Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: XL Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 29 марта 2016 г.)

Наука: Математика

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Искандаров А.А. ПРИЛОЖЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ИСПОЛЬЗУЯ НА ПРИМЕРЕ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XL междунар. студ. науч.-практ. конф. № 3(39). URL: https://sibac.info/archive/technic/3(39).pdf (дата обращения: 02.10.2022)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПРИЛОЖЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ИСПОЛЬЗУЯ НА ПРИМЕРЕ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Искандаров Асилбек Акром Угли

студент 1 курса, кафедра «Теплоэнергетика» ТГТУ,

Республика Узбекистан, г. Ташкент

Нарзиев Алишер Нарзиевич

научный руководитель,

доцент, кафедра «Высшая Математика» ТГТУ,

Республика Узбекистан, г. Ташкент

В математической модели АСЭС реализованы модели устройств генерации, распределения, преобразования и передачи электроэнергии.

В модель генерирующих устройств включены ФЭП, ВЭУ, ДЭС, АБ.

При моделировании основных генерирующих устройств используются модели, разработанные как российскими, так и зарубежными коллективами. Модель ФЭП описанная в, позволяет учитывать влияние внешних погодных условий на ВАХ ФЭП. Моделирование ВЭУ, основано на работах. Модель позволяет по мгновенным характеристикам скорости ветра, параметрам окружающей среды, и конструктивным характеристикам ВЭУ определить её мгновенную генерируемую мощность.

Поскольку не всегда имеется возможность размещать ВЭУ и ФЭП вблизи потребителя, то в расчетной модели предусмотрены объекты, преобразования и передачи электроэнергии. Используемые модели элементов преобразования и передачи электроэнергии выполнены на основе следующих работ: ТР, ВЛ, СИН, ВП.

В рамках расчетного комплекса разработана программа, по определению астрономических параметров Солнца исходя из координат местности, месяца, числа и часа расчетного периода. В работе для учета случайного характера климатических данных и динамики их изменения используются результаты замеров практически повсеместно расположенных автоматических метеостанций. С использованием результатов указанных замеров климатических данных, представленных в, создается массив, описывающий с шагом один час следующие параметры окружающей среды: температура наружного воздуха, C; давление воздуха, кПа; облачность, %; скорость ветра на высоте 10 метров, м/с. Как правило, число лет метеонаблюдений для удаленных населенных пунктов находится в интервале от 5 до 12 [5].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ОБОРУДОВАНИЯ АСЭС

Цель – нахождение оптимального соотношения генерирующих мощностей и вспомогательного оборудования при минимальной стоимости кВт*ч. Для сравнения вариантов применяется методика LCOE[2, 3]. LCOE – это стоимость электроэнергии, отпускаемой непосредственно с электростанции, использующей ВИЭ.

Целевая функция имеет вид:

LCOE=,

где Ki – капиталовложения, Mi – эксплуатационные расходы, Fi – топливные издержки, Ei – производство электроэнергии, кВт*ч; r – коэффициент дисконтирования, n – число лет расчетного периода, г; подстрочным индексом i обозначены величины, относящиеся к i году расчетного периода.

Капиталовложения по элементам АСЭС имеют следующий вид:

Ki=KФЭПi+KВЭУi+KДГi+KАБi+KСИНi+KТР−ФЭПi+KВЛ−ФЭПi+

+KТР−ВЭУi+KВЛ−ВЭУi+KТР−ОБЩi+KВПi+KИНi,

где KФЭПi, KВЭУi, KДГi, KАБi, KСИНi, KТРi, KВЛi, KВПi, KИНi – соответственно капиталовложения в фотоэлектрические преобразователи, ветроэнергетические установки, дизель-генераторы, аккумуляторные батареи, силовые инверторы, трансформатор, воздушные линии, выпрямители, инверторы.

Эксплуатационные расходы по элементам АСЭС имеют вид:

Mi=MФЭПi+MВЭУi+MДГi+MАБi+MСИНi+MТР−ФЭПi+

+MВЛ−ФЭПi+MТР−ВЭУi+MВЛ−ВЭУi+MТР−ОБЩi+MВПi+MИНi,

где MФЭПi, MВЭУi, MДГi, MАБi, MСИНi, MВПi, MИНi – соответственно эксплуатационные расходы в фотоэлектрические преобразователи, ветроэнергетические установки, дизель-генераторы, аккумуляторные батареи, силовые инверторы, трансформаторы, воздушные линии, выпрямители, инверторы.

Производство электроэнергии по элементам АСЭС имеет следующий вид:

Ei=EФЭПi+EВЭУi+EДГi+EАБi,

где EФЭПi, EВЭУi, EДГi, EАБi – производство электроэнергии фотоэлектрическими преобразователями, кВт*ч; ветроэнергетическими установками, кВт*ч; дизель-генераторами, кВт*ч; аккумуляторными батареями, кВт*ч.

Пример:

 

Таблица 1.

Параметры элементов генерации АСЭС

ФЭП

Pуст, кВт

Uопт, В

КПД

ТСМ – 250А

0,250

31

0,19

ВЭУ

Pуст, кВт

υстр, м/сек

-

Sokol Air Vertica-10

10

1,8

0,4

АБ

Qуст, А*ч

UАБ, В

-

DT(Delta-12-200)

200

12

0,95

ДГ

Pуст, кВт

Qном, л/кВт*ч

-

ЯМЗ-238-200

200

0,350

0,35

где Pуст – единичная установленная мощность агрегата, Qуст – установленная емкость АБ, Uопт – напряжение ФЭП в точке максимального отбора мощности, UАБ – номинальное напряжение АБ, υстр – скорость страгивания ВЭУ, Qном – номинальный расход дизельного топлива на производство кВт*ч.

 

Таблица 2.

Экономические показатели элементов АСЭС

ФЭП

K, сум

M, % от Ki

Mуст, % от Ki

Kпрк

 

ТСМ – 250А

606980

2

25

1,7

ВЭУ

-

-

-

-

Sokol Air Vertica-10

20053600

2

25

1,7

АБ

-

-

-

-

DT(Delta-12-200)

627750

1

25

1,7

ДГ

-

-

-

-

ЯМЗ-238-200

66606600

7

10

1,7

где K – капиталовложения, M – доля годовых издержек от капиталовложений, Mуст – доля затрат от капиталовложений на доставку и установку оборудования, Kпрк – повышающий районный коэффициент.

 

Таблица 3.

В частности солнечные технологии [3]

Сегмент технологии

Солнечные элементы на основе кристаллического кремния

Mногопереход-ные (каскадные) солнечные элементы

Неорганичес-кие тонколеночные солнечные элементы

Органичес-кие солнечные элементы

Солнечно- термальные системы

Эффектив-

ность

12%-21%

25%-29%

5%-14%

5%-10%

14%-24%

Себестоимость/Ватт

$4/W-$7/Вт

$5/Вт

$3/Вт- $5/Вт

-

$4/Вт

Стадия разработки

Широко-масштабное применение

Внедрение

Внедрение/

Широко-масштабное применение

Лабораторные исследования/ Разработка промышлен-

ных образцов

Внедрение/Широко-масштабное применение

Емкость рынка в 2015 г.

$41 млрд. долл.

$360 млн. долл.

$9,4 млрд. долл.

$30 млн. долл.

$2,2 млрд. долл.

Экономические и эксплуатационные параметры элементов АСЭС вносятся в расчетную модель. Для оптимизации вариантов разработана программа, использующая метод покоординатного спуска, в соответствии с которым, все оптимизируемые параметры, кроме одного фиксируются, а один оптимизируется. Затем оптимизируется второй параметр, а первый фиксируется на ранее найденном оптимальном значении. Такой процесс повторяется до тех пор, пока ни один параметр не может быть улучшен. При определении LCOE коэффициент дисконтирования принимался равным 0,09.

В республике средняя солнечная радиация – 1 кВт/м2, современный кпд ФЭП – 15%, т.е. с 1 м2 фотомодулей можно получить 150 Вт пиковой мощности. Для того, чтобы получить 2 кВт пиковой мощности необходимо установить площади ФЭП

S = 2000/150 = 14 м2

Стоимость полного комплекта фотоэлектрической системы на 2 кВт мощности, от местного производителя «Mir Solar» составляет

Кзат = 2 × 9,0 = 18,0 млн. сум.

В течение года выработка электроэнергии за счет ФЭП определяется

W = k · Pw · Tсол,

где k- коэффициент, равный 0,5÷0,7, определяет поправку на потерю мощности солнечных элементов при нагреве на солнце, а также учиты­вает наклонное падение лучей на поверхность модулей в течение дня; Pw – пиковая мощность ФЭП; Tсол – число пиковых солнце-часов в году. В климатических условиях Узбекистана число часов работы на номинальной нагрузке 850÷1000 часов в год яркого солнечного освещения для генера­ции пиковой мощности.

W = 0,7· 2 кВт · 1000 часов =14 000 кВт*ч

При стоимости электроэнергии в 167,40 сум [1] за кВт ч в республике эко­номия составит

Э = 14 000 . 167,40 = 2 343 600сум.

Заключение

Применение методики демонстрируется на примере результаты показывают, что комбинированное применение ФЭП-ВЭУ-АБ обеспечивает получение наиболее дешевой электроэнергии по сравнению с существующим чисто дизельным вариантом.

Примечания

на 14.03.2016 - 1 доллар(США)=2856,64 рубль.

на 14.03.2016 - 1 рубль=2856,64 сум.

ВИЭ – возобновляемые источники энергии

АСЭС – автономная система электроснабжения

ФЭП – фотоэлектрические преобразователи

ВЭУ – ветроэнергетические установки

 ДЭС – дизельные электростанции

LCOE – Levelized cost of electricity  (уравновешенная  стоимость электроэнергии)

АБ – аккумуляторные батареи

ТР – трансформаторы

ВЛ – воздушные линии

СИН – силовые инверторы

ВП – выпрямители

 

Список литературы:

  1. Тарифы на электроэнергию  URL: http://www.uzbekenergo.uz/ru/news/tariffs-electric-power/ (дата обращения: 19.02.2016).
  2. C. Kost, J.N. Mayer, J. Thomsen, N. Hartman, C. Senkpiel, S. Philips, S. Nold, S. Lude, N. Saad, T. Schlegl/ Levelized cost of electricity renewable energy technologies/Fraunhofer institute for solar energy system (FISE)/2013/ с. 27-33.
  3. K. Branker, M.J.M. Pathak, J.M. Pearce./ A review of solar photovoltaic levelized cost of electricity/ Renewable and Sustainable Energy Reviews/2011/ том 15/ с. 4470-4482.
  4. Ted Sullivan, Senior Analyst Lux Research, Inc.Rusnano tech Forum 2014
  5. V. Salas, E. Olıas./ Overview of the state of technique for PV inverters used in low voltage grid-connected PV systems: Inverters above 10kW/ Renewable and Sustainable Energy Reviews/2011/ том 15/ стр. 1250 – 1257.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом