Семь шагов, которые нужно сделать для создания эффективного ветропарка

Первый шаг. Проведение скрининга (выбора) потенциальных площадок для проектирования ветроэнергетической станции (ВЭС)

На текущем этапе происходит ранжирование потенциальных площадок по соответствию критериям, для дальнейшего исследования. Площадки проверяются на соответствие критериям, определяющих возможность, оптимизацию и эффективность строительства.

Скрининг (выбор) потенциальных площадок рекомендуется производить, как минимум на основании следующих критериев.

1. Критерии влияющие на среднюю скорость ветра, а, следовательно, на выработку э/э:

• Высота площадки над окружающим плато;
• Открытость площадки по направлениям света (отсутствие холмов и гор вокруг площадки);
• Присутствие вблизи больших скоплений воды (море, озеро);
• Первоначальная оценка скорости ветра с помощью онлайн ресурсов (IRENA, Vortex).

2. Критерии влияющие на стоимость строительства:

• Протяженность дороги, подлежащей модернизации (строительству), для доставки ВЭУ;
• Наличие требуемого размера территории для размещения ВЭУ и инженерной инфраструктуры. Подходящие геологические условия для строительства (выполняются предварительные геологические изыскания);
• Оценка стоимости доставки ВЭУ. Транспортная доступность для ВЭУ;
• Протяженность кабельной (воздушной) линии для выдачи электрической энергии в государственные электрические сети, напряжение линии;
• Наличие действующей трансформаторной подстанции, удовлетворяющие требуемой мощности.

3. Критерии влияющие на возможность строительства:

• Оценка шума от ВЭУ. Расстояние от внешней точки края лопасти ветроколеса ВЭУ до территории жилой застройки (более 300 м);
• Отсутствие традиционных путей перемещения перелетных птиц, рукокрылых, миграции животных;
• Наличие согласования мест размещения ВЭУ с организациями, на чьём балансе имеются радиоэлектронные средства (Министерство обороны, предприятие по надзору за электросвязью, департамент по авиации и другие);
• Назначение земельного участка должно подходить для строительства.

Для каждой из выбранной площадки необходимо определить максимальную мощность источника ВИЭ, которая зависит от размеров выбранной площадки и от требований технического задания. В последующем мощность может быть ограничена пропускной способностью электрических сетей.

Второй шаг. Исследование возможности передачи электроэнергии для выбранных площадках

Анализ возможности передачи электроэнергии в сеть энергосистемы и оптимального выбора точки подключения (в случае наличия на площадке сетей с разным классом напряжения) выполняется следующим образом:

1. Разработка ситуационной схемы ближайших к площадке линий электропередач на основании данных от энергоснабжающих предприятий, натурального визуального обследования, спутниковых съёмок Yndex map, Google map, карт национальной кадастровой службы.
2. На основании полученных данных о протяженности ЛЭП и максимальной мощности проектируемого энергоисточника (ВИЭ), осуществляется оценка возможных классов напряжения ЛЭП для выдачи электрической мощности в электрические сетей (на основании графика области применения электрических сетей разных номинальных напряжений).
3. Анализируется наиболее оптимальная трасса прокладки кабельной (воздушной) линии от энергоисточника (ВИЭ) до ЛЭП (напряжение уже известно). Выполняется расчет и выбор сечения, а также типа кабельных линий для подключения энергоисточника к ЛЭП. Результатом является техническая характеристика схемы выдачи мощности, включая следующие показатели:

• протяжённость кабельной (воздушной) линии;
• требуемая мощность и класс напряжения трансформаторных подстанций.

4. На основании полученных данных составляется однолинейная схема электрической сети района с включением в нее проектируемого энергоисточника. На данной схеме отображается протяженность, тип и сечение ЛЭП между подстанциями, основное оборудование трансформаторных подстанций (мощность, уровни напряжений, тип обмоток трансформаторов и их мощность), точки и сила тока короткого замыкания (КЗ), положение коммутационных аппаратов.
5. Составляется расчетная схема замещения с указанием рассчитанных параметров сети (сопротивление трансформаторов, сопротивление ЛЭП, напряжение в узлах системы, мощность, потребляемая узловыми подстанциями).
6. Анализируется потокораспределение мощности проектируемого энергоисточника в электрических сетях. Для выполнения моделирования используется программно-технический комплекс RastrWin.
7. По полученным данным так же проверяется пропускная способность линий электропередач, и необходимость их реконструкции.

По вышеуказанным результатам, возможно выполнить следующее:

• исследование возможных вариантов подключения, проектируемого энергоисточника к сетям энергосистемы;
• оценка возможность подключения к энергосистеме;
• оценка необходимости реконструкции существующих сетей энергосистемы (далее можно определить стоимость реконструкции);
• результаты работы лягут в основу проектных работ, как исходные данные для проектирования.

Третий шаг. Разработка технико-экономического обоснования строительства источника ВИЭ на площадках

Разработка ТЭО состоит из следующих основных этапов:

1. Выбор класса ветроэнергетических установок, на основании многолетних измерений. Расстановка ВЭУ на площадке.

Основные правила и особенности расстановки ВЭУ:

• для расстановки может быть использовано специализированной программной обеспечение такое как WindPro, Wind farm или др.;
• ВЭУ желательно устанавливать на возвышенностях;
• минимальное расстояние между ВЭУ зависит от диаметра ветроколеса (D), в основном направлении ветра оптимальным считается не менее 10,4D (минимальным не менее 7D), в остальных не менее 5-7D.

Фактическая выработка ВЭС всегда меньше чем сумма выработок отдельных ВЭУ по причине затенения ВЭУ друг другом.

2. Процедура расчета выработки э/э от ВЭУ (ВЭС).

Процедура включает в себя следующие этапы работ:

• определение регионального ветрового режима на основании многолетних метеонаблюдений на ближайшей метеостанции (источник информации: гидрометеорологический центр или др.);
• определение коэффициента открытости площадки (K₁) и опорной метеостанции (K₀), (K₁/K₀-коэф. изменения средних скоростей ветра в рассматриваемом направлении).
• проекция скоростей ветра, полученных на ближайшей метеостанции на условия площадки по всем направлениям света;
• определение шероховатости подстилающей поверхности площадки и опорной метеостанции, расчет скорости ветра на высоте ветроколеса;
• построение распределения повторяемости скоростей ветра на основании распределения Вейбулла (сколько времени в году дует ветер с определенной скоростью);
• расчет выработки э/э от каждой ВЭУ согласно характеристикам оборудования и ветропарка в целом с учетом потерь.

Расчет можно выполнить с помощью программных комплексов WindPro, Wind farm.

3. Оценка капитальных затрат производится на основании объектов-аналогов или рассчитывается на основании спецификаций оборудования и перечня работ.

В оценке капитальных затрат оцениваются следующие:

• стоимость проектно-изыскательских работ;
• стоимость основного оборудования;
• строительно-монтажные работы;
• затраты на создание инфраструктуры: подключение к электрическим сетям, реконструкция сетей, дорога для доставки и обслуживания оборудования;
• транспортные расходы и др.

4. Расчет экономической эффективности и технической целесообразности строительства источника ВИЭ.

Основными показателями эффективности использования инвестиционных ресурсов являются: чистый дисконтированный доход (NPV), внутренняя норма рентабельности (IRR) и динамический срок окупаемости проекта. Критериями принятия решения являются:

• NPV>0;
• IRR>ставки дисконтирования;
• Срок окупаемости проекта <срока службы основного оборудования.

Расчет экономической эффективности можно производить по другим методикам, если это предусмотрено ТЗ или нормативными актами.

5. Выбор наилучших площадок, соответствующих условиям ТЗ.

Четвертый шаг. Установка измерительного оборудования на выбранных площадках

Метеорологический комплекс - вышка высотой не менее 2/3 от предполагаемой высоты ВЭУ.

Метеорологический комплекс должен быть оборудован как минимум:

• четырьмя анемометрами, уставленных на разных высотах;
• двумя флюгерами;
• одним датчиком температуры;
• одним датчиком влажности;
• одним датчиком давления;
• регистратором данных, который осуществляет сбор данных от датчиков и записывает значения каждые 10 мин, которые передаются на сервер;
• шкафом электроснабжения, в котором находятся аккумуляторные батареи система связи и дополнительное оборудование.

Все прибору должны быть откалиброваны и иметь сертификаты.

Пятый шаг. Анализ полученных данных после года измерений (солнечной радиации, ветрового потока). Расчет показателей выработки и расчет эффективности инвестиций на основании проведенных измерений

Ни один поставщик нового оборудования (ВЭУ) не даст гарантии на свое оборудование без данных о ветроизмерений на площадке. Тоже касается и кредитов в европейских банках (и не только), а также инвесторов, которые не станут вкладывать в проект без данных о ветроизмерениях.

Анализ данных должна выполнять компания с аккредитацией DIN EN ISO / IEC 17025 на выполнение работ в области анализа и оценки данных измерений параметров ветра. В случае выполнения такой работы самостоятельно будет отсутствовать возможность получения кредита в банках и привлечения инвесторов.

На основании анализа годовых ветроизмерений получают показатели эффективности установки ВЭС на выбранных площадках и выбирают для дальнейшего строительства лучшие площадки.

На основании анализа годовых ветроизмерений получают показатели эффективности установки ВЭС на выбранных площадках с разными вероятностями (P50, P75, P90, P95).

Лучшие площадки выбирают для дальнейшего строительства.

Шестой шаг. Сбор исходно-разрешительной документации для проведения проектно-изыскательских работ

До начала проектирования необходимо собрать исходно-разрешительную документацию для выбранных площадок.

Часть необходимых исходных данных для проектирования:

• задание на проектирование;
• разрешение местного органа управления;
• геологические и геодезические изыскания;
• документация о выводе земельного участка;
• технические условия (ТУ) на подключение электрогенерирующих мощностей от энергоснабжающей организации;
• ТУ местного водоканала (справка) на водоснабжение на период строительства;
• ТУ на подключения к системам связи;
• ТУ автоинспекции;
• заключение пожарной организации;
• заключение центра эпидемиологии и гигиены;
• разрешение служб по чрезвычайным ситуациям;
• разрешение военных;
• разрешение связистов (релейная связь);
• разрешение гражданской авиации;
• разрешение экологов.

Седьмой шаг. Разработка архитектурного и/или строительного проекта ветропарка.

Основные разделы проекта ветропарка включают в себя, такие основные разделы как:

1. Технологические решения

Раздел проекта «Технологические решения» («ТХ») является одним из ключевых разделов в проектировании, в данном раздела проекта выбирается основное и вспомогательное оборудование и описываются все необходимые ресурсы, их количество для обеспечения работоспособности объекта. Все остальные разделы проекта являются вспомогательными и обеспечивают работоспособность внедряемого оборудования и процессов, связанных с ним.

2. Конструктивные решения

Позволяют проработать несущий конструктив сооружений (такие как, фундамент, несущие элементы вспомогательных зданий), обеспечивающего его надежность, прочность, а также долговечность. КР обозначают специфику, а также назначение конструкций, тип применяемых стройматериалов. При разработке необходимо учитывать климатические и гидрогеологические характеристики района.

3. Электротехнические решения

Выполняются проектные работы, связанные с устройством сетей и оборудования для обеспечения электроснабжения объекта и выдачи электроэнергии в сети энергосистемы.

4. Генеральный план, благоустройство и транспорт

Работы связанные с расстановкой оборудования и сооружений на генеральном плане, подготовка участка, строительство автомобильных и пешеходных дорог, благоустройство, вертикальная планировка.

5. Автоматизация комплексная

Выполняется проектирование систем автоматики и управления технологическим процессом (выработка электроэнергии, создание базы данных, взаимодействие датчиков с системами и оборудованием).

6. Охрана окружающей среды

В разделе описываются требования, работы и мероприятия, связанные с охраной окружающей среды, соответствие экологическим условиям объекта строительства. Производится общая оценка воздействия проектируемого объекта на окружающую среду и людей (например, шум от ВЭУ, пути миграции птиц, отвод земель, кабельные линии и прочее).

7. Проект организации строительства

В разделе проекта описывается работы и строительное оборудование, которое потребуется на разных этапах строительства. Расстановка крупной строительной техники на площадке строительства и условия её эксплуатации.

8. Другие не менее важные разделы.

Такие как: релейная защита и телемеханизация, автоматизированный учет электроэнергии, видеонаблюдение, сметная документация.

Почему стоит выбрать ЭНЭКА для выполнения проектных и предпроектных работ в области ВИЭ?

• В настоящее время в штате компании находятся ведущие инженеры-технологи всех направлений альтернативной энергетики.
• При разработке подобных проектов используются современное программное обеспечение и методы проектирования (BIM – технологии).
• Компания находится на рынке инженерно-консалтинговых услуг уже более 15 лет и является одной из первых в сфере строительства альтернативных источников энергии.
• Обладает весомым опытом проектирования в данном направлении на международном рынке и обширным референс-листом.

Компания «ЭНЭКА» осуществляет проектирование продуктовых магазинов. Проектирование мойки в Казахстане.