АНАЛИЗ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Научная статья

Зяткин А.В.

Выпуск: № 6 (25), 2014

Опубликована:

2014/07/08

PDF

Зяткин А.В.

Студент ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет»

АНАЛИЗ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В САХАЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье проводится анализ состояния и перспектив использования солнечных фотоэлектрических установок в Сахалинской области. Приводятся результаты расчета потока солнечной радиации за год. Приводятся результаты оценки экономической эффективности использования солнечных фотоэлектрических установок.

Ключевые слова: солнечная фотоэлектрическая установка, поток солнечной радиации, экономическая эффективность.

Ziatkin A.V.

Student of federal state educational budget institution of higher professional education «Bratsk state university»

THE ANALYSIS OF POTENTIAL OF SOLAR POWER RESOURCES OF SAKHALIN REGION

Abstract

In the article the state and prospects of using of solar photovoltaic systems in Sakhalin region are analyzed. The results of the evaluation of the annual solar power flux are given. The results of evaluation of the economic effect of using of solar photovoltaic systems are given.

Keywords: solar photovoltaic system, solar radiation flux, economic effect.

Территориальные особенности Сахалинской области предопределяют специфику энергоснабжения: изолированность от крупных энергосистем, наличие отдельных энергоузлов и большого количества труднодоступных потребителей [1]. Основная проблема энергоснабжения в таких условиях – сложность, дальность и сезонность транспортировки топлива и, как следствие, его значительное удорожание [2-6]. В решении этой важной для большей части населения проблемы существенное место занимает использование возобновляемых природных энергоресурсов, способных вытеснить часть дорогостоящего дальнепривозного (особенно для Курильских островов) органического топлива, улучшить надежность и качество обеспечения электроэнергией и теплом [1].

Сегодня на Курилах уже реализуется федеральная программа «Социально-экономическое развитие Курильских островов (Сахалинская область) на 2007–2015 годы», она также включает модернизацию нетрадиционных источников энергии. В рамках этой программы началась реконструкция Менделеевской геотермальной электростанции на острове Кунашир — ее мощность должна возрасти с 1,8 МВт до 7 МВт [7]. Предполагается строительство геотермальной электростанции на еще одном острове – Парамушире. В целом, по мнению экспертов [7], Курилы могут стать полигоном для испытания разных видов возобновляемой энергии — благодаря не только природным ресурсам, но и высокой стоимости производства электроэнергии на этих островах – от 10 до 30 рублей за кВт∙ч. Практически любые источники возобновляемой энергии здесь будут экономически оправданы. Помимо геотермальных электростанций на Курилах можно развивать солнечную и ветровую энергетику, а также использовать водоросли в качестве биотоплива [7].

В настоящее время во всем мире большое распространение получают солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ) для автономных систем электроснабжения. Основу СФЭУ составляют фотоэлектрические преобразователи из монокристаллического, мультикристаллического или аморфного кремния.

Расчет плотности потока солнечной радиации для районов будем проводить в следующей последовательности.

1) Определение склонения Солнца δ в данные сутки n:

(1)

где δ₀=23,45 для северного полушария; n – номер суток с начала года.

2) Продолжительность солнечного дня в данные сутки:

(2)

где φ – широта.

3) Приход солнечной радиации R_hi в день i:

(3)

где R^max – максимальный приход солнечной радиации, 900 Вт/м².

(4)

где δ(t) определяется по (1) в зависимости от номера года n(t).

4) Изменение радиации в течение дня:

(5)

где t' – час солнечного дня.

Значение потока солнечной радиации за сутки:

(6)

Результаты расчета прихода солнечной радиации для населенного пункта Ильинский (φ=47⁰58') представлены в таблице 1. В таблице 2 представлены результаты расчета потока солнечной радиации за год для группы населенных пунктов Сахалинской области.

Таблица 1 – Приход солнечной радиации в населенный пункт Ильинский

Период	Э_h, кВт∙ч/м²
Январь	56,997
Февраль	78,113
Март	133,265
Апрель	181,473
Май	232,328
Июнь	245,652
Июль	243,794
Август	205,546
Сентябрь	147,979
Октябрь	100,964
Ноябрь	61,735
Декабрь	48,732
Год	1736,578

Таблица 2 – Приход солнечной радиации за год

Населенный пункт	Широта	Э_h, кВт∙ч/м²
Южно-Курильск	44⁰04'	1823,349
Южно-Сахалинск	46⁰60'	1760,902
Чехово	47⁰30'	1743,554
Леонидово	49⁰19'	1696,217
Владимировка	50⁰33'	1667,388
Виахту	51⁰34'	1641,76
Нефтегорск	53⁰00'	1599,506
Колендо	53⁰53'	1586,023

Экономическая эффективность использования СФЭУ в исследовании оценивается чистым дисконтированным доходом (ЧДД):

(7)

где T – расчетный период (20 лет); – экономия горюче-смазочных материалов (ГСМ) ДЭС за год t, тыс. руб; И_t –издержки, связанные с эксплуатацией СФЭУ, в год t, тыс. руб; r – норма дисконта, принятая 0,1; К – капитальные вложения в СФЭУ, тыс. руб.

(8)

где – сэкономленное дизельное топливо в год t, т; – цена дизельного топлива в год t, тыс. руб/т; – сэкономленное масло в год t, т; – цена масла в год t, тыс. руб/т.

В исследовании были приняты следующие цены для первого года с учетом доставки в удаленные район: =30 тыс. руб/т; = 60 тыс. руб/т.

Изменение цен за расчетный период определялось по формуле:

(9)

где Ц_t₀ – цена в первый год t₀, тыс. руб/т; – параметр роста цен на ГСМ, принятый равным с учетом инфляции 0,15.

Предполагается, что СФЭУ будет работать совместно с дизельным генератором Г-72. Расход топлива Г-72 составляет 223,2 г/кВт∙ч, масла – 1,22 г/кВт∙ч.

Ежегодные эксплуатационные издержки в исследовании определяются:

(10)

где – амортизационные отчисления, принятые в исследовании 5% от капитальных вложений, тыс. руб; – отчисления на капитальный и текущий ремонт, принятые в исследовании 2,5% от капитальных вложений, тыс. руб; – прочие издержки, принятые 0,5% от капитальных вложений;

– параметр учета роста цен, принятый равным уровню инфляции 0,07.

В таблице 3 приведен результат расчета экономической эффективности использования СФЭУ 100 Вт (1 м²) для группы населенных пунктов в течении 20 лет, цена СФЭУ составила 18000 руб. При расчете учитывается, что КПД преобразования энергии составляет 20%.

Таблица 3 – Результаты оценки экономической эффективности СФЭУ

Населенный пункт	Ежегодная экономия дизельного топлива, т	ЧДД за 20 лет, тыс. руб	Срок окупаемости, лет
Южно-Курильск	0,076	31,899	12
Южно-Сахалинск	0,073	29,422	12
Чехово	0,072	28,734	12
Леонидово	0,070	26,856	12
Владимировка	0,069	25,712	13
Виахту	0,068	24,696	13
Нефтегорск	0,066	23,019	13
Колендо	0,066	22,485	13

Таким образом, для принятых условий расчета, можно сделать вывод, что инвестиционные проекты по созданию автономных систем электроснабжения на основе СФЭУ могут быть экономически эффективными. Однако, необходимо отметить, что полученные оценки не учитывают влияние погодных условий – облачности, температуры. Их влияние может внести существенные коррективы [2, 5], в этой связи необходимо проведение дальнейших исследований.

Литература

Иванова И.Ю. Возобновляемые энергетические ресурсы Сахалинской области: оценка и приоритеты использования / И.Ю. Иванова, Т.Ф. Тугузова, Н.А. Халгаева, В.Н. Тихоньких // География и природные ресурсы. – 2010. – № 1. С. 102-107.
Шакиров В.А. Многокритериальный анализ перспективного размещения ветроэнергетических установок на севере республики Саха (Якутия) // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2013. Т. 10. № 1. С. 26-33.
Шакиров В.А. Анализ эффективности использования энергии ветра в северных районах республики Саха (Якутия) / В.А. Шакиров, Д.Д. Ноговицын, А.С. Ефимов, З.М. Шеина, Л.П. Сергеева // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 935.
Игнатьев И.В., Шакиров В.А., Беляев А.С. Многокритериальный анализ вариантов размещения генерирующих мощностей в энергодефицитных районах // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2006. № 47 (1). С. 68-74.
Шакиров В.А., Артемьев А.Ю. Комплексный анализ эффективности ветроэнергетических установок в республике Саха (Якутия) // Ползуновский вестник. 2011. № 2-2. С. 162-166.
Емцев А.Н., Шакиров В.А., Артемьев А.Ю. Анализ эффективности использования ветроэнергетических установок в северных районах республики Саха (Якутия) // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 10. С. 98-101.
М. Кирпичевская. Курилы получат 1,5 млрд рублей на альтернативное электричество [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://izvestia.ru/news/538643 (дата обращения 29.06.2014).