Разработка динамической модели оптимизации региональной энергетической системы с высоким потенциалом использования биоотходов и биоресурсов как источников энергии по эколого-экономическим параметрам (на примере Краснодарского края)

Целью настоящего исследования является разработка математической модели и разработка (или адаптация открытого) инструментального обеспечения, позволяющих находить оптимальную структуру энергобаланса региона, имеющего потенциал частичного замещения углеводородных источников биоресурсами и отходами в процессах генерации тепловой и электрической энергии, а также потреблении автомобильного топлива3.5.Важнейшие результаты, полученные при реализации Проекта Разработана модель ожидаемых социально-экономических эффектов от введения некоторых мер государственного стимулирования микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии на региональном уровне. Построены модели парной линейной регрессии, описывающие вид зависимости между социальным эффектом развития солнечной энергетики (занятостью) и количеством установленных панелей/общей кумулятивной мощностью. Выполнены прогнозы роста занятости на высокотехнологичных производствах и роста количества инновационно-активных предприятий в экономике края.Разработана экономико-математическая модель, позволяющей оптимизировать развитие региональной энергетической системы по эколого-экономическим критериям посредством вовлечения в энергобаланс различных видов возобновляемых источников энергии. Результаты моделирования показали, что при оптимизации развития региональной энергетической системы Краснодарского края по экономическим параметрам целесообразно вовлекать в разработку, в первую очередь, биоотходы и твердые бытовые отходы (ТБО) как источники энергии, а также полностью использовать потенциал ветровой энергетики. Солнечная генерация вовлекается в разработку по остаточному принципу, чтобы восполнить разницу между уже используемым потенциалом возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и требуемым объемом генерации. При оптимизации энергобаланса по экологическим критериям вовлечение биогазовой генерации в энергобаланс становится нецелесообразным, поэтому после полного использования потенциала переработки ТБО и ветровой энергетики, разница между использованным потенциалом ВИЭ и требуемым объемом генерации может быть восполнена за счет развития фотовольтаики.С использованием ГИС-симулятора Международного агентства по возобновляемой энергии (IRENA) Bioenergy Simulator проведена оценка потенциала производства биоэнергетических продуктов из выращиваемых на территории Краснодарского края сельскохозяйственных культур и их отходов. Было выявлено, что наиболее энергоэффективной является технология производства биогаза из подсолнечника.Биогаз представляет собой смесь в основном биометана (CH4) и углекислого газа (CO2). Он производится бактериями в результате анаэробного сбраживания органических отходов (в данном случае – отходов производства семян подсолнечника). Оставшиеся неперевариваемые твердые вещества собираются в виде шлама, который может быть ценным удобрением в сельском хозяйстве. Биогаз может быть очищен и превращен в природный газ или биометан. Далее он может поступать в обычный двигатель внутреннего сгорания или генерации электроэнергии. Модификацией данной технологии является технология когенерации тепловой и электрической энергии посредством утилизации тепла выхлопных газов и двигателя.Проведена оптимизация продукционной системы ветрового парка по критериям экологической эффективности на основе методологии LCA. Были рассмотрены четыре альтернативы дизайна ветрового парка – без систем аккумулирования избыточно производимой электроэнергии (когда электросеть не в состоянии принять электроэнергию от ветрового парка) и с тремя видами систем хранения избыточной энергии: на основе литий-тонных аккумуляторов, на основе натриево-хлорных аккумуляторов (ZEBRA) и на основе никель-металлогидритных аккумулятров.