Оцінка ефективності вітрогенераторів в реальних умовах з додатковими експлуатаційними витратами

Abstract

Розвиток світової енергетики безупинно супроводжується зростанням споживання електроенергії. Традиційні джерела електроенергії в цьому процесі сприяють зростанню парникових викидів та загостренню кліматичних проблем, які з кожним роком стають актуальнішими. На цьому фоні альтернативні джерела електроенергії, зокрема вітрові електростанції, зменшують вплив традиційних джерел та сприяють розв’язанню екологічних проблем. Розвиток вітрової електроенергетики супроводжується зростанням одиничних потужностей вітрогенераторів. У статті проаналізовано ефективність роботи вітрової електростанції з сучасними вітрогенераторами для визначених умов розташування з урахуванням додаткових експлуатаційних витрат на основі досвіду експлуатації. Проведено розрахунки технічних та економічних показників роботи проєктованої чотириагрегатної вітрової електростанції з різнотипними вітрогенераторами за вітрових умов конкретного промислового майданчика, розташованого в Карпатському регіоні України. При цьому враховано сучасні типові потужності вітрогенераторів та додаткові витрати, що виникають в процесі експлуатації вітростанцій. З метою прийняття оптимального технічного рішення проектування для порівняльної оцінки вибрано для встановлення на станції два типи вітрогенераторів —Enercon E-175 EP5 та Vestas V136-4.5 MW. Для визначеної ділянки розташування проектованої вітроелектростанції на верхів’ях хребтів Карпат у Львівській області України (координати ділянки — (lat., lon.) 49,2470; 22,8763) розраховано річний розподіл імовірності вітру за аналітичним розподілом Вейбула та відповідно наведено характеристики річної електричної продуктивності проектованої чотириагрегатної вітростанції для вибраних двох типів вітрогенераторів. Отримані техніко-економічні показники: капіталовкладення, експлуатаційні витрати, характеристики продуктивності, а також розраховані валові прибутки протягом року експлуатації розглянутої вітроелектростанції з двома варіантами встановлення вітрогенераторів дали змогу оцінити термін окупності її обладнання. Так, для чотириагрегатної станції з вітрогенераторами типу Enercon E-175 EP5 термін окупності становить 3,7 року, а з вітрогенераторами типу Vestas V136-4.5 MW — 3,6 року.

The development of world energy is constantly accompanied by the growth of electricity consumption. Traditional sources of electricity in this process contribute to the growth of greenhouse emissions and the aggravation of climate prob-lems, which are becoming more urgent every year. Against this background, alternative sources of electricity, in particular wind power plants, reduce the impact of traditional sources and contribute to solving environmental problems. The develop-ment of wind power generation is accompanied by an increase in the unit capacities of wind generators. The article analyzes the efficiency of the operation of a wind power plant with modern wind generators for certain location conditions, taking into account additional operating costs based on operating experience. Calculations of the technical and economic operational indicators of the designed four-unit wind power plant with various types of wind generators were carried out. During these calculations the wind conditions of a specific industrial territory for the construction of wind power plant were taken into account. This industrial territory is located in the Carpathian region of Ukraine. At the same time, the modern typical power capacities of wind generators and additional costs during the operation of wind power plants were taken into account. In order to make the optimal technical design decision for comparative evaluation, two types of wind generators — Enercon E-175 EP5 and Vestas V136-4.5 MW — were selected for installation at the wind power plant. For the determined location of the wind power plant at the upper reaches of the Carpathian mountain ranges in the Lviv re-gion of Ukraine (coordinates of the area are (lat., lon.) 49.2470; 22.8763), the annual wind probability characteristic was calcu-lated according to the Weibull analytical characteristic. According to these data, in the article the characteristics of an annual electrical productivity of the designed 4-unit wind power plant for the selected two types of wind generators were given. The obtained technical and economic indicators: the capital investment, operating costs, performance characteristics and calculated gross profits during the year of operation of the considered wind power plant with two types of wind generators — made it possible to estimate the payback period of its equipment. So, for a 4-unit station with wind generators of the Enercon E-175 EP5 type, the payback period is 3.7 years, and with wind generators of the Vestas V136-4.5 MW type— 3.6 years.