Исследование режимов гибридных систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии (на примере Республики Ирак)

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, представлены научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов, внедрение и апробация полученных результатов, сформулированы выносимые на защиту положения.
В первой главе представлен анализ электропотребления и особенностей электроснабжения потребителей в Ираке, а также выполнена оценка солнечного энергетического потенциала Ирака и анализ его географических и климатических условий.
Энергетическая инфраструктура Ирака была серьезно повреждена во время войны в Персидском заливе 1991-го года, и с тех пор испытывала недостаток в финансировании и инвестициях в условиях санкций и торговой блокады. Сектор электроэнергетики пострадал снова в 2003-ем году после вторжения в страну Соединенных Штатов Америки и последующей оккупации страны. Военные действия сторон и деятельность террористических групп принесла серьезный урон всему электроэнергетическому оборудованию: генераторам, линиям электропередачи, трансформаторам. Ирак нуждается в инвестициях в электроэнергетику в условиях экономического роста и сопутствующего роста населения, так как обеспечение электроснабжения и поставка электроэнергии во все части страны необходима не только для покрытия ее расходов, но и для поддержки развития экономики.
Характеристики современного состояния электроэнергетики Ирака:
 электроэнергия доступна примерно на 14 часов в день, население вынуждено использовать дизельные генераторы;
 57% установленной генерирующей мощности приходится на газовые турбины, 28% – на паровые, 8% – на дизельные, 7% – на гидротурбины;
 общая проектная мощность должна была составить 28680 МВт в 2017-ом году, однако максимальное производство составило 24020 МВт, включая 2 ГВт импортированной энергии;
 потеря производственных мощностей в Байджи, Мосуле во время войны;
 ежегодный рост потребности в электроэнергии составил 7%;
 максимальное потребление превышает производственную мощность почти на 50% во время летнего сезона;
 отношение максимальной пиковой нагрузки к выработанной мощности (которая составила 24 ГВт в 2017 году) стало 98%. В 2016 г. оно составляло 56%;
 запланированные 1,46 ГВт и строящиеся 10,21 ГВт электростанции добавят 11,67 ГВт в общий объем произведенной энергии;
 контракт на импорт электроэнергии из Ирана.
Согласно Годовому отчету Министерства электроэнергетики Ирака все
электростанции страны могут удовлетворить лишь 38% фактического спроса на электроэнергию. Имеющийся дефицит восполняется за счет выработки на малых и микроэлектростанциях частных производителей электроэнергии, а также в основном импортируемой электроэнергией из соседних стран, Ирана и Турции. Тем не менее, для всей территории страны характерны плановые отключение электрической энергии. Это хорошо иллюстрируется долей энергообеспеченности, определяемой как количество часов подачи электрической энергии, исходя из спроса на нее и поставляемых объемов. Для различных провинций Ирака уровень энергообеспеченности приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Уровень энергообеспеченности в Ираке

Как видно на рисунке 1, уровень энергообеспеченности в северных провинциях страны ниже 50%, показано, что общая ситуация с энергообеспечением в Ираке является крайне недостаточной.
Республика Ирак расположена на юго-западе Азии и на северо-востоке от Лиги Арабских Государств. На севере Ирак граничит с Турцией, на востоке с Ираном, на западе с Сирией, Иорданией и Саудовской Аравией, на юге с Кувейтом и Саудовской Аравией. Ирак расположен между 29-37 градусами северной широты и 38-48 градусами восточной долготы, площадь страны составляет 437072 км2.
Ирак имеет большой потенциал солнечной энергии: от 1800 до 2390 кВт⋅ч/м2/год. Среднее дневное количество солнечной радиации на всей территории Ирака составляет 6,5-7 кВт⋅ч/м2. Имея от 2800 до 3300 часов солнечной активности в год, Ирак получает доступ к большим теоретическим запасам энергии.
Вторая глава посвящена технологиям преобразования солнечной энергии, которые на сегодняшний день достаточно хорошо изучены, что снижает риски по модернизации электростанций Ирака.
Солнечные энергетические технологии можно классифицировать по следующему типу: пассивные и активные; тепловые, фотоэлектрические и гибридные; концентрируемые и не концентрируемые.
Технология пассивной солнечной энергии просто собирает энергию без преобразования тепла или света в другие формы. Это включает в себя, например, максимальное использование дневного света или тепла посредством проектирования зданий.
В отличие от этого, технология активной солнечной энергии относится к использованию солнечной энергии для ее хранения или преобразования в другие области применения и может быть в целом разделена на три группы: фотоэлектрическая (PV); солнечная тепловая; гибридная. Гибридные технологии состоят из фотовольтаических тепловых гибридных солнечных коллекторов (PV/T) и гибридного производства электроэнергии на основе солнечного и ископаемого топлива.
В качестве ископаемого топлива для Ирака особое значение имеет природный газ. Во многих странах с подобном климатом эксплуатируются газотурбинные электростанции – CCGT (Combined Cycle Gas Turbine), эффективное применение которых имеет ряд сложностей. Например, CCGT в ОАЭ, где засушливый субтропический климат с очень жарким летом и теплой зимой, испытывают большие потери, так как выходная мощность газовой турбины уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Для повышения мощности газотурбинной установки (ГТУ) в теплый и жаркий
период года используют впрыск воды в воздухозаборник турбины.
Интеграция солнечной энергетики с природным газом (конкретнее с CCGT) в комбинированных схемах ISCCS является наиболее перспективной альтернативой обычным солнечным тепловым установкам, так и возможным
способом повышения эффективности существующих ГТУ.
Опытная солнечная электростанция комбинированного цикла – ISCCS
была построена Luz Solar International в 1990 году. С накоплением опыта эксплуатации в 2000 году Global Environment Facility выделило гранты на строительство систем ISCCS в Мексике, Марокко, Индии и Египте. В настоящее время количество электростанций ISCCS с каждым годом растет. Алжир успешно реализовал ISCCS 150 МВт с CSP (Concentrated Solar Power) 20 МВт; в Иране ISCCS 64 МВт с CSP 17 МВт соответственно.
Заслуживает внимания переход с PTC (Parabolic Trough Collector) на централизованную приемную систему – CRS (Central Receiver System) с комбинированным циклом – СС (Combined Cycle). Новая конфигурация объемного приемника солнечной башни CRS позволяет парогенератору рекуперации тепла – HRSG (Heat Recovery Steam Generator) эффективнее работать в режиме нагрева, что значительно повышает КПД электростанции.
Для примера, каждый квадратный метр зеркал позволит избежать 405 т выбросов СО2 в атмосферу, что эквивалентно отказу от работы 16473 автомобилей. Поскольку Ирак подписал Соглашение об изменении климата (Париж, 2015г.), страна может торговать этим углеродным кредитом с другими промышленно развитыми странами. На примере электростанции в Эль-Анбар для рассматриваемой солнечной генерации 50 МВт, потенциальный объем торговли углеродным кредитом выброса CO2 по цене 40 $/т, позволит сократить срок окупаемости строительства гибридной электростанции на 3 241 200 $/год.
Таким образом, внедрение в тепло-электрическую схему существующих электростанций устройств преобразования солнечной энергии позволит существенно снизить себестоимость вырабатываемой электроэнергии, увеличить объем генерируемой мощности, оперативно решить вопросы дефицита энергии, и, как следствие увеличить объем прибыли, что так важно для восстановления экономики Ирака.
По данным ряда исследований в этой области и анализа данных, этот тип станции считается одним из лучших видов, которые могут быть использованы в Ираке и на Ближнем Востоке из-за погодных условий, от жарки и сухой погоде, то есть в условиях пустыни.
В третьей главе с использованием полученных в главе 1 результатов по анализу солнечного энергетического потенциала регионов Ирака разработана
математическая модель определения оптимального места размещения гибридной электрической станции с комбинированным циклом.
Современная практика показывает, что основные трудности при выборе и принятии решений обусловлены прежде всего недостаточно высоким качеством и неполнотой информации, имеющейся в распоряжении управляющих органов власти. В работе выделены пять факторов, которые известны и могут повлиять на реализацию решения в будущем, но предсказать их точно невозможно: среднегодовой уровень солнечной радиации, среднегодовой световой день, электропотребление, суммарная мощность существующих газовых станций, свободная доступная площадь для размещения солнечных коллекторов.
В табл. 1 приведены нормированные характеристики провинций Ирака. Таблица 1 – Характеристики провинций Ирака. Нормированные значения
Провинция
Свободная площадь, о.е.
Электро- потребление, о.е.
Средне- годовая солнечная радиация, о.е.
Мощность газовых станций, о.е.
Средне-
годовой световой день, о.е.
Эльанбар
Вавилон
Эльбасра
Дикар
Кадисия
Дияля
Карбаля
Киркук
Мисан
Мутана
Наджаф
Мосул
Васит
Саладин
Суляймания
Эрбил
Дохок
Итого 1 1 1 1 1
0,3261 0,0275 0,0107 0,0412 0,0478 0,1779 0,0307 0,0630 0,0200 0,0327 0,0433 0,0363 0,0110 0,0446 0,0192 0,0426 0,0401 0,0376 0,1350 0,0256 0,0722 0,0427 0,0815 0,0448 0,0388 0,0444 0,0527 0,0293 0,0281 0,1395 0,0294 0,1078 0,0134 0,0628
0,0620 0,0620 0,0682 0,0663 0,0644 0,0607 0,0651 0,0527 0,0663 0,0682 0,0644 0,0508 0,0657 0,0533 0,0434 0,0434 0,0434
0,0669 0,0179 0,0581 0,0158 0,0616 0,2686 0,0625 0,0358 0,0625 0,0358 0,0552 0,0530 0,0654 0,0179 0,0538 0,0841 0,0596 0,0444 0,0669 0,0358 0,0663 0,0587 0,0523 0,0000 0,0552 0,0090 0,0552 0,0726 0,0523 0,1074 0,0523 0,1074 0,0538 0,0358
Для поиска оптимального места размещения гибридной станции с комбинированным циклом с учетом рассмотренных показателей предложена следующая многопараметрическая математическая модель:
Рейтинг= ∗ + ∗ + ∗ + ∗ + ∗ , (1)
где Sav – среднегодовой световой день, о.е; Csw – весовой коэффициент для среднегодового светового дня, о.е; Iav-среднегодовая солнечная радиация, о.е; CIw – весовой коэффициент для среднегодовой солнечной радиации, о.е; Lcity- электропотребление, о.е; CLw- весовой коэффициент для электропотребления, о.е; Sgas- суммарная мощность существующих газовых станций, о.е; Csw- весовой коэффициент для суммарной мощности существующих газовых станций, о.е; Afree- свободная площадь, о.е; CAw- весовой коэффициент для свободной площади, о.е.
Весовые коэффициенты математической модели (1) определяются на основе экспертизы. Для обработки экспертной информации в работе предложено использовать метод парных сравнений.
На основе этого метода получены весовые коэффициенты, определяющие значимость каждого фактора. Для экспертизы привлечены эксперты из Ирака (Northern technical university, Baghdad university, Wassit university, Anbar university) и России ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет»). Экспертам было предложено заполнить анкету методом выставления оценок. Анкетирование выполнено с помощью Google Forms.
Программное обеспечение Google Forms связано с другим онлайн- сервисом – Google Sheets. Это сделано для повышения удобства работы с полученной информацией. Результаты анкет, полученные от экспертов, автоматически заносятся в таблицу и отправляются интервьюеру для последующей обработки. Результаты сравнения заносятся в матрицу парных сравнений. Полученные матрицы парных сравнений в результате анкетирования приведены на рисунке 2, где А1-А5 – это среднегодовой световой день, среднегодовая солнечная радиация, электропотребление, мощность существующих газовых электростанций, свободная площадь для размещения солнечной электростанции соответственно.
Рисунок 2 – Результаты парных сравнений
Обработка результатов парных сравнений, а также последующая оценка согласованности мнений экспертов (расчет коэффициентов согласованности и конкордации) выполнены в среде Matlab.
Рисунок 3 – Оценка согласованности мнений экспертов
Как видно на рисунке 3, коэффициент согласованности всех факторов не меньше общепринятого граничного значения (0,7-0,8), что соответствует согласованному мнению экспертов по всем факторам.
Тогда выражение для итогового рейтинга с учетом значимости каждого рассматриваемого фактора окончательно примет следующий вид
Рейтинг = 0,29 + 0,32 + 0,15 + 0,15 + 0,09 (2)
С использованием математической модели (2) был рассчитан рейтинг и произведено сравнение провинций Ирака для определения наилучшего региона для размещения гибридных станций с комбинированным циклом, как по отдельным факторам, так и по итоговому рейтингу. Итоговый рейтинг провинций Ирака проведен на рисунке 4.
Больший уровень электропотребления региона и более развитая инфраструктура наряду с относительно равномерным уровнем солнечной радиации по всем регионам Ирака предопределили наибольший итоговый рейтинг Эльбасра среди всех провинций Ирака как оптимального региона для размещения гибридной электростанции с комбинированным циклом.
Таким образом, окончательно в ходе анализа полученных результатов был выбран тип станции ISCCS и г. Басра как имеющий максимальный итоговый рейтинг среди всех городов и провинций Ирака.

Рисунок 4 – Итоговый рейтинг провинций Ирака
С учетом исследований, приведенных в главе 3, в качестве прототипа принята 200 МВт ГТУ г. Басра. Схема дополнена двумя паровыми турбинами (ПТУ) мощностью 75 МВт (с высоким давлением – STHP) и 65 МВт (с низким давлением – STLP). Схема и параметры электростанции приведены на рисунке 5 и в табл. 2.
Рисунок 5 – Схема включения солнечных коллекторов в парогазовый цикл электростанции и пример ГТУ с полем солнечных коллекторов

Таблица 2 – Основные параметры солнечной части гибридной электростанции
Параметр
Прямая нормальная инсоляция (расчетное значение) Площадь поля солнечных коллекторов
Время работы накопителя Емкость накопителя Номинальный КПД энергоустановки Общая занимаемая площадь
Единица Водяное охлаждение без накопителя
Вт/м2 660 га 102,5
часов нет МВтч нет
% 37,6 км2 3,5
Для города Басра выполнена климатическая выборка для марта, июня, сентября и декабря. На рисунке 6а представлена прямая нормальная инсоляция (DNI), которая, как видно, была наиболее высокой в полдень в июне (более 800 Вт/м2) и наименьшей в декабре (около 400 Вт/м2), и результат интегрального энергетического анализа предлагаемых установок (рисунок 6б).
Рисунок 6 – Исходные данные и результаты энергетического анализа гибридной электростанции: а) – Прямая нормальная инсоляция, б) – Выработка
мощности гибридной электростанции ISCCS
Пик вырабатываемой мощности приходится на период с 9 до 15 часов, что совпадает с пиком потребления. Как видно на рисунке 6б, наброс мощности ISCCS отсутствует в декабре из-за низкой интенсивности солнечной инсоляция. Расчеты показывают, что ISCCS может вырабатывать до 330 МВт в июне, что приведет к улучшению КПД комбинированного цикла от 38 до 55%, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7 – КПД электростанции ISCCS
В табл. 3 приведены укрупненные составляющие затрат на сооружение гибридной электростанции с комбинированным циклом мощностью 140 МВт в г. Басра.
Таблица 3 – Составляющие затрат на сооружение гибридной электростанции с комбинированным циклом мощностью 140 МВт в г. Басра (в млн. $)
Составляющие затрат
Водяное охлаждение без накопителя
Воздушное охлаждение без накопителя
Воздушное охлаждение с накопителем
Прямые затраты Проектные работы 26,8
Поле солнечных коллекторов 56,56
28 48,16 61,88 99,12
Система теплоносителя Накопитель Энергоблок Непредвиденные расходы
35,28 38,36 – –
28 41,72 10,36 11,76
Косвенные затраты
43,44 39,76
18,76 19,88 32,48 37,52
251,76 269,92
61,32 125,16 41,72 26,32
88,48
34,16 83,16
607,6
Инженерные работы и строительство Земельный участок Налоги, деградация системы и преимуществ
Итого:
Первая модель (водяное охлаждение без накопителя) была выбрана потому, что расположение города Басра на Персидском заливе означает обилие охлаждающей воды. При этом данная модель, как было показано ранее, менее затратная и более эффективная. Кроме того, дополнительно может использоваться для опреснения морской воды.
Для укрупненной оценки периода окупаемости были установлены и использованы следующие параметры:
 число часов работы солнечных коллекторов в течение года в городе Басра составляют от 3600-4000 часов в год (Тмах);
 стоимость эксплуатации солнечного комплекса в Ираке составляет около 10 $/кВт в год (Uэксуд);
 стоимость электроэнергии в промышленной части города самая дорогая и составляет около 0,35 $/кВтч (Сэн);
 средняя ожидаемая мощность солнечного комплекса (с учетом зимнего и летнего периодов) составляет около 110 МВт (Pэл/ст).

Ток = Квл+ экс , Ксрг
(3)
где Квл – капитальные вложения в строительство электростанции, млн. $; Ксрг – среднегодовые поступления денежных средств от продажи электроэнергии, млн.$; Uэкс – среднегодовая стоимость эксплуатации электростанции, $/кВт.
В результате расчетов получаем, что электрическая энергия, которая может быть произведена в течение года с помощью солнечного комплекса при 3800 часах работы, составляет 418000000 кВтч, что составит при ее продаже по указанной стоимости порядка 146,300 млн.$ в год. Как упоминалось ранее в табл.3, стоимость строительства предлагаемой электростанции составляет около 251,76 млн.$, а стоимость эксплуатации – около 1,4 млн.$. В итоге получаем простой срок окупаемости около двух лет.
В четвертой главе выполнен анализ потокораспределения, балансов активной мощности, напряжений и токов короткого замыкания, которые требуются для стабильной и надежной работы электроэнергетической системы. Этот анализ дает информацию, которая может потребоваться для дальнейшего её развития и повышения эффективности.
Наиболее часто используются итерационные методы при решении задачи потокораспределения энергии: Ньютон-Рафсон, Гаусса Зайделя и др. В связи с быстрой сходимостью и меньшим количеством итераций метод Ньютона- Рафсона является по сравнению с другими методами более эффективным.
Объектом исследования является система электроснабжения Южного Ирака (г. Басра) с предлагаемой гибридной электростанцией с комбинированным циклом на 340 МВт с четырьмя газотурбинными и двумя паротурбинными установками. Четыре газотурбинных генератора мощностью 50 МВт каждый и два паротурбинных генератора мощностью 65 МВт и 75 МВт подключены к изолированным шинам Khur Zubair. Каждый генератор подключен к центральной шине с помощью повышающего трансформатора и вырабатывает энергию на напряжении 20 кВ, затем преобразует в 132 кВ, чтобы отправить полученную мощность в общенациональную электрическую сеть Ирака.
Два вспомогательных трансформатора с 3-мя обмотками и мощностью 250 МВА используются для понижения напряжения с 400 кВ до 132 кВ общенациональной сети и до 11 кВ для использования собственных нужд электростанции, а также для питания небольших жилых районов. Подстанция Khur Zubair питает 8 основных нагрузок (сталелитейный завод – 22 МВт, Alfao – 21,6 МВт, Bab Zubair – 20,5 МВт, месторождение Rumaila – 80 МВт, город Um qaser и порт – 220 МВт, месторождение Zubair – 45 МВт, порт Albaker – 20 МВт, центр города – 110 МВт). Большая часть электроэнергии потребляется на
нефтяных месторождениях, фабриках и в портах, так как дефицит покрывается за счет общенациональной сети. Модель данной системы разработана в ETAP.
В таблицах 4-5 приведены данные по балансу активной мощности для летнего сезона с максимальным электропотреблением и зимнего сезона с минимальным электропотреблением до модернизации и после модернизации системы электроснабжения Южного Ирака (г. Басра) соответственно.
Таблица 4 – Баланс активной мощности до модернизации в летний сезон
Сезон Лето
Приход, МВт Расход, МВт
Из сети 400 кВ Из сети 132 кВ
250,05 Нагрузка 50 Потери
мощности
465,7 22,4
ГТУ 188 488,05
488,05 Расход, МВт
Итого
Таблица 5 – Баланс активной мощности после модернизации в летний сезон
Сезон Лето
Итого
Приход, МВт
Из сети 400 кВ 123,42
Из сети 132 кВ 50
ГТУ 188 ПТУ 130
491,42
Нагрузка Потери мощности
469,62 21,80
491,42
Как видно, необходимая потребность в мощности из общенациональной сети 400 кВ до модернизации летом составляет 250048 МВт, что является максимальной мощностью, потребляемой в течение года, и эта мощность уменьшается вдвое после модернизации, около 123424 МВт. Кроме того, можно отметить, что зависимость региона перетоков мощности из общенациональной сети 400 кВ всегда имеет максимальные величины в летний сезон из-за интенсивного использования электроэнергии.
При текущем уровне нагрузок и потокораспределении в системе электроснабжения наблюдается пониженное напряжение, для улучшения уровня которого используются устройства РПН трансформаторов. Но так как их диапазона регулирования недостаточно, напряжение на некоторых шинах остаётся ниже 90%. Чтобы улучшить его, в дальнейшем используется модуль оптимального размещения конденсаторных батарей программного комплекса ETAP. В соответствии с этим целевая функция, минимизирующая суммарные затраты, представлена следующим образом:
Fmin=∑ ( + + )+ ∑ , (4) =1 0 1 2 2 =1 l
где Nbus – число шин; xi – 0/1, 0 означает, что на шине i размещена конденсаторная батарея; C0i – стоимость установки конденсаторной батареи; C1i – удельная стоимость конденсаторной батареи; C2i – эксплуатационные расходы; Bi – количество конденсаторных батарей; Qci – мощность конденсаторной батареи; T – период планирования; C2 – стоимость потерь электроэнергии ; l – ступень графика нагрузки; Tl – продолжительность
ступени нагрузки l; PLl – суммарные потери мощности для ступени графика нагрузки L.
В настоящее время существует много методов для определения оптимального размещения конденсаторных батарей. Все методы используются для снижения суммарных потерь мощности, повышения уровня напряжения и коэффициента мощности, минимизации затрат и максимизации чистой экономии. Тем не менее, между этими методами есть различия. Точность и эффективность результатов, простота работы и скорость являются критериями выбора оптимального метода.
В работе предлагаются и сравниваются три метода: генетический алгоритм (ГА), империалистический конкурентный алгоритм (ИКА), оптимизация пути мотылька (ОПМ). Эти методы в целом основаны на явлениях природы. Наиболее известными являются генетические алгоритма, которые моделируют процесс эволюции в природе. Расчеты выполнены с помощью программного обеспечения ETAP, OpenDSS, Matlab для трех вышеизложенных методов оптимизации. В таблице 6 приведены полученные результаты и их сравнение.
Таблица 6 – Сравнение полученных результатов
Название
Исходный режим
ГА
ИКА
ОПМ
Суммарные потери (МВт) Сокращение потерь (%)
Суммарная мощность конденсаторных батарей (кВАр) Экономия (%) Коэффициент мощности (%) Среднее напряжение (о.е.) Отклонение напряжения (о.е.)
21,4 14,2 15,8 – 35,4 30,3 – 28000 33500
– 35,6 32,1 80 92 9
0,88 1,023 1,019 0,06 0,013 0,014
15,4
31,6 33000
30,9 91,4% 1,019 0,014

Как видно из табл. 6, предложенные эвристические алгоритмы являются эффективными методами оптимизации режима системы электроснабжения по реактивной мощности. Из полученных результатов и их сравнения рекомендуется использовать метод ГА, благодаря скорости работы и точности получаемой информации.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1. Выполнен анализ актуального состояния электроэнергетической системы Ирака. Показано, что в настоящее время, в 2021 году, Ирак по- прежнему страдает от острой нехватки электроэнергии для населения и промышленности. Отмечается, что 90% заводов и муниципальных зданий все еще не работают. Спрос на электроэнергию в Ираке в 2007 году составлял 11000 МВт, в 2013 году – 16 000 МВт и летом 2018 года – 24 500 МВт. Ожидается, что этот спрос увеличится до более 30000 МВт в 2022 году. Суммарные потери электроэнергии при передаче и распределении составляют около 40-50% системных потерь в Ираке.
2. Обоснована необходимость модернизации электроэнергетической системы Ирака на основе построения электрических станций, использующих экологически чистую солнечную энергию вследствие климатических и географических особенностей региона и имеющегося дефицита электрической энергии. Ежедневно в Ираке сжигают 800000 баррелей топлива в день для производства электроэнергии самыми примитивными, опасными для окружающей среды методами, загрязняющими её вредными веществами. Объем инвестиций, необходимых для использования солнечной энергии, оценивается в $300/кВт, что в дальнейшем сократится до $70/кВт в год.
3. Предложен способ построения гибридных электрических станций с комбинированным циклом как наиболее перспективный для газоносных южных районов Ирака. Показано, что дополнение парогазового цикла солнечной энергией позволяет существенно увеличить общий коэффициент полезного действия электростанции. КПД существующей в Басра газотурбинной электростанции составляет ≈ 38%. Предложенная модель гибридной электростанции с комбинированным циклом показала рост КПД с 38% до 55%.
4. Разработана многопараметрическая модель определения оптимального места размещения гибридных электрических станций с комбинированным циклом на основе обработки экспертных данных. Обработка результатов парных сравнений, а также последующая оценка согласованности мнений экспертов (расчет коэффициентов согласованности и конкордации) выполнены в среде Matlab. В ходе анализа полученных результатов был выбран тип гибридной электростанции с комбинированным циклом в г. Басра как
имеющий максимальный итоговый рейтинг среди всех городов и провинций Ирака.
5. Разработана методика оценки эффективности гибридной электростанции с комбинированном циклом на основе расчета её энергетических характеристик. В качестве прототипа принята газовая электростанция г. Басра мощностью 200 МВт. Для рассмотренной электростанции предлагается модернизации путем добавления комбинированного цикла. Схема дополнена двумя паровыми турбинами мощностью 75 МВт,65 МВт.
6. Выполнен анализа потокораспределения и устойчивости с использованием программного комплекса ETAP для объекта исследования – фрагмента системы электроснабжения Южного Ирака (г. Басра) с предложенной гибридной электростанцией с комбинированным циклом.
7. Показано, что предложенные эвристические алгоритмы являются эффективными методами оптимизации режима системы электроснабжения по реактивной мощности. В работе предлагаются и сравниваются три метода: генетический алгоритм, империалистический конкурентный алгоритм, оптимизация пути мотылька.
8. Показано, что основными преимуществами предложенной схемы гибридной электростанции с комбинированным циклом ISCCS являются экономия топлива, снижение спроса на электроэнергию в пиковый период, а также сокращение выбросов углерода. Ожидаемая годовая экономия топлива в пересчете на баррель нефтяного эквивалента составляет около 115 350 бнэ/год; сокращение выбросов углерода СО2 составит около 170 672 т/год.