Гидроэнергетика

В настоящей работе прослеживается путь развития отечественного гидростроительства и обосновывается возможность подъема экономики России путем качественной перестройки ее энергетики на базе национального богатства страны – неисчерпаемых водно-энергетических ресурсов ее рек. Авторами – активными участниками строительства многих гидроузлов – на основе анализа технической литературы и многолетнего производственного опыта рассматриваются вопросы организации строительства и управления работами при возведении крупных ГЭС, расположенных на территориях, веками входивших в состав России. Все они построены ее специалистами, ее техникой и нередко методами, существенно отличавшимися от зарубежных. Работа рассчитана на строителей и проектировщиков гидротехнических сооружений, студентов гидротехнических факультетов высших учебных заведений, а также на специалистов, занимающихся вопросами экономики и развития страны.

Даются общие сведения о гидротехнике и ее роли в решении народнохозяйственных задач. Кратко описываются типы, конструкции и способы возведения гидротехнических сооружений для энергетики, вводного транспорта, мелиорации, водоснабжения, рыбного хозяйства, использования природных ресурсов континентального шельфа и Мирового океана. Обосновывается необходимость гидротехнического строительства и оценивается его влияние на водные ресурсы и природную среду. Первое издание вышло в 1984 г. Второе – в 1995 г. Третье издание дополнено новыми техническими и технологическими решениями с учетом экологических требований. Для студентов специальностей «Гидротехническое строительство», «Гидроэлектроэнергетика», «Гидромелиорация».

Рассмотрены современные экологические и ресурсные проблемы энергетики и электроэнергетики, оценены перспективы развития гидроэнергетики как подотрасли электроэнергетики, ориентированной на использование экологически чистой возобновляющейся энергии водных масс Земли. Предложена классификация видов энергии водных масс и кратко описаны технологии ее преобразования. Предложена классификация гидравлических двигателей, в которой традиционные и нетрадиционные гидродвигатели разделены на две группы по признаку расположения оси вращения рабочего колеса по отношению к потоку – с осью, перпендикулярной потоку, и осью, параллельной потоку. Достаточно подробно рассмотрены гидродвигатели, предназначенные для преобразования энергии ветровых волн. Материалы книги изложены с позиций использования гидравлических двигателей преимущественно для утилизации энергии низких напоров водных масс. Книга предназначена для специалистов-энергетиков, занимающихся разработкой проблем использования низкопотенциальных источников энергии. Книга может быть полезна студентам технических вузов энергетического, машиностроительного и водохозяйственного профилей.

Атлас подготовлен специалистами ФИЦ ИнБЮМ, МГУ имени М.В. Ломоносова и ОИВТ РАН. В предлагаемом Атласе, помимо карт, освещена история исследований возобновляемых энергетических ресурсов Крыма, приведены источники данных и методики оценки ресурсов и потенциалов производства энергии с использованием следующих возобновляемых источников на территории Крыма: солнца, ветра, малых водных потоков, биомассы сельскохозяйственных отходов. Атлас предназначен для широкого круга специалистов, потенциальных инвесторов, федеральных и региональных органов исполнительной власти, российских и зарубежных разработчиков и производителей оборудования, генерирующих и сетевых компаний, профильных высших учебных заведений, научных организаций, инновационных территориальных кластеров, институтов развития и др.

В учебнике дано представление о главных процессах, происходящих в атмосфере и гидросфере Земли. Рассмотрены основные понятия метеорологии и климатологии, влагооборот, водный баланс, морфология и донные отложения водоемов, динамические, термические и ледовые явления в океанах, морях, реках, озерах и водохранилищах, проанализированы основные гидрохимические особенности природных поверхностных вод. Приведена гидрологическая характеристика океанов, наиболее важных в промысловом отношении морей, а также наиболее крупных рек и озер РФ. Учебник может быть использован при изучении дисциплин, так или иначе связанных с гидросферой и атмосферой. Соответствует современным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным квалификационным требованиям. Учебник предназначен для студентов техникумов и колледжей, обучающихся по специальности «Водные биоресурсы и аквакультура».

В настоящей работе прослеживается путь развития отечественного гидростроительства и обосновывается возможность подъема экономики России путем качественной перестройки ее энергетики на базе национального богатства страны – неисчерпаемых водно-энергетических ресурсов ее рек. Авторами – активными участниками строительства многих гидроузлов – на основе анализа технической литературы и многолетнего производственного опыта рассматриваются вопросы организации строительства и управления работами при возведении крупных ГЭС, расположенных на территориях, веками входивших в состав России. Все они построены ее специалистами, ее техникой и нередко методами, существенно отличавшимися от зарубежных. Работа рассчитана на строителей и проектировщиков гидротехнических сооружений, студентов гидротехнических факультетов высших учебных заведений, а также на специалистов, занимающихся вопросами экономики и развития страны.

Рассмотрены методы оптимизации долгосрочных режимов работы гидроэнергетических систем и комплексов. Изложены основанные на методах стохастической оптимизации методики планирования долгосрочных водноэнергетических режимов гидроэнергетических систем, обеспечивающие максимальный эффект от использования электроэнергии в энергетической системе и минимальные риски нарушения требований остальных водопользователей. Предназначена для специалистов предприятий Системного оператора ЕЭС России, занимающихся планированием режимов энергосистем, а также сотрудников организаций-водопользователей. Может быть полезна для научных работников, аспирантов и магистрантов соответствующих направлений.

В монографии рассмотрены современное состояние и перспективы освоения низкопотенциальных геотермальных ресурсов Восточного Предкавказья. Приведены энергоэффективные технологии комплексного использования низкопотенциальных вод, комбинированные технологии, сочетающие различные возобновляемые источники энергии, исследованы процессы тепломассопереноса в системах по отбору геотермального тепла, дана оценка экологического состояния освоения ресурсов, предложены технологии водоподготовки низкопотенциальных вод. Для научных работников, инженеров и студентов энергетических специальностей.

Даются общие сведения о гидротехнике и ее роли в решении народнохозяйственных задач. Кратко описываются типы, конструкции и способы возведения гидротехнических сооружений для энергетики, вводного транспорта, мелиорации, водоснабжения, рыбного хозяйства, использования природных ресурсов континентального шельфа и Мирового океана. Обосновывается необходимость гидротехнического строительства и оценивается его влияние на водные ресурсы и природную среду. Первое издание вышло в 1984 г. Второе – в 1995 г. Третье издание дополнено новыми техническими и технологическими решениями с учетом экологических требований. Для студентов специальностей «Гидротехническое строительство», «Гидроэлектроэнергетика», «Гидромелиорация».

Рассмотрены современные экологические и ресурсные проблемы энергетики и электроэнергетики, оценены перспективы развития гидроэнергетики как подотрасли электроэнергетики, ориентированной на использование экологически чистой возобновляющейся энергии водных масс Земли. Предложена классификация видов энергии водных масс и кратко описаны технологии ее преобразования. Предложена классификация гидравлических двигателей, в которой традиционные и нетрадиционные гидродвигатели разделены на две группы по признаку расположения оси вращения рабочего колеса по отношению к потоку – с осью, перпендикулярной потоку, и осью, параллельной потоку. Достаточно подробно рассмотрены гидродвигатели, предназначенные для преобразования энергии ветровых волн. Материалы книги изложены с позиций использования гидравлических двигателей преимущественно для утилизации энергии низких напоров водных масс. Книга предназначена для специалистов-энергетиков, занимающихся разработкой проблем использования низкопотенциальных источников энергии. Книга может быть полезна студентам технических вузов энергетического, машиностроительного и водохозяйственного профилей.

В книге анализируются энергетическая система современной России, концепции ее развития, риски функционирования, стратегии устойчивого развития объектов гидроэнергетики; приводятся методы риск-анализа и оценки техногенных, финансовых и нефинансовых рисков, эконометрические методы оценки волатильности и т.д. Особое внимание уделено моделям и методам управления объектами гидроэнергетики в условиях риска (модели управления функционированием и развитием гидроэнергетических объектов, модели оперативного управления производством электроэнергии на ГЭС, управление рисками на основе стресс-тестирования). Для студентов и преподавателей экономических и технических вузов, руководителей гидроэнергетических объектов, работников страховых компаний и всех, кто интересуется проблемами гидроэнергетики в современных условиях.

Wind energy technology has progressed enormously over the last decade. In coming years it will continue to develop in terms of power ratings, performance and installed capacity of large wind turbines worldwide, with exciting developments in offshore installations. Designed to meet the training needs of wind engineers, this introductory text puts wind energy in context, from the natural resource to the assessment of cost effectiveness and bridges the gap between theory and practice. The thorough coverage spans the scientific basics, practical implementations and the modern state of technology used in onshore and offshore wind farms for electricity generation. Key features: provides in-depth treatment of all systems associated with wind energy, including the aerodynamic and structural aspects of blade design, the flow of energy and loads through the wind turbine, the electrical components and power electronics including control systems explains the importance of wind resource assessment techniques, site evaluation and ecology with a focus of project planning and operation describes the integration of wind farms into the electric grid and includes a whole chapter dedicated to offshore wind farms includes questions in each chapter for readers to test their knowledge Written by experts with deep experience in research, teaching and industry, this text conveys the importance of wind energy in the international energy-policy debate, and offers clear insight into the subject for postgraduates and final year undergraduate students studying all aspects of wind engineering. Understanding Wind Power Systems is also an authoritative resource for engineers designing and developing wind energy systems, energy policy makers, environmentalists, and economists in the renewable energy sector.

A top-down approach that enables readers to master and apply core principles Using an innovative top-down approach, this text makes it possible for readers to master and apply the principles of contemporary power electronics and electromechanic power conversion, exploring both systems and individual components. First, the text introduces the role and system context of power conversion functions. Then the authors examine the building blocks of power conversion systems, describing how the components exchange power. Lastly, readers learn the principles of static and electromechanic power conversion. The Principles of Electronic and Electromechanic Power Conversion opens with a chapter that introduces core concepts in electrical systems and power conversion, followed by a chapter dedicated to electrical power sources and energy storage. Next, the book covers: Power, reactive power, and power factor Magnetically coupled networks Dynamics of rotational systems Power electronic converters DC machines AC machines The text offers readers a concise treatise on the basic concepts of magnetic circuits. Its simple approach to machines makes the principles of field-oriented control and space vector theory highly accessible. In order to help readers fully grasp power electronics, the authors focus on topologies that use a series transistor and diode combination connected to a DC source, a standard building block of today’s power conversion systems. Problem sets at the end of each chapter enable readers to fully master each topic as they progress through the text. In summary, The Principles of Electronic and Electromechanic Power Conversion provides the most up-to-date, relevant tools needed by today’s power engineers, making it an ideal undergraduate textbook as well as a self-study guide for practicing engineers.

The advance of variable speed drives systems (VSDs) engineering highlights the need of specific technical guidance provision by electrical machines and drives manufacturers, so that such applications can be properly designed to present advantages in terms of both energy efficiency and expenditure. This book presents problems and solutions related to inverter-fed electrical motors. Practically orientated, the book describes the reasons, theory and analysis of those problems. Various solutions for individual problems are presented together with the complete design process, modelling and simulation examples with MATLAB/Simulink on the companion website. A key focus of Variable Speed AC Drives with Inverter Output Filters is to examine the state variables estimation and motor control structures which have to be modified according to the used solution (filter). In most control systems the structure and parameters are taken into account to make it possible for precise control of the motor. This methodology is able to include modifications and extensions depending on specific control and estimation structures. Highly accessible, this is an invaluable resource for practising R&D engineers in drive companies, power electronics & control engineers and manufacturers of electrical drives. Senior undergraduate and postgraduate students in electronics and control engineering will also find it of value.

Impedance Source Power Electronic Converters brings together state of the art knowledge and cutting edge techniques in various stages of research related to the ever more popular impedance source converters/inverters. Significant research efforts are underway to develop commercially viable and technically feasible, efficient and reliable power converters for renewable energy, electric transportation and for various industrial applications. This book provides a detailed understanding of the concepts, designs, controls, and application demonstrations of the impedance source converters/inverters. Key features: Comprehensive analysis of the impedance source converter/inverter topologies, including typical topologies and derived topologies. Fully explains the design and control techniques of impedance source converters/inverters, including hardware design and control parameter design for corresponding control methods. Presents the latest power conversion solutions that aim to advance the role of power electronics into industries and sustainable energy conversion systems. Compares impedance source converter/inverter applications in renewable energy power generation and electric vehicles as well as different industrial applications. Provides an overview of existing challenges, solutions and future trends. Supported by calculation examples, simulation models and results. Highly accessible, this is an invaluable resource for researchers, postgraduate/graduate students studying power electronics and its application in industry and renewable energy conversion as well as practising R&D engineers. Readers will be able to apply the presented material for the future design of the next generation of efficient power electronic converters/inverters.

Microgrids are the most innovative area in the electric power industry today. Future microgrids could exist as energy-balanced cells within existing power distribution grids or stand-alone power networks within small communities. A definitive presentation on all aspects of microgrids, this text examines the operation of microgrids – their control concepts and advanced architectures including multi-microgrids. It takes a logical approach to overview the purpose and the technical aspects of microgrids, discussing the social, economic and environmental benefits to power system operation. The book also presents microgrid design and control issues, including protection and explaining how to implement centralized and decentralized control strategies. Key features: original, state-of-the-art research material written by internationally respected contributors unique case studies demonstrating success stories from real-world pilot sites from Europe, the Americas, Japan and China examines market and regulatory settings for microgrids, and provides evaluation results under standard test conditions a look to the future – technical solutions to maximize the value of distributed energy along with the principles and criteria for developing commercial and regulatory frameworks for microgrids Offering broad yet balanced coverage, this volume is an entry point to this very topical area of power delivery for electric power engineers familiar with medium and low voltage distribution systems, utility operators in microgrids, power systems researchers and academics. It is also a useful reference for system planners and operators, manufacturers and network operators, government regulators, and postgraduate power systems students. CONTRIBUTORS Thomas Degner Aris Dimeas Alfred Engler Nuno Gil Asier Gil de Muro Guillermo Jiménez-Estévez George Kariniotakis George Korres André Madureira Meiqin Mao Chris Marnay Jose Miguel Yarza Satoshi Morozumi Alexander Oudalov Frank van Overbeeke Rodrigo Palma Behnke Joao Abel Pecas Lopes Fernanda Resende John Romankiewicz Christine Schwaegerl Nikos Soultanis Liang Tao Antonis Tsikalakis

In this original book on model predictive control (MPC) for power electronics, the focus is put on high-power applications with multilevel converters operating at switching frequencies well below 1 kHz, such as medium-voltage drives and modular multi-level converters. Consisting of two main parts, the first offers a detailed review of three-phase power electronics, electrical machines, carrier-based pulse width modulation, optimized pulse patterns, state-of-the art converter control methods and the principle of MPC. The second part is an in-depth treatment of MPC methods that fully exploit the performance potential of high-power converters. These control methods combine the fast control responses of deadbeat control with the optimal steady-state performance of optimized pulse patterns by resolving the antagonism between the two. MPC is expected to evolve into the control method of choice for power electronic systems operating at low pulse numbers with multiple coupled variables and tight operating constraints it. Model Predictive Control of High Power Converters and Industrial Drives will enable to reader to learn how to increase the power capability of the converter, lower the current distortions, reduce the filter size, achieve very fast transient responses and ensure the reliable operation within safe operating area constraints. Targeted at power electronic practitioners working on control-related aspects as well as control engineers, the material is intuitively accessible, and the mathematical formulations are augmented by illustrations, simple examples and a book companion website featuring animations. Readers benefit from a concise and comprehensive treatment of MPC for industrial power electronics, enabling them to understand, implement and advance the field of high-performance MPC schemes.

The Power of Design offers an introduction and a practical guide to product innovation, integrating the key topics that are necessary for the design of sustainable and energy-efficient products using sustainable energy technologies. Product innovation in sustainable energy technologies is an interdisciplinary field. In response to its growing importance and the need for an integrated view on the development of solutions, this text addresses the functional principles of various energy technologies next to the latest design processes and innovation methods. From the perspective of product applications, the book provides clear explanations of technologies that are significant for product integration, such as batteries, photovoltaic solar energy, fuel cells, small wind turbines, human power, energy saving lighting, thermal energy technologies in buildings, and piezoelectric energy conversions. The design processes and innovation methods presented in this book include various approaches ranging from technical, societal and creative methods that can be applied in different stages of the design process. Other features include: a methodological approach, enabling readers to easily apply the theory to their research projects and to the actual design of sustainable products with energy technologies discussion on interaction design and smart grid interventions colour photographs that illustrate the final products numerous case studies of product development projects and concepts in practice, enabling readers to understand and design energy-efficient products in several different markets a companion website containing useful information about the cases and an additional design cases with sustainable energy technologies The Power of Design provides a comprehensive and visually-appealing opening into the subject for third and fourth year students, postgraduates, and professionals in the areas of energy, environment, product design and engineering

This book discusses management and engineering innovation with a particular emphasis on human resource management (HRM) and production engineering. In an innovation context, the disciplines of management and engineering are linked to promote sustainable development, seeking cultural and geographical diversity in the studies of HRM and engineering, applications that can have a particular impact on organizational communications, change processes and work practices. This connection reflects the diversity of societal and infrastructural conditions. The authors mainly analyze research on important issues that transcend the boundaries of individual academic subjects and managerial functions. They take into account interdisciplinary scholarship and commentaries that challenge the paradigms and assumptions of individual disciplines or functions, which are based on conceptual and/or empirical literature. The book is designed to increase the knowledge and effectiveness of all those involved in management and engineering innovation whether in the profit or not-for-profit sectors, or in the public or private sectors. Contents 1. We the Engineers and Them the Managers, Teresa Carla Oliveira and Joao Fontes Da Costa. 2. Strategic Capabilities for Successful Engagement in Proactive CSR in Small and Medium Enterprises: A Resource-Based View Approach, Nuttaneeya (Ann) Torugsa and Wayne O’Donohue. 3. Innovative Management Development in the Automotive Supply Industry – A Preliminary Case Study for the Development of an Innovative Approach to Innovation Management, Frank E.P. Dievernich and Kim Oliver Tokarski. 4. Innovative Product Design and Development through Online Customization, M. Reza Abdi and Vipin Khanna. 5. Struggling for Survival and Success: Can Brazil’s Defense Industry Help Foster Innovation?, Alex Lôbo Carlos and Regina Maria de Oliveira Leite. 6. Knowledge Management Fostering Innovation: Balancing Practices and Enabling Contexts, Maria Joao Santos and Raky Wane. 7. Institutional Logics Promoting and Inhibiting Innovation, Teresa Carla Trigo Oliveira and Stuart Holland. 8. HRM in SMEs in Portugal: An Innovative Proposal of Characterization, Pedro Ribeiro Novo Melo and Carolina Machado. About the Authors Carolina Machado has been teaching Human Resource Management since 1989 at the School of Economics and Management, University of Minho, Portugal, becoming Associate Professor in 2004. Her research interests include the fields of Human Resource Management, International Human Resource Management, Training and Development, Management Change and Knowledge Management. J. Paulo Davim is Aggregate Professor in the Department of Mechanical Engineering at the University of Aveiro, Portugal. He has more than 25 years of teaching and research experience in production and mechanical engineering.

A modern and unique perspective on solar and geothermal technologies for heating and cooling buildings This book will have a broad appeal reaching practising engineers in the industry as well as students. With introductory sections for each technology described, material includes chapters on: geothermal energy use for the heating and cooling of buildings; a chapter on electrically driven heat pumps/chillers; material on night radiative cooling, photovoltaic thermal collectors, temperature modelling and thin film photovoltaic modelling. Includes general introductory sections for each technology with market potential and applications Covers an increasingly important component of energy courses Considers a broad range of alternative renewable energy supplies relevant to the building sector, such as geothermal energy with heat pump With a special focus on solar cooling, provides detailed physical models of all technologies and example calculations Unique in covering the fundamentals of meteorological modelling