Повышение ресурсосбережения и энергоэффективности автономных электростанций в Республике Саха (Якутия)

Степаненко Валерий Павлович; Дедюкина Анна Афанасьевна

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.

полученные при электролизе в присутствии магнитных частиц золы уноса (железа), имеют кубическую форму. Особенно это заметно при обрастании частиц железа. На строение кристаллической структуры никеля влияет также количество дислокаций. Проявление влияния дислокаций на структуру покрытия зависит от их количества. При большом количестве дислокаций структура крупных частиц представляет собой сферы (рисунок 4 б). Заключение

Исходя из морфологии КЭП никель - зола установлено, что покрытия имеют специфические свойства, обусловленные природой металла (никеля или железа), а также кристаллической структурой зерен никеля, формирующихся при электролизе без изменения структуры железа, являющегося основным компонентом магнитной фракции зол уноса. При дальнейшем заращивании частиц золы никелем, твердость КЭП максимальна при толщине 4 мкм и увеличивается более чем в 2 раза. Последующее наращивание слоев КЭП приводит к повышению равномерности и снижению микротвердости. Микротвердость остается постоянной в интервале толщин 8 - 26 мкм и не достигает микротвердости никеля. Список использованной литературы:

1. Виноградов С.С. Организация гальванического производства. Оборудование, расчет производства, нормирование. М.: Глобус, 2005. 256 с.

2. Грилихес, С.Я. Обезжиривание, травление и полирование металлов. СПб.: Машиностроение, 1983. 101 с.

3. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1987.

4. Савкин, А. Н. Твердость материалов: Методические указания. Волгоград: гос. техн. ун-т., 2004. 16 с.

5. Шлугер, М.А. Гальванические покрытия в машиностроении. М.: Машиностроение, 1977. 293 с.

6 Вансовская, К.М. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом. Л.: Машиностроение, 1985. 101 с.

7. Клепиков, В.В. Технология машиностроения. М.: Форум: Инфра-М, 2004. 860 с.

УДК: 620.9

Валерий Павлович Степаненко;

к.т.н., с.н.с., доцент кафедры ЭЭГП МГИ НИТУ «МИСиС», Москва.

e-mail: [email protected] Анна Афанасьевна Дедюкина; магистр кафедры ЭЭГП МГИ НИТУ «МИСиС», Москва.

e-mail: [email protected]

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)

Аннотация

В настоящей статье рассмотрены вопросы повышения ресурсосбережения и энергоэффективности автономных электростанций в Республике Саха (Якутия). С учетом расходов на доставку дизельного топлива стоимость электрической энергии на дизель-генераторных электростанциях в Якутии достигает 24 руб/кВтч. Использованием автономных гибридных электростанций, конвертацией дизельных двигателей на водородное топливо, применением топливных элементов можно добиться повышения экологической безопасности, энергоэффективности и снижения расхода дизельного топлива на 30-50%.

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.

Ключевые слова

Энергоэффективность, автономные солнечные и ветряные электростанции, водород, накопители энергии, возобновляемые источники, экологическая безопасность, суперконденсаторы,

аккумуляторы, дизельное топливо.

Проблема повышения ресурсосбережения и энергоэффективности автономных электростанций в Республике Саха (Якутия) является актуальной. С учетом расходов на доставку дизельного топлива стоимость электрической энергии на дизель-генераторных электростанциях в Якутии достигает 24 руб/кВтч. Использованием автономных гибридных электростанций, конвертацией дизельных двигателей на водородное топливо, применением топливных элементов можно добиться повышения экологической безопасности, энергоэффективности и снижения расхода дизельного топлива на 30-50% [1, 2, 4].

По сообщению телеканала «Россия-24», в 2016 году в Книгу рекордов Гиннеса была занесена как самая северная в мире автономная солнечная электростанция, находящаяся за Северным Полярным кругом в поселке Батагай в Республике Саха (Якутия) (см. рис. 1). На площади 3,8га установлено 3360 мультикристаллических солнечных панелей мощностью по 300 Вт каждая. Постоянный ток, вырабатываемый солнечными панелями, преобразуют в переменный 40 инверторов мощностью 25 кВт каждый. Установленная электрическая мощность первой очереди Батагайской СЭС, введенной в эксплуатацию в июле 2016 года, составляет 1 МВт. Батагайская СЭС объединена в единую энергетическую системы с существующей в поселке дизель-генераторной электростанцией. Пуск в эксплуатацию СЭС в Батагае позволит экономить до 18 миллионов рублей и до 300 тонн дизельного топлива в год [3].

Рисунок 1 - Батагайская солнечная электростанция

Для обеспечения стабильной работы СЭС необходимы накопители энергии. Накопители электрической энергии выполняют три функции: 1 - покрывают пиковую нагрузку, которую не могут покрыть самостоятельно солнечные панели; 2 - обеспечивают энергией в ночное время; 3- компенсирует недостаток энергии в периоды плохой погоды или высокого энергопотребления.

В качестве накопителей энергии на автономных электростанциях могут применяться аккумуляторные батареи - ЭХН, суперконденсаторы КДЭС, топливные элементы ТЭ, ИН инерционные накопители (маховики), СПИН (сверхпроводящие индукционные накопители).

При модернизации СЭС нужно составить перечень всех потребителей электрической энергии, определить потребляемую ими мощность и коэффициент полезного действия. При расчетах необходимо учитывать потери в солнечных панелях, инверторе, контроллере, аккумуляторной батарее и соединительных кабелях и проводах. В табл. 1 приведены величины потерь и КПД солнечной электростанции, имеющей полезную мощность на выходе 3 кВт.

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.

Таблица 1

Электрические потери

№пп Потери и КПД Мощность, Вт

1 Полезная мощность на выходе солнечной электростанции 3000

2 Потери в контроллере аккумуляторной батареи 600

3 Потери в инверторе 400

4 Потери в аккумуляторной батарея 800

5 Потери в кабеля и проводах 60

6 Полная мощность 4860

7 КПД 62%

Потери на СЭС зависят от многих причин, их суммарная величина находится в пределах от 17 до 60%, а КПД электростанций может снижаться до10-30%. Выбор напряжения питания существенно влияет на параметры солнечных панелей, накопителей энергии, инвертора, контроллера аккумуляторной батареи и электропроводки. Для СЭС, производящих менее 1,5кВтч/сут, рационально использовать напряжение 12 В. Для электростанции, генерирующей более 3,0кВтч в день, предпочтительней напряжение 24 В, а для генерирующей более 5,0 кВтч в день - напряжение 48 В.

На автономных электростанциях для обеспечения круглосуточного стабильного энергоснабжения следует использовать автономные гибридные электростанции, состоящие из ВЭС с вертикальной осью вращения, СЭС и дизель - генераторных электростанций. Исследования показывают, что в Республике Саха (Якутия) кроме энергии солнца и ветра имеют перспективы применения топливные элементы и конвертация дизельных двигателей на водородное топливо [1-4].

На рисунке 2 приведена принципиальная электрическая схема системы автономного

электроснабжения.

Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема системы автономного электроснабжения. G - ветряной (дизельный) генератор; М - асинхронный электродвигатель;VS1-VS6 трехфазный мостовой выпрямитель;

VS7-VS12 трехфазный мостовой инвертор; Тр - трансформатор; GB- аккумуляторная батарея; GL-солнечная батарея, VT1, VT2 - биполярные транзисторы с изолированным затвором; VS - тиристоры; L -электромагнитный дроссель с сердечником; С - суперкоденсатор.

На рис. 2 к автономным источникам электрической энергии - дизель-генераторной установке (или к ветровому генератору G) подключен трехфазный мостовой управляемый выпрямитель на тиристорах VS1-VS6. Параллельно к выходу выпрямителя VS1-VS6 подключены солнечная GL и аккумуляторная батарея GB. Схема накачки энергией супреконденсатора С, представленная на рис.2, работает на принципе электромагнитного дросселя. В схему накачки входят биполярные транзисторы с изолированным затвором VT1 и VT2, электромагнитный дроссель с сердечником L. При отпирании транзистора VT1 энергия из солнечной и аккумуляторной батарей запасается в дросселе L. Суперконденсатор С подключен к входу инвертора напряжения, собранного на тиристорах VS7-VS12. Накопление электрической энергии в дросселе L происходит до заданного значения максимального тока (например, 1тах=3000А). Затем транзистор VT1 размыкает цепь тока в дросселе. Одновременно с запиранием VT1 открывается транзистор VT2 и очередная порция энергии, запасенной в дросселе L, поступает в суперконденсатор С. Вследствие этого напряжение на суперконденсаторе повышается на

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 5 / 2018.

некоторую величину. Частоту и продолжительность циклов отпирания и запирания транзисторов УТ1 и УТ2 задает блок управления. К выходу инвертора подключен трансформатор Тр, к вторичной обмотке которого могут подключаться различные потребители добычного и жилищно-коммунального комплексов. Выводы

1. Повысить комфортность проживания населения в республике Саха Якутия возможно при условии реализации «Энергетической стратегии России до 2030 года». Использованием автономных гибридных электростанций, конвертацией дизельных двигателей на газовое и водородное топливо, применением топливных элементов можно добиться повышения экологической безопасности, энергоэффективности и снижения расхода дизельного топлива и смазочных материалов на 30-50%. Список использованной литературы:

1. Степаненко В.П. Выбор ресурсосберегающих источников и накопителей энергии в системах автономного энергоснабжения. //Горный информационно- аналитический бюллетень. М:- 2018.№2.-С. 4249.

2. Водородная энергетика имеет в Якутии больший потенциал, чем солнечная. ПАО «Якутскэнерго». [Электронный ресурс]. ЯкутияИнфо. -Республика Саха Якутия.-2016. Режим доступа: http://yakutia.info/article/175520 [Дата обращения: 15.04.2018]

3. Степаненко В.П. К вопросу применения накопителей и возобновляемых источников энергии в условиях низких температур.// Горный информационно-аналитический бюллетень. М. -2017.-№2.-С.195-201.

4. Степаненко В.П. Перспективы конвертации горных дизельных машин на газовое топливо. //Горный информационно- аналитический бюллетень. М:- 2017.-. №5.- С.190-197.

УДК 528.94

Е.А. Суслов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, РФ E-mail: [email protected] С.А. Уханов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, РФ E-mail: [email protected] М.С. Гаврюшина МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, РФ E-mail: [email protected] Научный руководитель: С.Г. Цариченко ФКП «НИИ «Геодезия» д.т.н, г. Москва, РФ E-mail: [email protected]

СОЗДАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ПОЛИГОНА ДЛЯ ОТРАБОТКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Аннотация

Данная статья посвящена проблеме обеспечения безопасности проведения испытаний автономных робототехнических комплексов (РТК), для решения которой предлагается использовать виртуальное моделирование нештатных режимов работы рассматриваемых комплексов. Рассмотрена задача виртуального моделирования территории реального функционирования, разрабатываемого РТК с использованием геоинформационной системы (ГИС) данного полигона, а также виртуальное

Текст научной работы на тему «Повышение ресурсосбережения и энергоэффективности автономных электростанций в Республике Саха (Якутия)»