1.5. Методы управления источниками возобновляемой
энергии
Для согласования источников энергии с потребителями используются различные методы управления. Из вышеизложенного следует, что в энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии можно использовать три метода управления, основанные на сбросе излишков энергии, аккумулировании энергии и изменении нагрузки.
Система со сбросом излишков энергии. Потоки энергии возобновляемых источников существуют постоянно, и если их не использовать, они будут безвозвратно потеряны. Тем не менее, метод управления, основанный на сбросе части этой энергии, может оказаться самым простым и дешевым. Такой метод управления используется, например, на гидроэлектростанциях, в системах обогрева зданий с управляемыми заслонками, в ветроустановках с изменяемым шагом винта.
Системы с накопителями (аккумуляторами) энергии. Накопители могут аккумулировать энергию возобновляемых источников как в её исходном – не переработанном виде, так и в преобразованном – после энергоустановки. В первом случае управление запасами возобновляемой энергии такое же, как и с запасами невозобновляемой энергии. Основной недостаток систем регулирования с такими накопителями – их относительно высокая стоимость, сложность использования в небольших энергоустановках и при реализации дополнительного управления.
Например, в качестве накопителей энергии при сооружении ГЭС используют водохранилища. В качестве накопителей преобразованной энергии можно использовать аккумуляторные батареи, электролитные установки и т.д. Такие накопители особенно выгодны на небольших энергоустановках.
Системы с регулированием нагрузки. Такие системы поддерживают соответствие между спросом и предложением энергии за счет включения и выключения необходимого числа потребителей.
Такое регулирование может применяться в любых системах, но наиболее выгодно оно при наличии большого числа разнородных потребителей. Его преимущества при использовании в энергосистемах с возобновляемыми источниками энергии заключаются в следующем:
подключение или отключение потребителей в соответствии с располагаемой мощностью источника позволяет избегать потерь возобновляемой энергии;
в многоканальной системе регулирование может учитывать потребности различных потребителей и их приоритеты, при этом, например, потребители с низким приоритетом, которые отключаются первыми, могут снабжаться энергией по низкой цене, или, например, нагревательные установки могут питаться непостоянным по величине напряжением;
потребители, сами обладающие определенными аккумулирующими свойствами (водогрейные баки, кондиционеры), могут с выгодой использовать это своё свойство, отключаясь в те периоды времени, когда энергия дорогая;
В таких системах регулирования можно использовать надежные, точные, малоинерционные и недорогие электронные и микропроцессорные устройства.
Регуляторы нагрузки с прямой связью особенно удобны на автономных ветроэнергетических установках (ВЭУ). Скорость ветра может колебаться очень сильно, и для поддержания максимальной мощности ветроустановки необходимо регулировать частоту вращения ветроколеса. Электронные регуляторы нагрузки с прямой связью, в отличие от механических регуляторов, позволяют наиболее просто и дешево решать эту задачу. Схема такого регулирования приведена на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схема ветроэнергетической системы
1.6. Социально-экономические и экологические аспекты
развития энергетики на возобновляемых источниках
В ХХ веке определяющим фактором развития общества, особенно в промышленно развитых странах, было ускоренное развитие энергетики на истощаемых источниках (нефть, газ, уголь).
Подобных изменений в социальном развитии следует ожидать и при широком использовании источников возобновляемой энергии. Современный уровень науки и технологии позволяет коренным образом усовершенствовать методы использования энергии и на этой основе поднять жизненный уровень населения.
Невозможно точно предсказать последствия широкого использования возобновляемой энергии, но очевидно, что основное их свойство – неистощаемость обещает бóльшую, чем это возможно при использовании традиционного топлива, особенно нефти, стабильность энергетики. Большие различия в источниках возобновляемой энергии повлекут за собой такое же разнообразие социально-экономических последствий.
Прежде всего, постоянный рост в энергетике доли возобновляемой энергии позволит избежать чрезмерной концентрации населения и образования новых мегаполисов. Для подъема энергетики на возобновляемых источниках, при разумном и экономном использовании имеющихся к настоящему времени запасов традиционного топлива, времени вполне достаточно.
Воздействие на окружающую среду. Энергетика на возобновляемых источниках использует потоки энергии, существующие в окружающем пространстве. В силу этого тепловое загрязнение окружающей среды, обусловленное сбросом в нее какой-то части преобразованной энергии, незначительно. По этой же причине незначительны и другие виды загрязнения воздуха и воды, а также объем отходов. В экологическом отношении энергия возобновляемых источников имеет значительное преимущество перед обычным топливом или атомной энергией. Исключением является загрязняющая воздух несовершенная технология сжигания древесины. С экологической точки зрения, основным недостатком энергоустановок на возобновляемых источниках является нарушение ими естественного ландшафта. Это неизбежно для установок, работа которых основана на использовании потоков энергии, циркулирующих в окружающем пространстве, т.е. когда окружающая среда является необходимым элементом процесса преобразования энергии. Наиболее сильно этот недостаток проявляется у крупных установок. Например, мощные ГЭС сооружаются там, где легче образовать водохранилище, т.е. в живописной горной или холмистой местности, и эта уникальная красота, естественно, нарушается. Еще более тяжелыми могут быть последствия при сооружении водохранилищ на равнинных реках с помощью дамб.
|
Скачать 7.49 Mb.