CC BY
58
УДК 621.311
Д.Ю. Руди
магистрант,
кафедра электроснабжения промышленных предприятий, ФГБОУ ВО «Омский государственный технический
университет», г. Омск
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА СИСТЕМЫ АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация. В статье рассмотрено одно из перспективных направлений развития автономного энергоснабжения, позволяющее в значительной степени решить проблемы возобновляемой энергетики, в частности солнечной энергетики. На данный момент в мире наблюдается повышенный интерес к использованию экономики возобновляемых источников энергии во всех отраслях промышленности. На сегодняшний день многие россияне, проживая в удаленных от центра России регионах, не входящих в зону обслуживания российской централизованной энергетики, испытывают острый недостаток в электрической энергии.
Ключевые слова: автономное питание, установка, солнечная энергетика, возобновляемая энергетика, алгоритм расчёта.
D.Yu. Rudy, Omsk State Technical University, Omsk
PECULIARITIES OF CALCULATION OF AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM BASED ON SOLAR
ENERGY
Abstract. In the article one of perspective directions of development of autonomous power supply, which allows to solve problems to a great extent, is considered is renewable energy, in particular solar energy. At the moment, there is a growing interest in the world over the use of renewable energy sources in all branches of the economy in all industries. Many Russians, to this day, living in regions remote from the center of Russia that are not part of the service zone of Russian centralized energy, are experiencing an acute shortage of electricity.
Keywords: autonomous power supply, installation, solar energy, renewable energy, calculation algorithm.
В энергетическом обеспечении в отдаленных и труднодоступных субъектах Российской Федерации значительную роль играет малая энергетика, которая обеспечивает электроэнергией и тепловой энергией около 70% территории страны [1].
Программа развития малой энергетики в Российской Федерации реализуется очень медленно. Однако уже имеется внедрение новых современных технологий в малой энергетике, которые направлены на повышение эффективности работы электрического оборудования. Экономия нефти и газа, обеспечение надежности и качества электроснабжения является важнейшей задачей, решение которой позволяет произвести улучшение по экономическим, техническим, функциональным качествам работы системы [1].
Главным вопросом энергоснабжения потребителей, которые располагаются автономно от энергетической системы, остаётся транспортировка дизельного топлива и обусловленность его поставок для дизельных электростанций (ДЭС). Применение солнечных энергетических установок (СЭУ) в составе автономных энергетических систем позволит значительно уменьшить зависимость от нефти и газа в себестоимости вырабатываемой электрической энергии. Это немаловажно для подъёма технических и экономических показателей. В данное время во всём мире применяются разнообразные разновидности построения комбинированных электростанций на базе СЭУ.
Однако альтернативная энергетика характеризуется непостоянным графиком выработки энергии. Следовательно, преимущественно высокоэффективная схема электроснабжения автономных объектов должна сочетать альтернативные и традиционные энергоисточники.
При автономной схеме электроснабжения для изолированных потребителей в целях уменьшения потребления нефти и газа и улучшения экологической ситуации целесообразно ориентироваться на максимальное привлечение возобновляющихся природных энергоресур-
сов. При этом традиционные энергоустановки выполняют роль дополнительного источника, который обеспечивает гарантированное энергоснабжение. При этом решается проблема доставки топлива, так как годовой запас будет небольшим.
Однако использование альтернативных источников энергии (АИЭ), в частности солнечной, связано с рядом факторов:
- присутствие технических средств для использования альтернативных ресурсов на рынке в России и в мире;
- ценовой коэффициент энергетических установок;
- зависимость энергоустановки от альтернативного источника, что значительно уменьшает универсальность применения [2].
В отличие от большой энергетики, которая повышает свои мощности привлечением больших финансовых вложений, малая энергетика способна за короткое время увеличить мощности для непосредственных потребителей. Этим можно закрыть часть проблем и позволить большой энергетике перенаправить освободившиеся мощности в другую сферу деятельности.
Важное место в стратегии развития электроэнергетики занимают автономные системы электроснабжения (АСЭ). В последнее время АСЭ получают все более широкое распространение в системе электроснабжения не только специального, но и общего применения [3].
Решение вопроса обеспечения надёжного и бесперебойного снабжения потребителя электроэнергией, полученной путём преобразования энергии ветра и солнца, выглядит на первый взгляд достаточно просто. Необходимо в состав автономной электростанции включить систему накопления энергии и ряд дополнительных устройств, обеспечивающих работоспособность построенного таким образом электрогенерирующего комплекса (в дальнейшем - ЭГК) [4].
Солнечные электростанции, не связанные с промышленной электросетью, т.е. автономные солнечные электростанции (АСЭ), предназначены для электроснабжения потребителей, удаленных от электросетей, подведение электричества для которых обычно влечет высокие финансовые и трудовые затраты.
(^Расчет мощности зарядного ус/лрс
Рисунок 1 - Алгоритм расчета [5]
Для проектирования АСЭ необходимо определить (рис. 1):
- число и расчётную производительность солнечных модулей;
- ёмкость аккумуляторных батарей;
- мощность инвертора и контроллера заряда-разряда.
При этом необходимыми данными для расчета мощности солнечной электростанции являются:
- район и место нахождения;
- общая площадь потребителя;
- число помещений;
- применение электрических приборов;
- присутствие или отсутствие отопления и горячего водоснабжения;
- суммарная максимальная мощность всех электроприборов;
- ориентировочное время работы каждого электропотребителя [5].
Предлагаемая методика расчета мощности АСЭ предполагает:
- пересчет мощностей нагрузок на основную шину питания электростанций;
- определение энергопотребления нагрузок за сутки;
- составление графика изменения нагрузки за сутки для установления требуемой емкости аккумуляторной батареи солнечной электростанции и количества отдельных аккумуляторных батарей, производимых промышленностью;
- определение мощностей зарядного устройства, инверторов, основной шины питания и солнечных модулей;
- позволяет исключить неоправданное завышение мощности элементов электростанции и удорожание автономной солнечной электростанции [6].
Список литературы:
1. Долуденко, А.Н. Разработка многофункционального энергетического комплекса на основе гибридной ветро-дизельной установки с накопителем энергии / А.Н. Долуденко [и др.]; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур (ОИВТ РАН). Москва, Россия. - С. 26.
2. Лыков, С.Е. Перспективы использования ветроэнергетических установок для электроснабжения автономных сельскохозяйственных потребителей архангельской области / С.Е. Лыков // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2003. - № 74. - С. 102-106.
3. Хошнау Зана Пешанг Халил. Автономные системы электроснабжения на основе энергоэффективных ветро-дизельных электростанций: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. - Томск, 2012. - 145 с.
4. Телегин, В.В. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения предприятий ограниченной мощности с использованием альтернативных источников энергии: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03. - Липецк, 2014. - 179 с.
5. Охоткин, Г.П. Методика расчета мощности солнечных электростанций / Г.П. Охоткин // Вестник Чувашского университета. - 2013. - № 3. - С. 222-230.
6. Охоткин, Г.П. Расчет мощности солнечных электростанций на LabVIEW / Г.П. Охоткин // Вестник Чувашского университета. - 2013. - № 3. - С. 231-233.
