНІ ТА ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ СТВОРЕННЯ ПАЕС д.т.н., проф., акад. АПНУ Мокін Б.І.

I-й Всеукраїнський з’їзд екологів, Вінниця, 4-7 жовтня 2006

Екологічні та економічні аспекти створення ПАЕС Вплив нестачі та добування енергоресурсів на стан довкілля Основні джерела енергії – ТЕЦ, ТЕС, ГЕС, АЕС Базовий режим. ГАЕС, ПАЕС як акумулятори Чому не будуються ПАЕС? Градирні. Переваги використання ПАЕС Комплекси використання ВЕС - ПАЕС

Об'єкти, що придатні до влаштування повітресховищ ПАЕС N п/п

Назва

Місцевість

Характеристики

1

Карстові печери та підземні каменоломні

Прикарпаття, Волинь, Поділля, Полісся, Крим, Одещина

Довжина від 100 метрів до 200 кілометрів, поперечний переріз до 20 м х 20 м

2

Колишні кар’єри по добуванню глини, руд корисних копалин та щебеню

Рівномірно по всій Україні

Площа до 20 га, глибина від 20 метрів до 200 метрів

3

Відпрацьовані вугільні та соляні шахти і рудники залізних і поліметалічних руд

Донбас, Дніпропетровщина, Прикарпаття, Черкащина, Крим

Об’єм до 1 млн. м3 і більше

4

Відпрацьовані газові та нафтові свердловини

Прикарпаття, Полтавщина, Харківщина

Об’єм від 100 000 м3 і більше

Варіант повітресховища в широкому, але неглибокому кар'єрі (в поперечному розрізі) ТЕПЛИЦІ

дренаж

грунт насипний

дренаж

ПЛИТА труби відводу тепла труби

колони

бетон

ГРУНТ фундаменти

а).

труби

Варіант повітресховища в неширокому, але глибокому кар'єрі (в поперечному розрізі)

Поперечний розріз 1-го варіанту комплексу ВЕС-ПАЕС

Поперечний розріз 2-го варіанту комплексу ВЕС-ПАЕС

Структурна схема комплексу ВЕС-ПАЕС, підключеного до ЕЕС ТК – агрегат ПАЕС в режимі турбокомпресора, ТГ – агрегат ПАЕС в режимі турбогенератора, ПС – повітресховище, Г – ґрунт навколо ПС, ТМ – тепломережа, СП-Т – споживачі теплової енергії, ЕЕС – електроенергетична система, ВЕС – вітроелектростанція, ПАЕС – повітряна акумулююча електростанція, P, Q – потоки активної і реактивної електричної потужності, П – повітряні потоки, ПТ – перетворювач тиску повітряного потоку, Т – теплові потоки.

Блоки та потоки структурної схеми комплексу ВЕС-ПАЕС, підключеного до ЕЕС 1) додаткова активна ∑ РТГ тг та реактивна ∑ QТГ електрична потужність, що поступає в електричну мережу ЕЕС від регіональних ПАЕС, які, працюючи в режимі “підземних” ВЕС, перетворюють в турбогенераторах енергію стисненого в повітресховищах повітря П ПС в електричну енергію; 2) додаткова активна ∑ Р ВЕС та реактивна ∑ Q ВЕС електрична потужність, що поступає в електричну мережу ЕЕС від ВЕС, включених в комплекс ВЕС-ПАЕС. Слід зазначити, що ця електрична потужність поступає від ВЕС до ЕЕС в разі включення ВЕС в комплекс ВЕС-ПАЕС під час роботи ПАЕС незалежно від наявності у цей час у цій місцевості природного вітрового потоку ПП .

3) додаткове активне ∑ Р * та реактивне ∑ Q * електричне навантаження на ЕЕС під час нічних та обідніх провалів загального навантаження на систему за рахунок використання “зайвої” електроенергії для закачування повітря в повітресховища регіональних ПАЕС в їх турбокомпресорному режимі; 4) зменшення сумарних втрат активної електричної потужності в лініях електропередачі ∑ ∆Р ЛЕП як за рахунок забезпечення можливості передачі електроенергії, потрібної для закачування повітря в повітресховища ПАЕС, від далеко розташованих АЕС і ТЕС під час нічних та обідніх провалів загального електричного навантаження на ЕЕС, так і за рахунок забезпечення можливості передачі споживачам електроенергії, потрібної для проходження піків загального електричного навантаження в ЕЕС, від близько до них розташованих комплексів ВЕС-ПАЕС; 5) додатковий сумарний потік ∑ Т ТМ теплової енергії, який передається споживачам СП-Т від тепломереж ТМ, трансформуючись з теплових потоків Т ПС , що виділяються в повітресховищах ПС під час стискування повітря; 6) додатковий приріст сільськогосподарської продукції ∆АСП , обумовлений як зниженням рівня обводненості грунтів в регіонах розташування ПАЕС, так і за рахунок облаштування теплиць і парників на "дахах" повітресховищ ПС; 7) економія коштів E BP від зменшення обсягів відновлювальних і ремонтних робіт, що матиме місце у зв‘язку зі зниженням рівня ґрунтових вод.

ЩО ВІДОМО? З ЕЕС = f (К , а, З П , С ) + З АЕ

(1)

З АЕ = (е Н + а ПС )k ПС Е ПС + (е Н + аТГ ±ТК )k ТГ ±ТК РТГ ±ТК + + ЗСУ + ((1 − η АЕ ) / η АЕ )Е ПС N Σ C 0 (1 − k B )

(2)

η АЕ = ЕПК / ЕПР

(3)

S AE = ∆S Σ − З АЕ

(4)

∆S Σ = ∆S П + ∆S ЕС + ∆S ТР + ∆S ЛЕП + ∆S ВТ + ∆S НАД + ∆S СТ + ∆S ЕК

Е ПР = Е ПК + Е Т + Е ОХ + Е ПМТ + Е ВТ + Е ПТГ

(5) (6)

ЩО НОВОГО?

(

)

* η *АЕ = Е ПК + ЕТ* + Е ПТГ / Е ПР

(7)

∆S Σ* = ∆S Σ + ∆S ТМ + ∆S ВЕС + ∆S СП + ∆S ВР

(8)

* WEEC < WEEC

(9)

* ЗЕЕС > ЗЕЕС

(10)

* * * СЕЕС = ЗЕЕС / WEEC ,

С EEC = ЗEEC / WEEC

(11)

Графік залежностей в часі умовних собівартостей корисно використаної енергії для ЕЕС з комплексами ВЕС-ПАЕС та без них C EEC ,C*EEC

CEEC

C*EEC

РП АЕ-1

Рік відліку

РП АЕ-2

РП АЕ-3

РП АЕ-4

Роки

Рік рівноваги

ВИСНОВКИ 1. Висвітлені економічні та екологічні перспективи доповнення ЕЕС акумуляторами енергії класу ПАЕС.

2. Запропоновані функціональні схеми комплексів ВЕС-ПАЕС та нові принципи побудови повітресховищ для них.

3. Відомі економіко-математичні моделі, розроблені раніше для ЕЕС з акумуляторами енергії взагалі, адаптовані і доповнені для аналізу ЕЕС з комплексами ВЕС-ПАЕС.

4. Запропоновано критеріальні співвідношення для порівняння варіантів доповнення ЕЕС комплексами ВЕС-ПАЕС і визначення прийнятного.