• инвестиций в производство ветроагрегата (выражается как отношение S кв. м. - цена одного кв. метра ометаемой площади ротора ветротурбины);
• коэффициета полезного действия системы;
• средней скорости ветра;
• доступности;
• технического ресурса.

     За  последние три десятилетия технология использования энергетических ресурсов ветра была сосредоточена на создании сетевых ветроагрегатов WECS. В этом направлении достигнуты значительные успехи. Многие тысячи современных  установок WECS оказались полностью  конкурентоспособными по отношению  к обычным источникам энергии. Существующие электрические сети осуществляют транспортировку  электроэнергии вырабатываемые ветропарками в различные регионы.

В последние  годы интенсивно стали развиваться  технологии использования энергии  ветра в изолированных сетях. В изолированных сетях электропередач неизбежные затраты на единицу произведенной  энергии во много раз выше, чем  в централизованных сетях электропередач. Установки, производящие электроэнергию, обычно основаны на небольших двигателях внутреннего сгорания, использующих дорогостоящее топливо, когда расходы  на транспортировку только топлива  часто поднимают стоимость единицы  произведенной энергии в десятки  раз от стоимости энергии в  лучших централизованных сетях электропередач. В небольших сетях электропередач установки, подающие электроэнергию, являются гораздо более гибкими: современный  комплект генераторов на дизельном  топливе можно запустить, синхронизировать и подключить к изолированной  сети менее чем за две секунды. Преобразование энергии ветра является альтернативным возобновляемым источником энергии, чтобы заменить дорогостоящее  топливо. Новые исследования технической  осуществимости проектов использования  ветроустановок совместно с дизельгенераторами в изолированных сетях показывают,что  мировой потенциал для независимых  систем WECS даже выше, чему систем WECS, подключенных в обычные сети электропередач. В таблице 6 приведены параметры действующих ветродизельных систем. Указанные системы были построены в 1985-1990 г.г. Их эксплуатация выявила необходимость совершенствования систем, создания автоматизированного управления.

5.Энергия  ветра в России

     Современная экономика России базируется на использовании  невозобновляемых углеводородных топливно-энергетических ресурсов. Удельный вес нефти, природного газа и угля суммарно составляет более 90 процентов, причем в последнее  десятилетие наблюдается опережающее  увеличение доли одного источника –  природного газа.

     В ближайшие годы будет продолжаться тенденция ухудшения горно-геологических  условий добычи углеводородных ресурсов и ужесточения экологических  стандартов при сжигании традиционного  топлива во всех отраслях национальной экономики. Одновременно по мере научно-технического прогресса будет возрастать конкурентоспособность  альтернативных источников энергии, среди  которых наиболее важную роль будут  играть нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

     Одним из видов нетрадиционных возобновляемых источников энергии является энергия  ветра. Энергия ветра на земле  неисчерпаема, а в последние 15 - 20 лет бурно развивалось ее использование  для производства. Многие столетия человек пытается использовать энергию  ветра себе во благо, строя ветростанции, выполняющие различные функции: мельницы, водяные и нефтяные насосы, электростанции.

     В связи с постоянными выбросами  промышленных газов в атмосферу  и другими факторами возрастает контраст температур на земной поверхности. Это является одним из основных факторов, который приводит к увеличению ветровой активности во многих регионах нашей  планеты и, соответственно, актуальности строительства ветростанций.

     Как показали практика и опыт многих стран, использование энергии ветра  крайне выгодно, поскольку, во-первых, стоимость ветра равна нулю, а  во-вторых, электроэнергия получается из энергии ветра, а не за счет сжигания углеводородного топлива, продукты горения которого известны своим опасным воздействием на человека.

     Специфика и условия работы ветроэлектростанций  в нашей стране значительно отличаются от зарубежных. Работа автономных систем энергоснабжения в условиях потребления  энергии небольшой мощности не позволяет  использовать те преимущества, которые  имеет ветроэнергетика за рубежом. Большие расстояния между населенными  пунктами делают перспективным направлением развития ветроэнергетики в России совершенствование ВЭУ малой  мощности (от 10 кВт) в условиях их изолированности  от крупных энергосистем.

     Россия  располагает значительными ресурсами  ветровой энергии, в том числе  и в тех районах, где отсутствует  централизованное энергоснабжение. Побережье  Северного Ледовитого океана, Камчатка, Сахалин, Чукотка, Якутия, а также  побережье Финского залива, Черного  и Каспийского морей имеют  высокие среднегодовые скорости ветра.

     География распределения ветроэнергетических  ресурсов позволяет рационально  их использовать как автономными  ветроэнергетическими установками, так  и при работе ВЭУ в составе  местных энергетических систем. Валовой  ветровой потенциал России оценивается  в 80*1015 кВт/ч/ год, экономический – 40*109 кВт/ч/год (рис. 2). Анализ векового хода скорости ветра на европейской территории России показывает, что вековые вариации ветроэнергетических характеристик  могут достигать значительных величин (30-50 процентов для среднемесячных и 15-25 процентов - для среднегодовых  скоростей ветра), учет которых необходим  при решении практических задач  ветроэнергетики.

     Для стремительного развития ветроэнегетики в России необходимо следующее:

1. масштабное внедрение ветроустановок в состав «большой энергетики», особенно с учетом неизбежного снижения цен на ветроустановки и роста цен на традиционное топливо (нефть, уголь и т.д.);
2. создание ВЭУ как большой, так и малой мощности для решения проблем энергообеспечения удаленных и изолированных районов, которые недостаточно обеспечены электроэнергией и практически не имеют другой, экономически выгодной альтернативы, как строительство ветроэлектростанций;
3. внедрение стимулирующих механизмов: налоговые льготы; предоставление кредитов на продолжительный срок под льготный процент с отсрочкой платежей до окончания строительства; введение экологического налога; установление местных тарифов, которые позволят обеспечить возвращение капитальных вложений в ветроэнергетику; субсидирование пользователей ВЭУ; создание информационной сети, системы образования, стажировок и т.д.

6.Ветроэнергетика в Приморском крае

     До  выбора г. Владивостока местом проведения саммита АТЭС в Приморском крае не было объектов ветряной электроэнергетики. При подготовке к саммиту в  проект было заложено сооружение ветропарка на о.Русском и о.Попова .

      Во время визита в Японию правительственной делегации во главе с Владимиром Путиным компания  "РусГидро"  подписала меморандум о партнерских намерениях с компаниями Mitsui и J-Power. Совместными усилиями будут построены на Русском и соседнем острове Попова несколько ветроэнергетических установок общей мощностью 36 мегаватт. Все они будут объединены в сеть и через подводный кабель соединены с энергосетями Владивостока, что даст городу около 90-95 миллионов киловатт-часов экологически чистой электроэнергии.

     Работы начались с установки ветроизмерительного комплекса из двух мачт высотой 60 метров, оснащенных множеством датчиков. Полученная с них в течение года информация о силе и направлении ветра, влажности воздуха и других параметрах поможет вычислить ветроэнергетический потенциал острова Русский и разработать прогноз энергоресурсов для Дальневосточной ВЭС сроком на 50 лет.

В состав основных сооружений ВЭС войдут следующие объекты:

• 8-10  ВЭУ  единичной  номинальной  мощностью  по 1,5-2,0  МВт,  на о. Русский;
• 10-13  ВЭУ  единичной  номинальной  мощностью  по 1,5-2,0  МВт,  на о. Попова;
• кабельные  линии  схемы подключения ВЭУ  к  повысительным  групповым трансформаторным подстанциям ВЭС;
• повысительные групповые трансформаторные подстанции ВЭС с высшим напряжением,  соответствующим  напряжению  распределительной  сети (35 кВ) и низшим напряжением 10 кВ схемы подключения ветроагрегатов (ВЭУ) на о. Попова и о. Русский;
• ЛЭП (воздушные)  от  групповых  повысительных  ТП  ВЭС  до  точки подключения  ВЭС  к  системе (ПС «Русский»),  включая  переход  через пролив Старка;
• ветроизмерительные  мачты – 3  шт. (две  мачты  подлежат  демонтажу после проведения годового цикла исследований);
• дороги  общего  пользования  и  подъездные  дороги  к  ВЭУ,  общей ориентировочной  протяженностью до 20  км (в  зависимости от  варианта типологии);
• вспомогательные  здания  и  сооружения,  в  т.ч.  пункт  управления  и ремонтно-эксплуатационную базу.

     Дальневосточная ВЭС вступит в строй во втором квартале 2012 года. Она станет одним  из источников энергоснабжения объектов саммита АТЭС - конференц-центра, пресс-центра и гостиниц, а в дальнейшем Дальневосточного федерального университета, Приморского  океанариума и острова Попова, где электричество дает дизельная электростанция. Себестоимость "дизельного" киловатт-часа - около 25 рублей. Киловатт "из ветра" будет в несколько раз дешевле.

     Энергия ветра наряду с солнечной и  водной относится к числу возобновляемых и в этом смысле вечных источников энергии. "Золотым" порогом считается  скорость ветра - пять метров в секунду (минимальная скорость, необходимая  для вращения лопастей), а на островах средняя скорость ветра, по результатам  многолетних наблюдений метеорологов, превышает семь метров.

     В будущем возможно строительство в Приморье еще нескольких ветропарков суммарной мощностью до 200 мегаватт. С пуском Дальневосточной ветроэнергетической станции Владивосток станет лидером в стране по использованию энергии ветра.

     Рисунок 6.1 Потенциальные площадки размещения ДВ ВЭС на о.Русский

7.Экономика ветроэнергетики

     Ветряные  генераторы практически не потребляют ископаемого топлива. Работа ветрогенератора  мощностью 1 МВт за 20 лет эксплуатации позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Себестоимость  электричества, производимого ветрогенераторами, зависит от скорости ветра:

     Скорость  ветра  Себестоимость (для США, 2004 год)

     7,16 м/c   4,8 цента/кВт·ч;

     8,08 м/с   3,6 цента/кВт·ч;

     9,32 м/с   2,6 цента/кВт·ч.

     Для сравнения: себестоимость электричества, производимого на угольных электростанциях  США, 4,5—6 цента/кВт·ч. Средняя стоимость  электричества в Китае 4 цента/кВт·ч.

     При удвоении установленных мощностей  ветрогенерации себестоимость производимого  электричества падает на 15 %. Ожидается, что себестоимость ещё снизится на 35—40 % к концу 2006 г. В начале 80-х  годов стоимость ветряного электричества  в США составляла $0,38.

     В марте 2006 года Earth Policy Institute (США) сообщил  о том, что в двух районах США  стоимость ветряной электроэнергии стала ниже стоимости традиционной энергии. Осенью 2005 года из-за роста  цен на природный газ и уголь  стоимость ветряного электричества  стала ниже стоимости электроэнергии, произведённой из традиционных источников. Компании Austin Energy из Техаса и Xcel Energy из Колорадо первыми начали продавать  электроэнергию, производимую из ветра, дешевле, чем электроэнергию, производимую из традиционных источников.

     Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции  зависит от силы ветра — фактора, отличающегося большим непостоянством. Соответственно, выдача электроэнергии с ветрогенератора в энергосистему  отличается большой неравномерностью как в суточном, так и в недельном, месячном, годовом и многолетнем  разрезе. Учитывая, что энергосистема  сама имеет неоднородности нагрузки (пики и провалы энергопотребления), регулировать которые ветроэнергетика, естественно, не может, введение значительной доли ветроэнергетики в энергосистему способствует её дестабилизации. Понятно, что ветроэнергетика требует резерва мощности в энергосистеме (например, в виде газотурбинных электростанций), а также механизмов сглаживания неоднородности их выработки (в виде ГЭС или ГАЭС). Данная особенность ветроэнергетики существенно удорожает получаемую от них электроэнергию. Энергосистемы с большой неохотой подключают ветрогенераторы к энергосетям, что привело к появлению законодательных актов, обязующих их это делать.

     Проблемы  в сетях и диспетчеризации  энергосистем из-за нестабильности работы ветрогенераторов начинаются после  достижения ими доли в 20-25 % от общей  установленной мощности системы. Для  России это будет показатель, близкий  к 50 тыс. — 55 тыс. МВт.

     По  данным испанских компаний «Gamesa Eolica»  и «WinWind» точность прогнозов выдачи энергии ветростанций при почасовом  планировании на рынке «на день вперед»  или спотовом режиме превышает 95 %.

     Небольшие единичные ветроустановки могут  иметь проблемы с сетевой инфраструктурой, поскольку стоимость линии электропередач и распределительного устройства для  подключения к энергосистеме  могут оказаться слишком большими. Проблема частично решается, если ветроустановка подключается к местной сети, где  есть энергопотребители. В этом случае используется существующее силовое  и распределительное оборудование, а ВЭС создаёт некоторый подпор мощности, снижая мощность, потребляюмую местной сетью извне. Трансформаторная подстанция и внешняя линия электропередач оказываются менее нагруженными, хотя общее потребление мощности может быть выше.

     Крупные ветроустановки испытывают значительные проблемы с ремонтом, поскольку замена крупной детали (лопасти, ротора и  т. п.) на высоте более 100 м является сложным  и дорогостоящим мероприятием.

     В России считается, что применение ветрогенераторов в быту для обеспечения электричеством малоцелесообразно из-за: