ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.
РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ МОДЕЛЬНОЙ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕТРОГЕНЕРАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
М. Ю. Мокшин
2025-12-22
https://doi.org/10.24108/preprints-3113607

В условиях глобальных климатических изменений и необходимости перехода к низкоуглеродной экономике возобновляемая ветровая энергетика приобретает стратегическое значение. Помимо сокращения выбросов парниковых газов, она способствует повышению энергетической независимости и устойчивости национальных энергетических систем. Несмотря на значительные технологические достижения, распространение ветровой энергетики в России сдерживается рядом факторов, включая экономическую эффективность, инфраструктурные ограничения и технологические барьеры. Средний коэффициент полезного действия ветрогенераторов составляет около 40%, что обусловлено переменной природой ветровых потоков и ограниченной возможностью полной утилизации кинетической энергии воздушных масс. Кроме того, географическая удалённость потребителей от точек генерации увеличивает капитальные затраты на строительство энергосетевой инфраструктуры и распределение электроэнергии. Развитие ветроэнергетики обусловлено совокупностью экономических, технологических и климатических факторов, что требует комплексного подхода к прогнозированию и моделированию. В настоящее время в России не существует единых подходов к определению основных характеристик ветра в предполагаемой точке строительства ВЭС и нет единых методик для прогнозирования параметров ветра, как на краткосрочный, так и среднесрочные интервалы времени. Оценка экономической эффективности сооружения парков ветроэнергоустановок представляет собой сложную технико-экономическую задачу, требующую учета соотношения цен на замещаемое топливо и стоимости ветровых турбин, реальных ветровых условий и режимных особенностей работы ВЭУ в составе энергосистемы. По мере совершенствования конструкции ветротрубин и удешевления их стоимости, масштабы развития ветроэнергетики будут расширяться, а стоимость вырабатываемой единицы электроэнергии будет дешеветь. В диссертационной работе приведено сравнение показателей: средней скорости ветра, сезонных колебаний, годовой выработки электроэнергии, сезонных значений КИУМ между Ростовской и Иссык-Кульской областями. Системный анализ экономических показателей проектов ВИЭ позволит своевременно корректировать эксплуатационные режимы и итоговую экономическую эффективность проектов в сфере ветроэнергетики. В ходе проведения работы установлено, что анализ больших данных для формирования экономических показателей целесообразно проводить с использованием готовых цифровых решений. Проведённое научное исследование подтвердило высокую актуальность и практическую значимость разработки цифровой методики мониторинга экономических показателей проектов ветровой генерации. В результате выполнения диссертационного исследования автором получены следующие результаты и сделаны выводы: 1. Обоснована актуальность разработки цифровых методик мониторинга экономических показателей ветрогенерации в условиях энергетического перехода и необходимости повышения инвестиционной привлекательности проектов ВИЭ. 2. Установлено, что существующие подходы к оценке экономической эффективности ВЭС не учитывают климатическую изменчивость и региональную специфику, что снижает точность прогнозов и увеличивает риски при принятии инвестиционных решений. 3. Автором предложена цифровая модельная методика, включающая алгоритмы анализа сезонных и региональных ветровых потоков, основанные на применении вейвлет-преобразования, расчёта КИУМ и структурного коэффициента мощности. 4. Разработанная методика позволяет в реальном времени оценивать эффективность использования установленной мощности ветропарков, а также адаптировать режимы их работы в зависимости от сезонных климатических условий. 5. В диссертации построена экономико-математическая модель, позволяющая рассчитывать экономический эффект от внедрения ВЭУ с учётом регионального дефицита энергии, замещаемой генерации и тарифных характеристик. 6. Показано, что применение цифрового мониторинга в динамических условиях эксплуатации ВЭС способствует снижению издержек, оптимизации загрузки оборудования и увеличению сроков безубыточной работы объектов. 7. В рамках апробации модели проведён анализ двух регионов — Ростовской области и Иссык-Кульской области, характеризующихся различными ветровыми и энергетическими профилями. 8. Доказано, что применение адаптивной модели управления мощностью ВЭС на указанных территориях обеспечивает увеличение выработки до 11,5% в зимние периоды и, как следствие, рост NPV проектов на сопоставимую величину. 9. Проведённый расчёт IRR, NPV и LCOE подтвердил высокую чувствительность эффективности проектов к сезонным ветровым режимам, что делает разработанную методику универсальным инструментом для принятия инвестиционных решений. 10. Сформулированы практические рекомендации для АО «Новавинд» и других операторов ВЭС по использованию модели при планировании ввода новых мощностей и модернизации действующих объектов. Результаты исследования интегрируются в концепцию устойчивого развития энергетики России и могут быть использованы в стратегическом и проектном управлении при строительстве объектов ВИЭ. Таким образом, цели исследования достигнуты, поставленные в диссертационном исследовании задачи выполнены, что подтверждает научную и практическую значимость проделанной работы. Практическая ценность исследования заключается в возможности прямого внедрения результатов в деятельность промышленных предприятий, энергетических компаний, а также в разработку региональных программ по ВИЭ. Результаты апробированы на данных Ростовской и Иссык-Кульской областей и получили подтверждение экономической применимости. Разработанная методика и проведённые расчёты формируют прочную основу для научного и прикладного продолжения работы в сфере экономической эффективности ветроэнергетики, а также её интеграции в стратегическое планирование развития энергетики России и стран СНГ. Авторское исследование о мониторинге данных о ВЭС Ростовской и Иссык-Кульской областей показало следующие результаты: сравнительный анализ сезонных ветровых условий и КИУМ Ростовской и Иссык-Кульской областей выполнен, экономические показатели выработки энергии приведены частично, исходя из доступных данных. В настоящее время, одним из эффективных вариантов генерации электроэнергии для конкретной территории должна быть взаимодополняющая модель совокупности разных источников энергии в энергосистеме страны, в конкретном регионе и даже населенном пункте. С целью достижения эффективности в том числе стоит рассматривать электростанции комбинированного типа, принимая во внимание потребности в электроэнергии, увязанной с ростом и плотностью населения, развития промышленности и экономики, природным ландшафтом местности. Завяленная автором работы гипотеза о планомерном увеличении объема мощности и уменьшение стоимости единицы производства электроэнергии посредством ветрогенерации возможна к реализации, в том числе, за счет цифрового мониторинга экономических и технических характеристик работы ветроэлектростанций и органично вписывается в развитие российского ТЭК. В целях достижения эффективности работы электроэнергетической системы страны рекомендуется рассматривать электростанции комбинированного типа. Будущее отечественной ветроэнергетики представляет собой перспективное направление диверсификации энергетического баланса, особенно в контексте снижения зависимости от импорта энергоносителей и уменьшения экологического воздействия на окружающую среду. В частности, интеграция ветроэнергетических технологий в атомный сектор может способствовать созданию гибридных энергетических систем, повышающих устойчивость электроснабжения и снижению операционных затрат. Госкорпорация «Росатом» активно развивает направления, связанные с интеграцией атомной и ветровой энергетики, что позволяет значительно повысить устойчивость национальной энергетической системы. Развитие данных технологий направлено на решение проблем, связанных с надежностью энергоснабжения, снижением углеродного следа и обеспечением стратегической энергетической безопасности страны. Интеграция атомной и ветровой энергетики открывает новые перспективы для формирования гибридных энергосистем, сочетающих высокую мощность традиционных атомных станций с переменной генерацией ветроустановок. Такой подход способствует увеличению доли возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе, а также минимизации рисков, связанных с колебаниями нагрузки и изменчивостью погодных условий. Использование передовых цифровых технологий и алгоритмов прогнозирования в энергетическом секторе позволяет оптимизировать управление производством и распределением электроэнергии. Анализ климатических данных и технологических трендов показывает, что комбинированные энергосистемы обеспечивают более стабильное энергоснабжение при снижении зависимости от ископаемого топлива. В настоящее время ветроэнергетика имеет большой потенциал для развития как в мире, так и в России. Ожидается, что до 2035 года будет введено 15 ГВт новых мощностей ВИЭ в рамках решения глобальных климатических задач. Наряду с имеющимися ограничениями и минусам, ветряные турбины не загрязняют окружающую среду и не производят вредных выбросов, использование ветряной энергии помогает снизить потребление воды, поскольку для ее производства не требуется водных ресурсов. Обобщая итоги, можно с уверенностью утверждать, что мировая энергетика в наибольшей степени зависит от геополитики, которая определит возможности в трансфере технологий, наличия ограничений в торговых потоках, способности вырабатывать совместные подходы к регулированию внешнеэкономической деятельности и преодолению барьеров в мировой торговле

Ссылка для цитирования:

Мокшин М. Ю. 2025. РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ МОДЕЛЬНОЙ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЕТРОГЕНЕРАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3113607

Список литературы

ИНФОРМАЦИЯ

о препринте

Версия
Авторы
Рубрика
  • Экономика и управление
Ключевые слова
  • цифровая модель мониторинг ветроэнергетика экономическая эффективность ветрогенерация временные ряды машинное обучение климатические данные коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) внутренняя норма доходности (IRR) приведённая стоимость электроэнергии (LCOE) чистый дисконтированный доход (NPV) адаптивные модели сезонная неравномерность структурный анализ вейвлет-преобразование энергогенерирующие объекты возобновляемые источники энергии (ВИЭ) цифровая платформа социально-экономические системы
Просмотры
  • Метаданные: 5
  • Полный текст: 2
Файлы
Национальный Электронно-Информационный Консорциум (НЭИКОН)
115114, Москва, ул. Летниковская, д. 4, стр.5,
офис 2.4,
email: info@preprints.ru.

Политика обработки персональных данных

© 2012 - 2026 NEICON