Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?work=92 Дата изменения: Fri May 5 15:26:23 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:26:43 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п

Энергия имеет первостепенное значение в развитии экономики, науки и
культуры, и область хозяйства, производящая энергию, - энергетика -
является ключевой областью народного хозяйства. Весьма существенным и все
возрастающим по удельному весу является производство электроэнергии за счет
механических источников - энергии текущей и падающей воды, то есть
гидроэнергии рек, а также энергии морских приливов и отливов.
Гораздо большее количество энергии, чем реки несут над территорией нашей
страны ветры. По оценке профессора Н.В.Красовского, они могут давать нам до
18 миллионов кВт ч энергии в год. Однако на пути практического
использования этих исполинских энергетических возможностей много
технических трудностей. В числе их - неравномерность и непостоянство
ветров; резкое снижение скорости воздушных потоков, а значит, их энергии по
мере снижения их уровня над землей, вынуждающее ставить ветровые колеса как
можно выше над землей; не решены многие конструкционные задачи, возникающие
в связи с этим. В силу изложенного энергия ветра используется у нас в
стране пока мало. Очень ценными оказались ветроэлектрические станции - ВЭС
- на полярных станциях в арктическом бассейне и в Антарктиде. Там
устойчивые ветры обеспечивают сравнительно бесперебойное снабжение
полярников светом и теплом.
Цель работы - разработать технико-экономическое обоснование
строительства ВЭС в городе Камень-на-Оби и Каменском районе.
Задачи работы:
1.Провести исследование климатических условий Каменского района и доказать,
что они подходят для установки ВЭС.
2.Доказать преимущество ВЭС по сравнению с теми источниками электорэнергии,
которые сейчас используются.
3.Доказать, что ВЭС - это будущее энергетики Каменского района, так как это
сравнительно с другими электростанциями экологически чистое производство,
не наносящее вреда окружающей среде и природе, использующее энергию ветра,
практически, как дармовой источник.
Методы работы:
1.Анализ доступной литературы.
2.Статистическая обработка данных, полученных в организациях, которые
обеспечивают Каменский район электроэнергией.
3.Изучение климатических условий (наблюдения, экскурсии).
4.Математическая обработка полученного материала (построение графиков и
прогнозирование).
5.Математическое прогнозирование.
Каменский район представляет собой город Камень - на - Оби и 15
крупных сел, в которых расположены предприятия по переработки продукции
сельского хозяйства. В городе находятся и функционируют различные
предприятия промышленности, торговли, переработки продукции сельского
хозяйства всего: заводов - 3 частных; предприятий и учреждений (в том числе
и училища) - 50 государственных, 12 частных, 72 муниципальных; фабрик -
1частная и 1 муниципальная. Схема снабжения Каменского района не
предусматривает производства собственной электроэнергии, а транспортирует
ее следующим образом: из города Барнаул 2 высоковольтные линии (одна ВЛ
220кВ, другая - 110кВ) идут на подстанцию Светлая, откуда высоковольтные
линии по 110кВидут на подстанции Камень - 2 и Камень - 10, в свою очередь
на эту подстанцию идет ВЛ 110кВ из Новосибирска. На всех трех подстанциях
стоят понижающие трансформаторы, с помощью которых электроэнергия
преобразуется в 10кВ. Городское энергохозяйство включает в себя линии
электропередач напряжением 10кВ - 126,5 км. из них воздушных - 101,4 км.,
кабельных - 25,1 км. Высокое напряжение 10кВ через трансформаторы
понижается до 0,4кВ (380В-трехфазное, 220В-однофазное) (приложение 1).
Понижающие трансформаторы устроены в подстанциях различного типа. Всего в
городе119 подстанции: МТП мачтовые (мачтовые трансформаторные подстанции) -
1 шт., ТП закрытого типа ( трансформаторная подстанция) - 72 шт., КТП
(комплектная трансформаторная подстанция) - 27 шт., РП (распределительный
пункт) - 2 шт., ГКТП (городская комплектная трансформаторная подстанция) -
17 шт. Протяженность линии электропередач напряжением 0,4кВ составляет
307,342 км., из них воздушных - 286,05 км. и кабельных - 21,292 км.
Городское энергохозяйство обслуживает энергопредприятие каменские
межрайонные электрические сети (МЭС), имеющие хорошую производственную
базу, расположенное в городе. Оно "выросло" из маломощной дизельной
электростанции и теперь это крупная организация, оснащенная всей
необходимой техникой и оборудованием, имеющая специалистов высокого класса.
МЭС обслуживает сети и трансформаторные подстанции в городе и райцентрах.
Энергообеспечением сел и хозяйств в районе занимается предприятие Северные
электрические сети АО "Алтайэнерго", организованное в мае 1973 года - одно
из крупных в крае. Оно обслуживает энергосистемы северной территории края и
в первую очередь Каменского района.
Рассмотрим динамику роста потребления электроэнергии в связи с ростом
цен по тарифу. Так, потребление электроэнергии за 1999 г. составило 71366
т. кВт, что по сравнению с 1996 г., когда потребление электроэнергии
составило 69336 т кВт, показывает незначительный прирост, в пределах 4%.В
2000 г. населением было использовано 115517 т. кВт, 2001 - 113206 т. кВт,
2002 (за первое полугодие) - 56764 т. кВт. Это показывает изменение, в
пределах 2% . По району наблюдается следующая ситуация. За 2000г.
потребление электроэнергии составило 32657т. кВт, 2001г. - 32048т. кВт,
2002г. (за первое полугодие) - 15194т. кВт. Динамика изменений происходит в
пределах 2% за 2000-2001г.,5% - 2001-2002г. (приложение 2). Это объясняется
уменьшением количества колхозов и совхозов. Быстрорастущие цены на
электроэнергию (приложение 3), при весьма напряженном положении в
топливодобывающей промышленности и транспорте, настойчиво побуждают к
использованию более дешевых и эффективных источников электроэнергии.
Рассмотрим возможность употребления различных видов энергетики.
Гидроэнергетика. Сейчас ГЭС вырабатывают около 20% всей электроэнергии в
мире. В качестве топлива используют гидроресурсы рек. Положительные
стороны: эксплуатация очень проста и требует минимальных затрат, выработка
дешевой электроэнергии, улучшение условий судоходства и орошения в сельском
хозяйстве. ГЭС незаменимы при снятии пиковых нагрузок. Отрицательные
стороны: длительные сроки строительства ГЭС, высокий уровень капитальных
затрат, геологические и финансовые риски, затопление ценных
сельскохозяйственных земель, ухудшение экологической обстановки. В
Каменском районе не возможно строительство ГЭС, так как ниже по реке Обь
имеется Обская ГЭС. При установки ГЭС в городе Камне-на-Оби работа на
Обской ГЭС будет затруднена, поэтому строительство ГЭС в Каменском районе
нецелесообразно.
Тепловая энергетика. ТЭС вырабатывают около 62% всей электроэнергии в
мире. В качестве топлива используют традиционные виды: уголь, газ, мазут,
торф. Положительные стороны: работают преимущественно в стабильном режиме;
строятся быстрее и дешевле, чем ГЭС; ТЭЦ производят электроэнергию и тепло
одновременно. Отрицательные стороны: для эксплуатации необходимо большое
количество людей, требуется постоянная добыча и транспортировка
невозобновимого природного ресурса - природного топлива. Воздействие на
окружающую среду зависит от того, какой вид топлива используется,
размещение вблизи мест потребления. Строительство ТЭС в Каменском района не
возможно, так как собственных минеральных ресурсов не имеется, а их
транспортировка из других районов обходится дорого, поэтому установка ТЭС
нецелесообразна.
Ядерная энергетика. АЭС вырабатывают около 17% всей электроэнергии в
мире. Используемое топливо - внутренняя энергия радиоактивных веществ:
урана, плутония. Положительные стороны: не требуют массовых перевозок
топлива, можно строить в самых отдаленных районах, используют
транспортабельное топливо, экологическое преимущество АЭС по выбросам в
атмосферу. Отрицательные стороны: АЭС - очень сложные объекты, как для
строительства, так и для эксплуатации, небезопасное захоронение отходов,
высокие издержки производства, большие капиталовложения. Демонтаж ядерных
установок АЭС через 20-25 лет их работы. Места размещения большинства АЭС
выбраны неудачно (с точки зрения экологии). Установка АЭС в Каменском
районе не возможна по природно-климатическим причинам.
Солнечная энергетика. На СЭС в качестве топлива используется тепловая
энергия солнечных лучей. Положительные стороны: экологически чистый вид
энергетики. Отрицательные стороны: полная зависимость от солнца, СЭС
работает не более нескольких часов в сутки. Установка СЭС в Каменском
районе не возможна, так как не имеются достаточные климатические условия,
то есть количество солнечных дней и их продолжительность.

Геотермальная энергетика. На ГеоТЭС используемое топливо - это
внутренняя энергия земли. Положительные стороны: очень просты по
устройству, вырабатываемая энергия обходится дешево, экологически чистый
вид энергетики без использования топлива. Отрицательные стороны: можно
строить только в тех районах, где термальные воды находятся близко к
поверхности. Установка ГеоТЭС в Каменском районе не возможна, так как нет в
наличие геотермальных вод.
Приливная энергетика. На ПЭС в качестве топлива используется энергия
приливов и отливов. Положительные стороны: экологически чистый вид
энергетики. Отрицательные стороны: эффективность не велика, необходимость
расположения на берегах морей и океанов. Установка ПЭС в Каменском районе
не возможна, так как здесь нет ни морей, а тем более океанов, приливы и
отливы на которых обеспечивают работу ПЭС (приложение 4).

Каменский регион относится к климатическому району со следующими
характеристиками: сила ветра или нормативное значение ветрового давления
составляет 35 кг-с на один квадратный метр поверхности, перпендикулярной
его направлению. Повторяемость направления ветра составляет 30%, при
господствующем юго-западном направлении ветра. Среднее значение скорости
ветра - 7,8 м/с, максимальное доходит до 25 м/с. Скорость ветра - важнейшая
характеристика, определяющая возможности использования его энергии,
поскольку мощность потока воздуха пропорциональна кубу скорости
(N=[pic]/2([pic], где [pic]-плотность воздуха, [pic]-КПД двигателя, [pic]-
радиус площади круга, ометаемого лопастями ветрового колеса, [pic]-скорость
воздушного потока). Обычно указывают плотность мощности - мощность,
переносимая потоком воздуха через 1 кубический метр поверхности,
перпендикулярной его направлению. В Каменском районе скорость ветра - 7
м/с, поэтому эта величина составляет 220Вт на кубический метр. Для решения
вопроса об эффективности ветроагрегата в данном районе существенно число
часов в году, в течение которых скорость ветра не ниже расчетных. Принято
считать, что если эта величина меньше 2500 часов, то устанавливать
ветроагрегат нецелесообразно. Но в Каменском районе скорость ветра не ниже
7 м/с 9 - 12 дней в месяц, а это около 3432 часов, то есть установка
агрегата имеет смысл (приложение 5).
Из выше приведенных природно-климатических условий следует, что в
Каменском районе имеется прекрасная возможность установить ВЭС и
использовать энергию ветра в качестве источника электроэнергии.
Надо учесть, что при создании ветроагрегатов и при их эксплуатации
возникает ряд серьезных проблем. Сложный вопрос - размещение ВЭС, так как
мощные агрегаты сильно влияют друг на друга. Чтобы этого избежать, придется
устанавливать их на значительное расстояние. Необходимо также размещать их
вдали от населенных пунктов, поскольку их работа сопровождается шумом и
создает помехи при приеме телевизионных и радио передач.
Но это не столь сложная задача для Каменского района, так как общая
площадь земель составляет 420 тысяч гектаров, причем из них порядка 5000 га
не используется по разным причинам, поэтому на этих землях можно разместить
ВЭС. Немалые трудности составляет и стыковка ветроагрегата с электрической
цепью, которая требует постоянного напряжения и частоты. Но эта проблема
решается путем установки ветроагрегата со специальным оборудованием.
Например, использование силовой электроники, удельная стоимость которой
составляет 120-180 долларов на кВт с преобразователем частоты на обычных
теристорах, 170-230 долларов на кВт - полностью управляемая.
Рассмотрим необходимость строительства ВЭС. Для этого сделаем некоторые
расчеты, которые смогут это доказать. Возьмем данные за последние два года.
Среднее потребление электроэнергии за 2000-2002г. составляет 114194 тысяч
кВт в год. Как уже говорилось, вся она транспортируется. Из Барнаула (с
ТЭС) в Камень-на-Оби идет 1/3 потребляемой электроэнергии, а из
Новосибирска (с ГЭС) - 2/3. Себестоимость вырабатываемой электроэнергии на
сегодня в среднем составляет 0,22 руб. До города Камень-на-Оби она доходит
со следующими ценами: Барнаул-0,64 руб., Новосибирск-0,41 руб. (это
объясняется издержками на транспортировку и др.)
Рассмотрим затраты, связанные со строительством ВЭС. Во-первых,
переселение людей. Для переезда одной семьи в новый дом со всем необходимым
нужно 500 тысяч рублей (данные, взятые в МЧС). Всего же потребуется
переселить 358 семей из района, который может быть подвержен шумовому
воздействию ВЭС. Значит общие затраты составят 179 млн. руб. Во-вторых,
потери земель для дальнейшего использования в сельском хозяйстве, хотя в
этом районе находятся солончаки, стоимость которых также оплачивается, то
есть 1 га стоит 136 тыс. руб. Для строительства ВЭС потребуется 5 га.
Затраты равны 0,680 млн. руб. В-третьих, установка самих ВЭС обходится в 1
млн. долларов каждая, потребуется 15 станций по 800 кВт. На строительство и
подключение ВЭС и понадобится около 450 млн. руб. Итак, общие затраты
составят 629680 тыс. руб. Рассчитаем время, в течение которого возможно
полностью погасить долг, который город и район могли бы взять у государства
для строительства ВЭС местного значения. Для этого найдем отношение общих
затрат к прибыли, которую возможно получить за один год.
На сегодняшний день себестоимость электроэнергии на СЭС равна 0,53
руб.((0,41+0,64)/2). Потребляемые за год городом и районом 114194тыс. кВт
оплачиваются суммой в размере 726273,84тыс. руб. При этом эта же
электроэнергия продается промышленности, сельскому хозяйству, населению по
0,92руб. Получаем разницу равную 0,39руб.(0,92-0,53) за 1кВт ч. За
114194 тыс. кВт сумма составляет 534427,92 тыс. руб. С этой суммы 25%, то
есть 133606,98 тыс. руб. остается на самообслуживание подстанции. Прибыль
равна 400820,94 тыс. руб. Если же стоимость 1кВт ч будет 0,22 руб., то за
ту же электроэнергию в 114194кВт, проданную по 0,92 руб. СЭС может получить
сумму в 12607017 тыс. руб., но при тех же отчислениях в размере 25%, с
учетом общероссийских расценок, то есть 0,53 руб. за 1кВт ч, будет
дополнительная прибыль 424801,68 тыс. руб., которую в течение двух лет
можно отправлять в расчет с долгом, взятого для строительства ВЭС. По
окончанию этого срока можно снизить цену электроэнергии для населения,
промышленности и сельского хозяйства с учетом сохранения прибыли в
400820,94 тыс. руб. до 0,61 руб. за 1кВт ч (приложение 6).
Если эту цену поднять до 0,7 руб. за 1кВт ч, тогда 0,09 руб. с 1кВт ч
может безболезненно оставаться в бюджете города - для его нужд, то есть эту
сумму можно тратить на бесплатный пригородный проезд учеников, пенсионеров;
оплату потребляемой электроэнергии пенсионерам; бесплатное стационарное
лечение и многое другое. [pic]
Итак, строительство ВЭС, переселение людей, потери земель полностью
окупятся за 1,4 года (2 г.), а затем электростанции начнут приносить доход,
так как продажа электроэнергии останется по стоимости общероссийской, то
есть 0,92 руб., а затраты на ее получение будут намного меньше, в пределах
0,22 руб. за 1 кВт, продажа - по 0,92 руб., в то время как СЭС покупает по
0,53 руб. и продает по 0,92 руб. сейчас.
Этими расчетами мы смогли доказать необходимость строительства ВЭС для
Каменского района, которым можно поправить его экономическое положение.
Заключение.
Вывод: на основе изученных и предоставленных данных мы можем с
уверенностью сказать, что в Каменском районе целесообразно строительство
ВЭС. Это связано с наличием достаточно мощных эксплуатирующих
энергетических организаций, отсутствием собственных источников
электроэнергии, высокой стоимостью и дефицитом электроэнергии. Все это
вместе дает прекрасные доказательства эффективности строительства ВЭС в
данном регионе. Также Каменский район приобретает независимость от
энергосистемы России. Климатические данные (сила и скорость ветра, число
ветреных дней в году), а также ресурсы Каменского района (земли, которые не
используются) дают прекрасную возможность строительства ВЭС. Их можно
разместить вдоль Кулундинского канала (приложение 7), берущего свое начало
в городе Камень-на-Оби. Его протяженность составляет 180 км. Это очень
выгодно с нескольких точек зрения. Во-первых, ветровая нагрузка вдоль него
наиболее максимальна по силе и продолжительности (зимой - метели 9-12 дней
в месяц, скорость ветра достигает 20-25 м/с, в течение года преобладают
ветра юго-западного направления, средняя скорость - 5-7м/с). Во-вторых,
вдоль канала располагаются неплодородные, то есть неиспользуемые земли,
площадь которых около 500 га (для строительства 15 электростанции требуется
около 4-5 га). В-третьих, вдоль него имеются автодороги, поэтому их не
придется строить, что избавит от лишних затрат. Можно предположить, что
если тариф на электроэнергию будет расти, то с нормой отчисления 4%
строительство всех ВЭС окупится за 1,4-2 года. Также ВЭС будет приносить
ежегодную прибыль в размере 300 млн. руб. и позволит снизить тариф на
электроэнергию в городе и районе до 0,61 руб. за 1кВт ч.

Список литературы.
1. "Энергетика Алтая" N6 март 2000г.
2. Д.Г.Жимерин. Использование нетрадиционных источников энергии //
"Энергия: экономика, техника, экология". Изд-во "Наука". Москва. 1984
3. С.А.Константинова. Чтобы мельницы мололи.// "Энергия: экономика,
техника, экология". Изд-во "Наука". Москва. 1984
4. Г.А.Тищенко. Осветительные установки// "Высшая школа". Москва. 1984
5. И.Д.Иванов Глобальная энергетическая проблема// Изд-во "Мысль".
Москва. 1985
6. В.М.Усаковский. С помощью ветра.// "Энергия: экономика, техника,
экология".Изд-во "Наука". Москва. 1986
7. П.А.Умов. Обслуживание городских электрических сетей// "Высшая
школа".Москва. 1984
8. Э.Э.Шпильрайн. Энергия ветра.// "Энергия: экономика, техника,
экология". Изд-во "Наука". Москва. 1988
9. Данные, полученные в техническом отделе Каменского филиала АО
"Алтайэнерго".
10. Данные, полученные в техническом отделе Каменских межрайонных
электрических сетей.
11. Данные, полученные из местного Краеведческого музея.
12. Сельскохозяйственная карта Каменского района. Районное управление
сельского хозяйства.
13. С.М.Шабалин. "Финансы энергетики". Изд-во "Высшая школа". Москва. 1989











































Приложение 1

Схема транспортирования электроэнергии в город Камень-на-Оби.



|Новосибирск |
| Барнаул |







| |
|Подстанция |
|"Камень-2" |
| |
|Подстанция |
|"Камень-10" |
| |
|Подстанция |
|"Светлая" |





| |
|Предприятия, организации, жилые дома |
| |
|Городские сети |











| |Количество потребляемой электроэнергии (в тыс. |Стоимость потребляемой электроэнергии (в |
|Года |кВт.) |тыс. руб.) |
| | | |
|1996 |69336 |7793 |
| | | |
|1999 |71366 |13422 |
| | | |
|2000 |115517 |39853 |
| | | |
|2001 |113206 |50377 |
| | | |
|2002 |113528 |81984 |
[pic]



Приложение 4

Виды энергетики.

| Вид энергетики|Используемое | Характеристика |
| |топливо | |
|Гидроэнергетика |Гидроресурсы рек |+ Эксплуатация очень проста и требует |
|ГЭС | |минимальных затрат труда, выработка дешевой |
|20% электроэнергии, | |электроэнергии, улучшение условий |
|вырабатываемой | |судоходства и орошения в сельском хозяйстве,|
|в мире | |незаменимы при снятии пиковых нагрузок. |
| | |- Длительные сроки строительства ГЭС, |
| | |высокий уровень капитальных затрат, |
| | |геологические и финансовые риски, затопление|
| | |ценных сельскохозяйственных земель, |
| | |ухудшение экологической обстановки. |
|Тепловая энергетика |Традиционные виды|+ Работают преимущественно в стабильном |
|ТЭС |топлива (уголь,|режиме; строятся быстрее и дешевле, чем ГЭС;|
|62% электроэнергии, |газ, мазут, торф|ТЭЦ производят электроэнергию и тепло |
|вырабатываемой в |и другие) |одновременно. |
|мире | |- Для эксплуатации необходимо большое |
| | |количество людей, требуется постоянная |
| | |добыча и транспортировка невозобновимого |
| | |природного ресурса - природного топлива. |
| | |Воздействие на окружающую среду зависит от |
| | |того, какой вид топлива используется, |
| | |размещение вблизи мест потребления. |
|Ядерная энергетика |Внутренняя |+ Не требуют массовых перевозок топлива, |
|АЭС |энергия |можно строить в самых отдаленных районах, |
|17% электроэнергии, |радиоактивных |используют транспортабельное топливо, |
|вырабатываемой в |веществ: урана, |экологическое преимущество АЭС по выбросам в|
|мире |плутония. |атмосферу. |
| | |- АЭС - очень сложныеобъекты как для |
| | |строительства, так и для эксплуатации, |
| | |небезопасное захоронение отходов, высокие |
| | |издержки производства, большие |
| | |капиталовложения. Демонтаж ядерных установок|
| | |АЭС через 20-25 лет их работы. Места |
| | |размещения большинства АЭС выбраны неудачно |
| | |(с точки зрения экологии). |
|Солнечная энергетика|Тепловая энергия |+ Экологически чистый вид энергетики. |
| |солнечных лучей. |- Полная зависимость от солнца. Работает не |
|СЭС | |более нескольких часов в сутки. |
|Геотермальная |Внутренняя |+ Очень просты по устройству, вырабатываемая|
|энергетика ГеоТЭС |энергия земли |энергия обходится дешево, экологически |
| | |чистый вид энергетики без использования |
| | |топлива. |
| | |- Можно строить только в тех районах, где |
| | |термальные воды находятся близко к |
| | |поверхности. |
|Приливная энергетика|Энергия приливов |+ Экологически чистый вид энергетики. |
| |и отливов. |- Эффективность не велика, необходимость |
|ПЭС | |расположения на берегах морей и океанов. |
|Ветроэнергетика |Энергия ветра. |+Экологически чистый вид энергетики, |
|ВЭС | |вырабатываемая энергия обходится дешево. |
| | |- Неравномерность и непостоянство ветра, |
| | |резкое снижение скорости воздушных потоков |
| | |(конструкционные трудности). |
Роза ветров












Приложение 6

До строительства ВЭС




Стоимость получаемой

электроэнергии (по 0,53руб.)
726274 тыс. руб. Стоимость
электроэнергии,
продаваемой населению Прибыль городу
(по 0,92 руб.) и району=0
1260702 тыс. руб.
Отчисления на
самообслуживание
СЭС (25%)
133607 тыс. руб.


После строительства ВЭС


Стоимость получаемой Доход городу и

электроэнергии (по 0,22 руб.) району
301472 тыс. руб. 400821 тыс. руб.

Стоимость электроэнергии, Отчисления на
продаваемой населению самообслуживание
(по 0,61 руб.) предприятия (25%)
835900 тыс. руб. 100205 тыс. руб.

Отчисления на Чистая прибыль
самообслуживание СЭС (25%) 300615 тыс. руб.
133607 тыс. руб.


[pic]