CC BY
37Таблица. 4.
Аппроксимирующие формулы для расчета оптимальных углов наклона _гелиоприемной поверхности_
Режим работы Оптимальный угол наклона гелиоприемника, градусы
Неподвижный гелиоприемник. Оптимальный угол на год а = 10.89 + 0.59^
Неподвижный гелиоприемник. Угол наклона оптимальный на зимний период а = 26.44 + 0.76^
Неподвижный гелиоприемник. Угол наклона оптимальный на летний период а = -19.03 + 0.93^
Гидирование по азимуту. Угол наклона оптимальный на год а = 31.55 + 0.49^
Гидирование по азимуту. Угол наклона оптимальный на летний период а = 16.63 + 0.67^
Гидирование по азимуту. Угол наклона оптимальный на зимний период а = 38.77 + 0.60^
Выводы
Разработанная модель расчета инсоляции позволяет проводить расчет падающего потока солнечной энергии на произвольно ориентированную гелиоприемную поверхность независимо от места ее установки и наличия гидирования с учетом поглощения света в земной атмосфере. Наличие подпрограмм расчета восхода и захода Солнца для любого дня года позволяет рассчитывать суммарный поток солнечной радиации для любого промежутка времени. Модель может применяться при проектировании и оптимизации конструкции систем энергообеспечения, основанных на использовании солнечной энергии.
Список использованных источников
1. Даффи Д.А. Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. -Москва.: Мир, 1977.- 410 с.
2. Хусейн К.Д., Денисова А.Е. Дорошенко А.В. Оптимизация угла наклона солнечных коллекторов в гелиосистеме //Труды Одесского политехнического университета, вып. 2 (28), 2007: - С. 6.
3. Матвеев А.В., Пахалуев В.М. Щеклеин С.Е. Работа солнечного коллектора в режиме естественной циркуляции теплоносителя //Альтернативная энергетика и экология, 2007. 4(48): - С. 4.
4. Монтенбрук О. Пфлегер Т. Астрономия с персональным компьютером. - Москва.: Мир., 1993.- 280 с.
5. Савельев И.В. Общий курс физики. - Москва: Наука, 1977.- 320 с. УДК: 621.311+21.001.4
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ
Муровский С.П., к. т.н., доцент, Сокут Л.Д., к. т.н., доцент
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
В работе рассматриваются возможности оптимизации состава и структуры автономных систем энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии в условиях Крыма. Проведена оценка располагаемой мощности источников на примере ветроустановок и фотопреобразователей и потребной мощности приемников для объектов различного назначения. Разработаны блок-схемы включения элементов в автономных системах энергоснабжения при различных режимах генерации энергии. Автономные системы энергоснабжения, возобновляемые источники, схемные решения, структура
Введение
Задачи оптимизации состава и структуры автономных систем энергоснабжения (АСЭ) рассматриваются применительно к системам мощностью до 100 кВт с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) таких как ветроэлектроустановки (ВЭУ), электропреобразователи энергии солнечного излучения - фотобатареи (ФБ), теплопребразователи энергии солнечного излучения - солнечные коллекторы (СК), а также тепловые насосы (ТН). Исследование включает промышленные энергоустановки на базе ВИЭ, представленные на рынке Украины.
Комплексное применение различных видов ВИЭ в одной системе АСЭ делает ее более надежной. Выбор видов ВИЭ: ВЭУ, ФБ, СК, ТН - определен географическим положением Крыма, имеющим, с одной стороны, наибольший в Украине природный потенциал энергии ветра и энергии солнечного излучения, а, с другой стороны, имеющим реальный опыт реализации и эксплуатации АСЭ в течение последних 10 - 15 лет [1].
Анализ публикаций
Наибольшее распространение в Крыму получили АСЭ с ВИЭ для систем сезонного обслуживания с мая по сентябрь (в соответствии со сроками курортного сезона), в период которого потребности в энергоснабжении и водоснабжении возрастают в 5-8 раз [2].
Среди объектов жилого назначения предпочтение отдано малоэтажным архитектурным формам - одно- и двухэтажным жилым домам, мини-гостиницам и центрам сервисного обслуживания отдыхающих, где проектируются АСЭ на базе ВИЭ с размещением на несущих конструкциях строительных объектов, а также на отдельных устройствах вне зданий. Малоэтажность зданий обеспечивает, с одной стороны, снижение теплопотерь, а с другой стороны, при заданных площадях и объемах, имеют наибольшую площадь для размещения оборудования ВИЭ [3].
Оптимизация структуры систем распределенной генерации электроэнергии (СРГЭ) и систем распределенной генерации тепла (СРГТ) в АСЭ состоит в снижении цепи транспортировки энергии от источника к приемнику, обеспечении автоматического перетока электроэнергии от нескольких источников в СРГЭ, использование общей аккумулирующей системы для разных источников, передачи части электроэнергии из СРГЭ в СРГТ для целей теплоснабжения, упрощении систем управления и автоматики (САУ), а также оптимизации резервных структур энергии в АСЭ [4].
Цель и постановка задач
Цель работы состоит в выборе состава и располагаемой мощности ВИЭ в АСЭ и разработке методов анализа необходимой мощности источников и состава приемников для объектов различного назначения.
Решаемой задачей явилась оценка природного потенциала ВИЭ для рассматриваемых территорий Крыма и приведение его к общему знаменателю. На основе проведенных натурных измерений ставится задача провести предварительную оценку мощности АСЭ и разработать оптимальное сочетание ВИЭ, с целью разработки оптимальной структуры АСЭ с учетом предложенной методики расчета.
Методика исследования
Методики оптимизации состава и структуры АСЭ на базе ВИЭ существенно отличаются от принятых в системах энергоснабжения с источниками энергии гарантированной мощности и большом числом приемников, мощность каждого из которых значительно меньше мощности источников [5].
Сравнительно небольшое количество приемников в АСЭ исключает использование стандартных расчетных коэффициентов и методов осреднения нагрузок и ставит задачи применения мгновенных графиков нагрузок приемников в функции времени и внедрение вероятностных методов расчета мощности приемников [5]. Вероятностный, случайный, негарантированный характер мощности первичных энергоносителей для источников на основе ВИЭ требует применение расчетных статистических моделей поступления
первичных потоков энергии, привязанных к конкретному региону Крыма, и включение в состав АСЭ дополнительных аккумулирующих систем [4].
Потребителю в АСЭ должна быть гарантирована постоянная надежность энергоснабжения. При этом может быть несколько вариантов обеспечения бесперебойности и достаточности мощности потоков прихода энергии:
- выбор установленных мощностей энергоисточников ВИЭ, перекрывающий в несколько раз вероятность снижения мощностей источников в текущий момент времени из-за колебаний потоков энергии первичных энергоносителей;
- выбор в АСЭ совмещенной работы источников ВИЭ, для которых потоки первичной энергии имеют различный (часто противоположный) характер в функции времени суток, сезона, года;
- максимальное обеспечение в АСЭ естественного перетока энергии от источников без дополнительного увеличения емкости регулирования САУ;
- увеличение емкости аккумулирующих энергосистем с целью многократного перекрытия потребности потребителей в случае неопределенно долгого отсутствия первичных потоков энергии ВИЭ;
- включение в состав АСЭ резервных традиционных источников энергии на основе органического топлива.
Критерии выбора состава АСЭ на основе ВИЭ различны в зависимости от поставленной цели и желания заказчика.
Рассматриваемая методика оптимизации состава и структуры АСЭ в качестве первого шага предусматривает предварительную оценку располагаемой мощности источников ВИЭ и возможности обеспечения потребной мощности приемников АСЭ в пределах суточного графика покрытия нагрузки.
Такая оценка обусловлена низкой поверхностной плотностью мощности ВИЭ, обычно
2 4
в 10 -10 меньше, чем для традиционных источников и негарантированным, случайным характером поступления мощности в течение времени. По этой причине такая обычная для источника энергии характеристика, как установленная мощность, в случае с ВИЭ не может использоваться для расчета энергоснабжения приемников. Оценку располагаемой мощности источников ВИЭ следует проводить для региона создания АСЭ на основе многолетних метеоданных по вероятности поверхностной плотности потоков энергии первичных энергоносителей, например, потока ветра для ВЭУ и солнечного излучения для ФБ и СК.
В предлагаемой авторами методике предварительной оценки мощности источников следует произвести выбор предполагаемых источников ВИЭ в АСЭ:
1. ФБ + АК - для электроснабжения; СК - для ГВС; СК + ТН - для отопления;
2. ВЭУ + ФБ + АК - для электроснабжения; СК + ТН - для теплоснабжения;
3. ВЭУ + ФБ + АК - для электроснабжения; ТН + ЭБ - для теплоснабжения.
Принимая предварительно в качестве оптимального варианта сочетание (3) и не
предусматривая использование резервных источников на основе органического топлива, выполним предварительную оценку располагаемой мощности источников. Для расчета мощности ВИЭ в составе (ВЭУ + ФБ + АК + ТН) использованы данные [6, 7, 8, 9], которые в совокупности можно отнести к прибрежным районам на северо-западе, западе, юго-востоке, востоке и северо-востоке Крымского полуострова.
Для совмещения данных по располагаемой мощности ВЭУ - РВЫХВЭУ и ФБ - РВЫХ.ФБ, расчет мощности выполнен в удельных показателях Вт/м2 и представлен в относительных единицах (о.е.). За 1 о.е. принято 100 Вт/м2.
При расчете располагаемой мощности ВЭУ использованы данные среднеквартальных суточных почасовых значений скорости ветра за три года по реальным данным - Уу , где: 1 -номер квартала; ] - номер часа в сутках.
Известно, что
р = р * С *п = -1* V3* п* V * С * п (1)
1 ВЫХ.ВЭУ ~ 1 0 ^Р 2 ' р ^ '
где: СР - аэродинамический коэффициент ветротурбины;
V- скорость ветрового потока;
р - плотность воздуха
V - площадь сечения ветрового потока;
V = лЬ, Ь - длина лопасти ветротурбины;
Цх - общий КПД преобразования электроэнергии ВЭУ.
Приняв СР = 0,5; р = 1; = 0,8 для б = 1 ми величину удельной мощности РВЫХВЭУ = 100 Вт/м2, получим скорость ветра V = 7,5 м/с. Значения скоростей ветра Уу приведены к значению 7,5 м/с - Уу/7,5, что соответствует представлению РВыХ.ВЭУ в относительных единицах. В качестве площади V здесь и далее рассматривается активная площадь, т.е. та, с которой происходит съем потока энергии ветра источником.
При расчете располагаемой мощности ФБ по данным [6, 7] согласно климатическому паспорту регионов рассматривались среднеквартальные суточные почасовые значения удельной мощности Вт/м2 солнечного излучения фу , где: 1 - номер квартала; ] - номер часа в сутках. Выходная мощность ФБ - РВЫХФБ рассчитывается по формуле (2):
РВЫХ.ФБ = Р0 ' ПФБ ' пПП , (2)
где: Р0 - средняя величина поверхностной плотности мощности солнечного излучения
ф;
ПФБ - кпд преобразования солнечного излучения ФБ;
Ппп - кпд полупроводникового преобразователя рода тока ФБ.
Приняв Р0 = 800 Вт/м2; пФБ = 0,15; Ппп = 0,8, получим удельную величину мощности РВЫХФБ = 96 «100 Вт/м2 с активной площади ФБ, т.е. с площади полупроводниковой пластины.
Полученные значения фу приведены к значению - фу/100, что соответствует представлению РВЫХФБ в тех же относительных единицах, что и РВЫХ. ВЭУ.
Графики удельных значений РВЫХВЭУ, РВЫХФБ в одних относительных единицах приведены на рис. 1, 2.
Как видно из графика (рис. 1), средние значения удельной располагаемой мощности РВЫХВЭУ в течение года находятся в пределах от 0,18 до 0,35 о.е. и мало меняются в течение суток. В среднем за сутки эта величина в течение всего года может быть принята постоянной и равной 0,25 о.е., т.е. 25 Вт/м2.
Из графика для располагаемой удельной мощности РВЫХФБ (рис. 2) в течение суток следует, что надежное поступление мощности ограничено светлой частью суток, в период с апреля по ноябрь, примерно с 8 до 17 часов. РВЫХФБ значительно меняется поквартально и в среднем не превышает в наилучший период июнь - сентябрь 0,70 о.е., т.е 70 Вт/м2. В период с ноября по март, минимальный период солнечной инсоляции, эта величина составляет не более 0,3 о.е., т.е. 30 Вт/м2.
Оценка располагаемой удельной мощности источников ВИЭ получена на основе многолетних усредненных данных, однако, зная случайный характер первичных энергоносителей, нельзя исключать в реальности безветренной и дождливой погоды, что делает необходимым применение в АСЭ накопителей энергии - аккумуляторов.
Примем, что в системе ВЭУ + ФБ + АК должна быть реализована возможность совместного использования одного накопителя - АК, как для ВЭУ, так для ФБ и рассмотрим режим заряда АК для вариант системы (ВЭУ + ФБ + АК) (рис. 1).
Примем среднее значение потребной удельной мощности нагрузки РНАГ равным 0,3 о.е. в течение суток и определим предварительно возможность заряда АК.
С 00 часов до 6 - источник заряда ВЭУ, с 6 до 17 часов покрытие нагрузки происходит за счет ВЭУ, заряд АК за счет ФБ, с 17 до 24 часов покрытие нагрузки происходит за счет ВЭУ, режим заряда АК отсутствует (рис. 1). В этом случае (ВЭУ + ФБ + АК) за сутки АК
имеет среднее значение заряда от 80 А-час/м2 до 50 А-час/м2 и за счет АК может происходить покрытие потребной суточной нагрузки при безветренной и дождливой погоде до полутора суток. Если исключить заряд АК период с 00 часов до 6 часов утра, величина суммарного заряда будет уменьшена на 15 А-час/м2. В этот период мощность ВЭУ может быть использована для целей ГВС и теплоснабжения.
1,20
Рвых ФБ+ВЭУ, о.е. 1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
— октябрь -■— октябрь -£т— апрель-май -X— апрель-май
-Ж— июнь-июль -•— июнь-июль
-I— февраль —— февраль
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
часы
Рис.1. Среднеквартальные суточные почасовые значения удельной мощности Вт/м ветроустановки (ВЭУ) и солнечной фотобатареи (ФБ) в относительных
единицах (о.е.)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Часы
Рис. 2. Среднеквартальные суточные почасовые значения удельной мощности Вт/м солнечной фотобатареи (ФБ) в относительных единицах (о.е.)
В случае системы (ФБ + АК) - рис. 2, заряд АК анализируется для АСЭ в течение курортного сезона, с мая по сентябрь. Заряд возможен только с 6 до 17 часов, среднее значение заряда 03 = 36,7 А-час/м2. В период с 00 часов до 6 считаем мощность РНдг равной нулю. В
период с 17 до 24 часов АК должна обеспечивать РНАГ, для чего требуется заряд Q4 = 17,5 А-час/м2. При этом АК будет разряжена до половины заряда. В случае потребления некоторой мощности нагрузки с 00 часов до 6 утра, а также при дождливой погоде, заряд АК не может быть гарантирован. Использование электроэнергии для целей ГВС и теплоснабжения исключено.
В случае применения СК для целей теплоснабжения объекта, значения РВЫХ.СК можно принять аналогично РВЫХ.ФБ (рис. 2), с увеличением в отношении пСК/ПФБ'Ппп, т.е. примерно в четыре раза выше (пСК = 0,5). РВЫХ.СК в период с мая по сентябрь составит 250-280 Вт/м2, пФБ в осенне-зимне-весеннее время - 120-150 Вт/м2.
Полученные на основе метеоданных региона удельные мощности выбранных источников ВИЭ, например (ВЭУ + ФБ), служат основой для дальнейшего расчета.
Предварительная оценка мощности приемников объекта может быть выполнена на основе общепринятых удельных затрат мощности по электрической и тепловой энергии АР [Вт/Н], где N - удельный показатель (табл.1, 2).
Удельные показатели для расчета необходимой тепловой мощности для систем ГВС и отопления применяются по-разному в различных системах теплоснабжения [10] и варьируются в зависимости от климатических условий, типа помещений объекта, экологических требований и т.п. Например, для третьей температурной зоны Украины, к которой отнесен Крым, в [11] приводятся значения удельного теплового потока для двухэтажного индивидуального дома для отапливаемой и общей площади. В последнее время, в связи с развитием отопления с помощью теплых полов, приводятся нормативы мощности на один квадратный метр.
Таблица 1
Удельные затраты электрической мощности АР на нормированный показатель N1
Удельный показатель, N Удельные затраты мощности, АР [Вт/Н кВт/Н]
Число проживающих в ИЖД 1-1,5 кВт/чел.
Квартира с электрическими плитами, площадь 55 м 7 кВт/квартиру
Квартира с электрическими плитами, площадь 70 м 10 кВт/квартиру
Ввод в жилой дом в сельском районе (с газификацией) 5 кВт/дом
Основная часть жилого помещения 0,2-0,75 кВт/м2
Вспомогательная часть жилого помещения 0,03-0,1 кВт/м2
Площадь торгового помещения - N2 0,1-0,2 кВт/м2
Площадь кафе, ресторана - N2 0,5-0,7 кВт /м2
Для индивидуального дома (коттеджа) на одну семью с площадью от 150 до 600 м2 (мощность электроснабжения включая ГВС и отопление) от 60 до 140 кВт/дом
Мощность компрессора ТН для отопления площади (ц = 4) до 30-40 Вт/м2
Таблица 2 Удельные затраты тепловой мощности АР на нормированный показатель N1
Удельный показатель, N Удельные затраты мощности, АР [Вт/Ы, кВт/Ы]
Нагрев 1 л воды от 150до 500С за 1 час при 10% потерь 40 Вт/л
Теплый пол при среднем уровне комфортности 120-140 Вт/м2
Теплый пол при высоком уровне комфортности 140-170 Вт/м2
Водяное отопление двухэтажного коттеджа общей площадью до 350 м2 125-140 Вт/м2
Удельный тепловой поток для двухэтажного индивидуального дома для отапливаемой площади 80 Вт/м2
Удельный тепловой поток для двухэтажного индивидуального дома для общей площади 100 Вт/м2
Тепловой поток для нагрева объема воздуха в помещении от 50 С до 200 С в интервале от одного часа до 10 минут при 100% потерь от 30 Вт/м3 до 50 Вт/м3
Использование тех или иных удельных показателей потребной электрической мощности является общепринятым методом предварительного расчета нагрузок в электроснабжении.
Результаты и их анализ
Полученную на основе удельных затрат предварительную суммарную мощность приемников АСЭ - ЕР, (кВт) в дальнейшем целесообразно соотнести с располагаемой в регионе удельной мощностью источников ВИЭ - например (РВЫХ.ВЭУ + Рвых.фб), и определить необходимую суммарную активную площадь источников м2. Если удельная мощность источников ВИЭ приведена к одинаковым условным единицам, то соотношение активных площадей ВЭУ и ФБ можно выбирать по дополнительным условиям.
В предлагаемой структуре АСЭ предлагается выполнение ряда условий: совмещение генерации энергии источников в АСЭ (ВЭУ + ФБ + АК) по схеме «ИЛИ», без дополнительных управляющих команд; совместное использование одного накопителя энергии - АК, как для ВЭУ, так для ФБ; разделение цепей заряда и разряда накопителя энергии АК; преобразование электрической энергии всех генерирующих источников в АСЭ в стандартный вид по числу фаз т, частоте тока/и величине напряжения иЛ/иФ, т.е. создание трехфазных цепей, частотой 50 Гц с линейным напряжением иЛ = 380 В и фазным иФ = 220 В, что полностью удовлетворяет применению различных потребителей как по величине мощности одного приемника (в частности для трехфазных приемников мощностью до 20-30 кВт), так и дает возможность использовать в стандартных схемах обычные общепромышленные однофазные и трехфазные приемники и типовые устройства коммутации и защиты электрических цепей.
На рис. 3 -5 приведены блок-схемы включения элементов в АСЭ в различных режимах генерации энергии.
Р
ЭЛ
Р
ТЕП
Рис. 3. Блок-схема генерации электроэнергии в основном режиме работы
источников (ВЭУ +ФБ):
скорость ветра в диапазоне УнАЧ - УМАк.; солнечное излучение ф в диапазоне от 9 до 18 час; реализуемая мощность источников РВЫХВЭУ+ФБ; потребляемая мощность приемников (РЭЛ + РТЕп); возможен преимущественно заряд АК (разряд мало вероятен).
ВЭУ
СТ ИЛИ
ИП
ФБ N /.
„ И Уг
АК
1
В
ИЛИ
Р
ЭЛ
'/ Р
ТЕП
Рис. 4. Блок-схема генерации электроэнергии в режиме работы источника (ВЭУ):
скорость ветра в диапазоне УНАЧ - УМАКС; солнечное излучение ф отсутствует; реализуемая мощность источников РВЫХ ВЭУ+АК; потребляемая мощность приемников (РЭЛ + РТЕП); возможен как заряд, так и разряд АК (в интервалах У < УНАЧ).
источника (ФБ):
солнечное излучение ф в диапазоне от 9 до 18 час; реализуемая мощность источников РВЫХФБ+АК; потребляемая мощность приемников (РЭЛ + ограничено РТЕП); при отсутствии солнечного излучения происходит разряд АК.
Для совмещения генерации источников (ВЭУ+ ФБ + АК) в АСЭ без дополнительных управляющих команд выполняется включение выходных цепей источников по схеме «ИЛИ». Источники ВЭУ и АК имеют жесткие внешние характеристики, для которых не требуется стабилизация выходного напряжения. На выходе ФБ применяется стабилизатор напряжения (СТ) на полупроводниковых ЮВТ -модулях.
Включение источников по схеме «ИЛИ» на постоянном токе реализовано на диодных элементах необходимой мощности. Для источников переменного тока для реализации схемы включения по схеме «ИЛИ» используется трехфазный многообмоточный трансформатор (ТР). Дополнительным преимуществом применения ТР является возможность согласования на входных первичных обмотках ТР уровней напряжения источников.
Напряжение источников постоянного тока подается на обмотки ТР через инверторные преобразователи (ИП). Для выходных трехфазных сетей приемников в АСЭ в качестве ИП напряжения источников постоянного тока, следует применять трехфазные мостовые инверторы на полупроводниковых ЮВТ -модулях. В системе (ВЭУ + ФБ + АК), если ВЭУ является источником постоянного тока, могут быть использованы один общий ИП или два по схеме (ВЭУ + ИП), (ФБ + АК + ИП). Если ВЭУ генерирует энергию переменного тока (обычно при мощности ВЭУ свыше 10 кВт), в системе используется один ИП - (ФБ + АК + ИП).
Цепь заряда АК выполняется от выходной вторичной обмотки ТР с помощью полупроводникового выпрямителя, отдельно от цепи разряда АК. В зависимости от выбранной величины напряжения постоянного тока АК, можно использовать как иФ, так и иЛ выходной сети АСЭ.
Предлагаемая методика расчета АСЭ должна включать следующие этапы:
1. Оценка располагаемой удельной мощности источников ВИЭ, Вт/м2 для региона сооружения АСЭ на основе многолетних метеоданных по вероятности используемых потоков энергии первичных энергоносителей.
2. Предварительная оценка мощности АСЭ по укрупненным показателям приемников и метеоусловиям района сооружения. Выбор типов источников и заключение о возможности реализации АСЭ.
3. Разработка структуры АСЭ.
4. Точный расчет потребной суммарной мощности приемников АСЭ - ЕР = (РЭЛ + РТЕп) (РЭЛ - по суточным графикам нагрузок согласно [5, 13], РТЕП - по [10, 11].
5. Определение необходимой суммарной активной площади источников Бе, м2, по величине ЕР = (РЭЛ + РТЕП) и удельной мощности источников ВИЭ, Вт/м2, для региона сооружения АСЭ.
6. Выбор мощности и видов источников, в частности, соотношения активных площадей ВЭУ и ФБ по дополнительным условиям, таким как стоимость, размещение на элементах конструкции здания, по удобству эксплуатации, обслуживания, ремонта и т.п.
6. Разработка электрических схем и необходимых тепловых схем энергоснабжения.
В табл. 3 приведены отдельные параметры АСЭ, разработанных с участием авторов при проведении научных исследований [1] и при руководстве дипломными проектами выпускников по специальности 7.05070107 «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» [12, 13, 14].
Таблица 3
Параметры автономных систем энергоснабжения для объектов различного __функционального _ назначения _
Режим Тип здания Источники Площадь активной поверхности источников, м2 Общая мощность приемников, кВт Удельная мощность приемников, Вт/м2
Сезонный* Центр бытового ВЭУ + ФБ ВЭУ- 78 Рэл - 11,6 240
обслуживания + АК + СК ФБ - 150 Ртеп - 67,9
отдыхающих, два СК - 102
этажа
Сезонный* Центр бытового ВЭУ + ФБ ВЭУ- 290 Рэл - 24,0 175
обслуживания + АК + СК ФБ - 250 Ртеп - 88,5
отдыхающих, СК - 100
один этаж
Круглогодичный Индивидуальный ВЭУ + ВЭУ- 290 Рэл - 23,2 210
жилой дом, два СК + ТН СК - 102 Ртеп - 59,3
этажа (ГВС - 16,3 + отопление зимой - 43 или бассейн летом - 42)
*) - с мая по сентябрь.
Как видно из табл. 3, удельная предполагаемая мощность источников в приведенных примерах превышает возможности мощности реализуемых природных потоков энергии для ВИЭ. Это и является следствием недостатков существующих методов расчета мощности АСЭ на основе ВИЭ согласно [11, 12, 13].
Выводы
1. Полученные на основе метеоданных региона удельные мощности выбранных источников ВИЭ служат основой для расчета АСЭ. Предварительная оценка мощности приемников может быть выполнена на основе общепринятых удельных затрат мощности по электрической и тепловой энергии.
2. Рассчитанные удельные затраты предварительной суммарной мощности приемников АСЭ целесообразно соотносить с располагаемой в регионе удельной мощностью источников ВИЭ и на основе полученных данных определять необходимую суммарную активную площадь источников ВИЭ.
3. В проектируемой структуре АСЭ необходимо совмещение генерации энергии источников в АСЭ по схеме «ИЛИ», без дополнительных управляющих команд, совместное использование одного накопителя энергии для всех электрогенерирующих мощностей, разделение цепей заряда и разряда накопителя энергии, преобразование электрической
энергии всех генерирующих источников в АСЭ в стандартный вид по роду тока, частоте и величине напряжения..
Список использованных источников
1. Разработка технических предложений и схем распределенной генерации в системах энергоснабжения объектов с возобновляемыми источниками энергии: Отчет о НИР (заключительный) / О.М. Козлов [и др.]; М-во образования и науки Украины, науч.-произв. комплекс НАПКС.- № 0109Ш03043..- Симферополь, 2010.- 154 с.
2. Сокут Л.Д. Временные графики нагрузок приемников электроэнергии в системе автономного электроснабжения индивидуального жилого дома: матерiали VIII мiжнародноi конференцп «Вщновлювана енергетика ХХ1 столбя» (Миколшвка, АР Крим, 17-21 вер. 2007 р.)/Сокут Л.Д. НАНУ, КП1- Кшв, 2007.- С. 96-99.
3. Муровский С.П. Солнечная энергетика для устойчивого развития Крыма/ Н.В. Багров, В.Н. Боков, С.П. Муровский, Э.А. Бекиров и др.- Симферополь: «Доля».- 2009.- 294 с.
4. Бонев Д. Б. Расчет-обоснование величины емкости аккумуляторных батарей в комплексных ветро-солнечных автономных электросистемах: материалы международной конференции «Кирилл Иванович Щелкин и Атомный проект СССР, от энергии разрушения к созиданию», (Щелкино, АР Крым, 20-21 мая 2011 г.)/ Д.Б. Бонев, Щелкино.- 2011.- С. 121-125.
5. Зорин В.В., Тисленко В.В. Системы электроснабжения общего назначения.-Чернигов: ЧГТУ, 2005.- 341 с.
6. Васько В. П. Оценка объемов выработки электроэнергии современными ветроустановками в ветровых условиях Крыма // Устойчивый Крым. Энергетическая стратегия XXI века. - Симферополь: «Экология и мир», 2001.- С. 319-325.
7. Кудря С.А., Мхитарян Н.М., Яценко Л.В. Потенциал солнечной энергии и перспективы ее использования в Украине // Устойчивый Крым. Энергетическая стратегия XXI века.- Симферополь: «Экология и мир», 2001.- С. 366-375.
8. Сокут Л.Д., Цаплин Г.А., Бонев Д.Б. Методика и результаты статистического анализа распределения суточных скоростей ветра и выработки электроэнергии по фактическим данным за 2004 год (Судакская ветроэлектростанция, ветроагрегаты типа USW 56-100) // Строительство и техногенная безопасность. Сб.тр. НАПКС. Выпуск 10. - Симферополь, 2005.- С. 112-119.
9. Бекиров Э.А. Сравнительный анализ и разработка комбинированной системы автономного электроснабжения на базе ветрогенераторов и фотоэлементов для Херсона и Евпатории/ Э.А. Бекиров, Д.Б. Бонев// Вщновлювана енергетика.- 2010.- № 3. - С. 19-24.
10. СНиП 2.04.05-91* Отопление, вентиляция и кондиционирование.- К.: КиевЗНИИЭП, 1996. - 89 с.
11. Теплые полы: Учеб.пособие / Под ред. Кочергина С.М.- М.: «Стройинформ», 2008.- 336 с.
12. Бекиров Э. А. Проект сервисного центра с автономной системой энергоснабжения с распределенной генерацией для индивидуальных отдыхающих на побережье Крыма : материалы XI международной конференции «Возобновляяемая энергетика XXI века» (Николаевка, АР Крым, 13-17 сент. 2010 г.)/ Бекиров Э.А., Муровский С. П., Сокут Л. Д. НАНУ, КП1- Киев, 2010.- С. 68-71.
13. Муровский С. П. Концепция и технические предложения модернизации инженерных сетей существующих зданий с использованием возобновляемых источников энергии: материалы XI международной конференции «Возобновляемая энергетика XXI века» (Николаевка, АР Крым, 13-17 сент. 2010 г.)/ Муровский С. П., Сокут Л. Д. НАНУ, КП1-Киев, 2010.- С. 49-53.
14. Муровская А.С. Проектирование энергонезависимого дома с авто-номным энергоснабжением на основе возобновляемых источников энергии в г. Севастополь: материалы XI международной конференции «Возобновляемая энергетика XXI века» (Николаевка, АР Крым, 13-17 сент. 2010 г.)/ Муровская А.С., Сокут Л. Д., Муровский С. П. НАНУ, КП1- Киев, 2010 - С. 54-57.
