Гибридные ветроэнергетические системы - Wind hybrid power systems

Гибридная ветро-солнечная энергетическая установка

Гибридные ветроэнергетические системы сочетает Ветряные турбины с другими источниками хранения и / или генерации. Одна из ключевых проблем с ветряная энергия это его прерывистый характер. Это привело к появлению множества методов хранения энергии.

Гидро-ветровая система

Гидро-ветровая система генерирует электроэнергия объединение ветряных турбин и гидроаккумулятор. Комбинация была предметом долгого обсуждения, и экспериментальная установка, на которой также проводились испытания ветряных турбин, была реализована компанией Nova Scotia Power на своем Wreck Cove гидроэлектростанция в конце 1970-х, но была выведена из эксплуатации в течение десяти лет. С тех пор по состоянию на конец 2010 года ни одна другая система не была внедрена в одном месте.[1]

Ветроэнергетические станции направляют все или значительную часть своих ветроэнергетических ресурсов на закачку воды в гидроаккумуляторы. Эти резервуары представляют собой реализацию сетевое хранилище энергии.

Преимущества

Ветер и потенциал его генерации по своей природе изменчивы. Однако, когда этот источник энергии используется для закачки воды в резервуары на возвышенности (принцип, лежащий в основе гидроаккумулятора), потенциальная энергия воды является относительно стабильной и может использоваться для выработки электроэнергии путем ее выпуска в резервуар. гидроэнергетика при необходимости сажать.[2] Комбинация была описана как особенно подходящая для островов, которые не подключены к более крупным сетям.[1]

Предложения

В 1980-х годах была предложена установка в Нидерландах.[3] В Эйсселмер будет использоваться как водохранилище с ветряными турбинами, расположенными на его дамбе.[4] Были проведены технико-экономические обоснования для установок на о. Рамеа (Ньюфаундленд и Лабрадор ) и на Индийская резервация Нижний Брюле (южная Дакота ).[5][6]

Установка на Остров Икария, Греция, вступила в фазу строительства с 2010 года.[1]

Остров Эль Йерро Здесь ожидается завершение строительства первой в мире ветро-гидроэлектростанции.[7] Текущее телевидение назвал это «планом устойчивого будущего на планете Земля». Он был спроектирован так, чтобы покрывать от 80 до 100% мощности острова, и должен был быть введен в эксплуатацию в 2012 году.[8] Однако на практике эти ожидания не оправдались, вероятно, из-за недостаточного объема коллектора и постоянных проблем со стабильностью сети.[9]

Системы 100% возобновляемых источников энергии требуют избыточной мощности ветра или солнца.[10]

Ветроводородная система

Ветровой водород.JPG

Одним из способов хранения энергии ветра является производство водорода сквозь электролиз из воды. Этот водород впоследствии используется для выработки электроэнергии в периоды, когда спрос не может быть удовлетворен только за счет ветра. Энергия в накопленный водород может быть преобразован в электрическую энергию через топливная ячейка технологии или двигатель внутреннего сгорания связан с электрический генератор.

Успешно хранение водорода есть много проблем, которые необходимо решить, например охрупчивание материалов, используемых в энергосистеме.

Эта технология развивается во многих странах. В 2007 г. IPO австралийской фирмы Wind Hydrogen, которая стремилась коммерциализировать эту технологию как в Австралии, так и в Великобритании.[11] В 2008 году компания сменила название и переключилась на разведку ископаемых видов топлива.[12]

В 2007 году в число технологических полигонов входили:

СообществоСтранаВетер МВт
Рамеа, Ньюфаундленд и Лабрадор[13]Ньюфаундленд, Канада0.3
Ветроводородная деревня на острове Принца Эдуарда[14]PEI, Канада
Лолланд[15]Дания
Бисмарк[16]Северная Дакота, США
Колуэль Кайке[17]Санта-Крус, Аргентина
Проект возобновляемой энергии Ladymoor (LREP)[18]Шотландия
Хантерстонский водородный проектШотландия
RES2H2[19]Греция0.50
Unst[20]Шотландия0.03
Утсира[21]Норвегия0.60

Ветро-дизельная система

Система Wind Hydrogen включена Рамеа в Канаде

Ветро-дизельная гибридная силовая установка сочетает в себе дизельные генераторы и ветряные турбины,[22] обычно наряду с вспомогательным оборудованием, таким как накопители энергии, преобразователи энергии и различные элементы управления, для выработки электроэнергии. Они предназначены для увеличения мощности и снижения стоимости и воздействия на окружающую среду производства электроэнергии в удаленных населенных пунктах и ​​на объектах, не связанных с Энергосистема.[22] Гибридные ветро-дизельные системы снижают зависимость от дизельного топлива, которое создает загрязнение и требует больших затрат на транспортировку.[22]

История

Во второй половине 20-го века ветро-дизельные генераторные установки разрабатывались и испытывались в ряде мест. Все большее число жизнеспособных сайтов разрабатывается с повышенной надежностью и минимальными затратами на техническую поддержку в удаленных сообществах.

Технологии

Успешная интеграция ветровой энергии с дизельными генераторными установками зависит от сложных средств управления, обеспечивающих правильное распределение прерывистой ветровой энергии и управляемой дизельной генерации для удовлетворения потребностей обычно переменной нагрузки. Общей мерой производительности ветро-дизельных систем является проникновение ветра, которое представляет собой соотношение между мощностью ветра и общей поставленной мощностью, например 60% проникновения ветра означает, что 60% энергии системы поступает от ветра. Цифры проникновения ветра могут быть как пиковыми, так и долгосрочными. Такие сайты как Станция Моусон, Антарктида, а также Коралловый залив и Бремер Бэй в Австралии пик проникновения ветра составляет около 90%. Технические решения для переменной ветровой мощности включают управление ветровой мощностью с помощью ветряных турбин с регулируемой скоростью (например, Enercon, Денхэм, Западная Австралия ), контролируя потребность, такую ​​как тепловая нагрузка (например, Моусон), накопление энергии в маховике (например, Powercorp, Coral Bay). Некоторые установки сейчас переводятся в ветер водород системы, такие как на Рамеа в Канаде, который должен быть завершен в 2010 году.

Сообщества, использующие ветро-дизельные гибриды

Этот список неполный; вы можете помочь добавление недостающих предметов с надежные источники.

Ниже приводится неполный список изолированных сообществ, использующих коммерческие гибридные ветро-дизельные системы, значительная часть энергии которых вырабатывается за счет ветра.

СообществоСтранаДизель (в МВт)Ветер (в МВт)численность населенияДата ввода в эксплуатациюПроникновение ветра (пик)Примечания
Станция Моусон[23]Антарктида0.480.602003>90%
Остров Росс[24]Антарктида31200965%
Бремер Бэй[25]Австралия1.280.602402005>90%
Кокосы[26]Австралия1.280.08628
Коралловый заливАвстралия2.240.60200793%
Denham[27]Австралия2.611.026001998>70%
Эсперанс[28]Австралия14.05.852003
HopetounАвстралия1.370.603502004>90%
King IslandАвстралия6.002.5020002005100%В настоящее время (2013 г.) расширяется за счет включения ИБП с дизельным двигателем 2 МВт, 3 МВт / 1,6МВтч Усовершенствованный свинцово-кислотный аккумулятор и управление динамической нагрузкой через интеллектуальную сеть[29]
Остров Роттнест[30]Австралия0.640.602005
Остров Четверг, КвинслендАвстралия0.45?
Рамеа[31]Канада2.780.406002003Превращается в Ветровой водород
СалКабо-Верде2.820.60200114%
МинделуКабо-Верде11.200.9014%
Альто БагуалесЧили16.92.0018,703200220%4,6 МВт гидро
Остров Дачен[32]Китай1.300.1515%
Сан-Кристобаль, Галапагосские острова[33]Эквадор2.42007Расширение для покрытия 100% потребностей острова в энергии к 2015 году
Берасоли[34]Эритрея0.080.03Под тендером
РахайтаЭритрея0.080.03Под тендером
HelebЭритрея0.080.03Под тендером
Осмуссаар[35]Эстония?0.032002
КитносГреция2.770.31
ЛемносГреция10.401.14
La DésiradeГваделупа0.880.1440%
Остров Сагар[36]Индия0.280.50
МарсабитКения0.300.1546%
FrøyaНорвегия0.050.06100%
Batanes[37]Филиппины1.250.182004
Остров Флорес[38]Португалия0.6060%
Остров ГрасиозаПортугалия3.560.8060%
Мыс ЯсныйИрландия0.070.06100198770%
ЧукоткаРоссия0.52.5
ФуэртевентураИспания0.150.23
Святой Елены[39][40]Великобритания0.481999–200930%
ФулаВеликобритания0.050.063170%
Остров РатлинВеликобритания0.260.99100%
Токсук-Бэй, Аляска[41]Соединенные Штаты1.100.305002006
Касиглюк, Аляска[41]Соединенные Штаты1.100.305002006
Уэльс, Аляска[42]Соединенные Штаты0.401602002100%
Сент-Пол, Аляска[43]Соединенные Штаты0.300.68100%
Коцебу, АляскаСоединенные Штаты11.00199935%
Савунга, Аляска[41]Соединенные Штаты0.202008
Тин-Сити, АляскаСоединенные Штаты0.232008
Ном, АляскаСоединенные Штаты0.902008
Хупер-Бэй, Аляска[41]Соединенные Штаты0.302008

Гибриды ветро-дизельные на горнодобывающих предприятиях

Недавно горнодобывающая промышленность построила в Северной Канаде гибридные ветро-дизельные энергосистемы. В удаленных местах на озере Лак-де-Гра, на северо-западных территориях Канады, и в Катиннике, полуостров Унгава, Нунавик, используются две системы для экономии топлива на шахтах. В Аргентине есть еще одна система.[44]

Системы ветро-сжатого воздуха

На электростанциях, использующих накопитель энергии сжатого воздуха (CAES) электрическая энергия используется для сжатия воздуха и хранения его в подземных сооружениях, таких как пещеры или заброшенные шахты. В более поздние периоды высокого спроса на электроэнергию воздух выпускается в силовые турбины, обычно с использованием дополнительных натуральный газ.[45] Электростанции, которые широко используют CAES, работают в МакИнтош, Алабама, Германия и Япония.[46] К недостаткам системы относятся некоторые потери энергии в процессе CAES; Кроме того, необходимость в дополнительном использовании ископаемых видов топлива, таких как природный газ, означает, что эти системы не полностью используют возобновляемые источники энергии.[47]

В Энергетический парк Айовы, коммерческая эксплуатация которых запланирована на 2015 г., будут использовать ветряные электростанции в Айова в качестве источника энергии совместно с CAES.[48]

Ветро-солнечные системы

Горизонтально-осевой ветряк, совмещенный с солнечной панелью на опоре освещения на Вэйхай, Шаньдун провинция, Китай

Комбинированное использование ветро-солнечных систем во многих случаях приводит к более плавной выработке мощности, поскольку ресурсы антикоррелированы. Следовательно, совместное использование ветряных и солнечных систем имеет решающее значение для крупномасштабной интеграции энергосистемы.[1].

Смотрите также: Солнечные гибридные энергосистемы

Поставка ветро-солнечной сети

В 2019 г. в западной Миннесоте была установлена ​​гибридная система стоимостью 5 млн долларов. Он пропускает 500 кВт солнечной энергии через инвертор ветряной турбины мощностью 2 МВт, увеличивая тем самым коэффициент мощности и снижение затрат на 150 000 долларов в год. Контракты на закупку ограничивают местного дистрибьютора 5% собственного производства.[49][50]

Ветро-солнечное здание

В Башня Жемчужной реки в Гуанчжоу, Китай, будет смешивать солнечные панели на своих окнах и несколько ветряных турбин на разных этажах своей конструкции, что позволит этой башне быть энергетически положительной.

Ветро-солнечное освещение

В некоторых частях Китая и Индии есть осветительные опоры с комбинациями солнечных панелей и ветряных турбин наверху. Это позволяет более эффективно использовать пространство, уже используемое для освещения, с двумя дополнительными блоками производства энергии. В большинстве распространенных моделей используются ветровые турбины с горизонтальной осью, но теперь появляются модели с ветряными турбинами с вертикальной осью, использующими геликоидальную форму, скрученную.Савониус система.

Солнечные батареи на турбинах

Солнечные панели на уже существующих Ветряные турбины был испытан, но производил ослепляющие лучи света, которые представляли угрозу для самолеты. Решением было производство тонированных солнечных панелей, которые не отражают столько света. Другой предложенный дизайн должен был иметь ветряк с вертикальной осью покрытые солнечными элементами, способными поглощать солнечный свет под любым углом.[51]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Papaefthymiou, Stefanos V .; Караману, Элени Г .; Papathanassiou, Stavros A .; Пападопулос, Майкл П. (2010). «Ветро-гидроаккумулирующая станция, ведущая к высокому проникновению ВИЭ в автономной островной системе Икария». IEEE Transactions по устойчивой энергетике. IEEE. 1 (3): 163. Bibcode:2010ITSE .... 1..163P. Дои:10.1109 / TSTE.2010.2059053.
  2. ^ Гарсия-Гонсалес, Хавьер; де ла Муэла, Росио Морага Руис; Сантос, Лус Матрес; Гонсалес, Алисия Матео (22 апреля 2008 г.). «Совместная стохастическая оптимизация ветроэнергетических и гидроаккумулирующих агрегатов на рынке электроэнергии». Транзакции IEEE в системах питания. IEEE. 23 (2): 460. Bibcode:2008ITPSy..23..460G. Дои:10.1109 / TPWRS.2008.919430.
  3. ^ Bonnier Corporation (апрель 1983 г.). Популярная наука. Bonnier Corporation. С. 85, 86. ISSN  0161-7370. Получено 17 апреля 2011.
  4. ^ Эрих Хау (2006). Ветроустановки: основы, технологии, применение, экономика. Birkhäuser. С. 568, 569. ISBN  978-3-540-24240-6. Получено 17 апреля 2011.
  5. ^ «Технико-экономическое обоснование гидроаккумулятора для гибридной ветро-дизельной энергосистемы Рамея» (PDF). Мемориальный университет Ньюфаундленда. Получено 17 апреля 2011.
  6. ^ «Заключительный отчет: проект технико-экономического обоснования ветроэнергетических хранилищ племени нижнего брюле сиу» (PDF). Министерство энергетики США. Получено 17 апреля 2011.
  7. ^ «Эль Йерро, остров на ветру». Хранитель. 19 апреля 2011 г.. Получено 25 апреля 2011.
  8. ^ «План для зеленого». Thenational.ae. Получено 29 октября 2018.
  9. ^ «Независимая оценка ветро-насосной гидросистемы Эль-Йерро». Euanmearns.com. 23 февраля 2017 г.. Получено 29 октября 2018.
  10. ^ «100% возобновляемые источники энергии требуют избыточных мощностей: переключить электроснабжение с ядерной на ветровую и солнечную энергию не так просто». ScienceDaily. Получено 15 сентября 2017.
  11. ^ ""WHL Energy Limited (WHL) "является австралийской публичной компанией, занимающейся разработкой и коммерциализацией энергетических активов, включая энергию ветра, солнечную энергию, биомассу и чистые ископаемые виды топлива". Whlenergy.com. Получено 4 июля 2010.
  12. ^ «Обновленная презентация компании» (PDF). 2011. Получено 23 января 2020.
  13. ^ "Решение для ветро-водородно-дизельной энергии для удаленных сообществ" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  14. ^ "Ветроводородная деревня на острове Принца Эдуарда" Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  15. ^ «Первая датская водородная энергетическая установка работает» В архиве 26 сентября 2007 г. Wayback Machine Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  16. ^ «В Северной Дакоте есть первая в стране установка по производству водорода из ветра» Обновить ND. Проверено 27 октября 2007 года.
  17. ^ «Чистая энергия Патагонии от ветра и водорода» Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 г.
  18. ^ «Предложения по проекту возобновляемой энергии в Ладимур» Обновить ND. Проверено 2 ноября 2007 г. В архиве 18 июля 2011 г. Wayback Machine
  19. ^ «RES2H2 - Интеграция возобновляемых источников энергии с водородным вектором» Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  20. ^ "Обновление проекта" Содействие развитию неустойчивых возобновляемых источников энергии (PURE) " Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  21. ^ «Гидро продолжает проект Утсира»[постоянная мертвая ссылка ] Обновить ND. Проверено 30 октября 2007 года.
  22. ^ а б c Уэльс, Аляска, ветро-дизельная гибридная энергосистема с высокой проникающей способностью Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии
  23. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 11 сентября 2007 г.. Получено 17 июн 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  24. ^ Ветроэнергетика острова Росс - проект этапа 1 Официальный сайт Meridian
  25. ^ "ветер-австралия-ва". Industcards.com. Получено 29 октября 2018.
  26. ^ «ABB Group - Ведущие цифровые технологии для промышленности». Pcorp.com.au. Получено 29 октября 2018.
  27. ^ «Коммерциализация возобновляемых источников энергии в Австралии - Ветровые проекты - Передовая ветро-дизельная энергетическая система с высокой степенью проникновения». Greenhouse.gov.au. Архивировано из оригинал 4 июля 2008 г.. Получено 29 октября 2018.
  28. ^ «ФРС: Правительство объявляет о выделении 5 млн долларов на ветряную электростанцию ​​- статья из AAP General News (Австралия) - HighBeam Research». Highbeam.com. Получено 29 октября 2018.[мертвая ссылка ]
  29. ^ «КИРЕЙП - Проект интеграции возобновляемых источников энергии острова Кинг». Kingislandrenewableenergy.com.au. Получено 29 октября 2018.
  30. ^ "Добро пожаловать". Worldofenergy.com.au. Архивировано из оригинал 31 января 2010 г.. Получено 29 октября 2018.
  31. ^ "без названия" (PDF). Ieawind.org. Архивировано из оригинал (PDF) 30 июля 2016 г.. Получено 29 октября 2018.
  32. ^ «Изолированные системы с ветроэнергетикой. Руководство по внедрению» (PDF). Risoe.dk. Архивировано из оригинал (PDF) 9 июня 2007 г.. Получено 29 октября 2018.
  33. ^ «Бесплатная загрузка электронной книги». Galapagoswind.org. Получено 29 октября 2018.
  34. ^ Клунне, Вим Йонкер. "wind4africa - Выражение интереса: применение энергии ветра в Эритрее". Wind4africa.net. Получено 29 октября 2018.
  35. ^ «Новая ветро-дизельная система IngentaConnect на Осмуссааре». Ingentaconnect.com. Получено 29 октября 2018.
  36. ^ "Документ без названия". Windgenie.com. Получено 29 октября 2018.[постоянная мертвая ссылка ]
  37. ^ «Инициатива чистого воздуха: Азия». Cleanairnet.org. Архивировано из оригинал 26 июня 2010 г.. Получено 29 октября 2018.
  38. ^ "Powercorp Alaska: Новости и события". Pcorpalaska.com. Архивировано из оригинал 27 августа 2008 г.. Получено 29 октября 2018.
  39. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 18 июля 2011 г.. Получено 17 июн 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  40. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 5 июня 2011 г.. Получено 17 июн 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  41. ^ а б c d "Электроэнергетический кооператив Аляска Вилледж". Avec.org. Получено 29 октября 2018.
  42. ^ "EnergyStorm - Energy Citations". Energystorm.us. Архивировано из оригинал 3 марта 2016 г.. Получено 29 октября 2018.
  43. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 24 июня 2011 г.. Получено 17 июн 2011.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  44. ^ «База данных: Солнечные и ветровые системы в горнодобывающей промышленности ...» Th-Energy.net. Получено 12 мая 2015.
  45. ^ Мадригал, Алексис (9 марта 2010 г.). «Бутилированный ветер может быть постоянным, как уголь». Проводной. Получено 15 июля 2011.
  46. ^ Сио-Ионг Ао; Лен Гельман (29 июня 2011 г.). Электротехника и прикладные вычисления. Springer. п. 41. ISBN  978-94-007-1191-4. Получено 15 июля 2011.
  47. ^ «Обзор накопителя энергии на сжатом воздухе» (PDF). Государственный университет Бойсе. п. 2. Получено 15 июля 2011.
  48. ^ "Часто задаваемые вопросы". Энергетический проект штата Айова. Получено 15 июля 2011.
  49. ^ Джосси, Франк (11 марта 2019 г.). «Сопряжение ветро-солнечной энергии сокращает затраты на оборудование при одновременном увеличении производительности». Мир возобновляемой энергии. Сеть новостей энергетики. В архиве с оригинала 18 декабря 2019 г.
  50. ^ Хьюлетт, Майк (23 сентября 2019 г.). «Гибридный ветро-солнечный гибридный проект в Миннесоте может стать новым рубежом для возобновляемых источников энергии». Звездная трибуна. В архиве с оригинала 10 октября 2019 г.
  51. ^ Джа, АР (2011). Технология ветряных турбин. CRC Press. ISBN  9781439815069.

внешняя ссылка