CC BY
7
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.833
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-79-84
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ ЦИФРОВИЗОВАННОЙ
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАСОСОВ НА ЮГЕ ИРАКА
Аль-Шех Салих М.А.А.
В данной статье рассматривается гибридная ветросолнечная электроэнергетика в сфере электроснабжения нефтедобывающих насосов. Автор показывает, что благодаря современным технологиям, спутникам и средствам дистанционного зондирования, прогнозирование возможности ветров и их направлений стало возможным с высокой степенью точности для потребителей, рассредоточенных на больших территориях, а также, на основе метеорологических анализов и статистических моделей, стало возможным для предсказания ветра с высокой точностью.
Ключевые слова: гибридная ветросолнечная электростанция, аккумулятор, солнечные панели, генератор.
Традиционная электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии в одном направлении от генерирующих станций к центрам нагрузки через сеть передачи вниз к распределительной сети. С увеличением количества фотогальванических энергетических систем, подключенных к распределительной сети, начало появляться множество проблем, влияющих на сеть, что привело к многочисленным обновлениям сети.
Одной из проблем, стоящих перед электрической сетью, является также так называемая «островность», ситуация, при которой система возобновляемой энергии продолжает непреднамеренно питать электрическую сеть с возникновением перебоев в питании электрической сети, что представляет опасность для работники электроэнергетической компании. Для повышения надёжности электроснабжения целесообразно на территории Южного Ирака использовать гибридные ветросолнечные электростанции, так как в этом регионе небольшие скорости ветров и низкая солнечная инсоляция. Энергия аккумуляторной батареи, заряженной от СЭС (солнечная электростанция), может использоваться для раскрутки горизонтальных ветротурбин при малой скорости ветра около 3 м/с.
Эффект от солнечных панелей варьируется в зависимости от местоположения солнечной электростанции, ее размера и процента проникновения солнечной системы. Среди воздействий, которые солнечные системы могут повлиять на электрическую сеть, можно назвать:
1) Обратный поток мощности в фидерах и элементах сети, который может проходить через трансформаторы и элементы коммутационных и распределительных пунктов, и который влияет на согласование защит и работу регуляторов напряжения.
2) Проблемы с качеством электрической энергии из-за того, что колебания выработки солнечных электростанций из-за облачности вызывают колебания напряжения, что негативно влияет на элементы электрической сети и нагрузки [1].
79
3) Изменения профиля напряжения фидера, включающие повышение напряжения и разбалансировку усилий.
4) Колебания неэффективного потока электроэнергии из-за частого срабатывания батареи переключаемых конденсаторов.
5) Взаимодействие с устройствами и компонентами регулирования напряжения, такими как регуляторы сетевого напряжения и переключаемые конденсаторные батареи.
6) Изменения коэффициента мощности питательных веществ или системы [2].
Производство ветровой энергии зависит от климатических изменений, поэтому
знания об этих изменениях и их предотвращение необходимы для того, чтобы электрическая энергия, произведенная с помощью энергии ветра гражданской электроэнергетической компанией, была надежной и эффективной, а также чтобы поток электроэнергии в сети был по своей природе переменным.
На эти сети влияет большое количество факторов, запланированных или незапланированных, но они предназначены для работы с этими переменными через системы и оборудование центра управления, распределения и нагрузки.
В результате наличия нескольких ветроустановок, интегрированных в электрическую сеть, энергия ветровых электростанций не выходит из сетей электроснабжения внезапно, как это происходит с крупными генерирующими станциями в результате крупной аварии, а изменяется постепенно вверх и вниз в зависимости от состояния ветра .
Частота ошибок при прогнозировании производительности ветряных станций колеблется от 10% до 20% для диапазона прогноза 36 часов [4].
Можно отметить плюсы и минусы и их влияние на ветроэнергетику, так как она сохраняет окружающую среду, снижает выбросы углекислого газа и не содержит никаких загрязнителей. Что касается ее минусов, то эта энергия не может обеспечить целый сектор потребителей, так как считается сезонной. Скорость ветра в Ираке колеблется, так как в некоторые месяцы года она бывает более 3 м/с, а в некоторые месяцы меньше [3].
Интеграция гибридной солнечной и ветровой энергии в автономной системе может уменьшить объём хранения энергии, необходимый для обеспечения непрерывной работы [10]. Солнечные системы выработки электроэнергии используют в основном фотовольтаику. Подробное описание различных технологий, физики и основ PV (Photovoltaics) можно найти во многих учебниках и статьях. Амерханов отметил, что десять лет назад гальваническая ячейка была эффективна только на 30% по сравнению с более чем 40% сегодня, и потенциал может приблизиться к 50% в ближайшие годы. Si обладают эффективностью 26%, а клетки с множественным соединением Ш^-соединения обладают эффективностью выше 45% (48% в лаборатории), как указано в [11].
Модули PV генерируют ЭДС (электродвижущая сила), величина которой определяются главным образом уровнем солнечной инсоляции. По мере увеличения интенсивности света напряжение разомкнутого контура будет увеличиваться. Эффективность любой фотоэлектрической ячейки уменьшается с ростом температуры, которая неравномерно распределена по ячейке. Электричество от солнечных фотоэлектрических и гальванических солнечных панелей значительно дороже и требует значительного снижения стоимости или изменения в политике путём субсидирования или принуждения использования этих технологий для достижения значительного проникновения на рынок[5].
Интеграция комбинированных солнечных и ветроэнергетических систем в сеть может помочь снизить общую стоимость и повысить надёжность производства возобновляемой энергии для обеспечения своей нагрузки. На рис.2.1, а показана связь гибридной ветросолнечной электростанции с системой на постоянном токе и на рис. 2.1, б - на переменном [6].
Рис. 1. Связь гибридной ветросолнечной электростанции с системой на постоянном токе (а) и переменном токе (б)
Солнечные фотоэлектрические и ветровые электростанции не могут обеспечить непрерывное снабжение из-за того, что эти системы будут генерировать электричество только в солнечные и ветреные дни. Следовательно, комбинация этих двух источников улучшает общий выход энергии, особенно если они подключены к сети [7]. Для обеспечения оптимального количества и размеров фотовольтаики и ветротурбины необходима правильная оптимизация.
Традиционный метод оценки для гибридных солнечных фотоэлектрических и ветровых электростанций основан на наличии долгосрочных метеорологических прогнозов, таких как солнечная инсоляция и скорость ветра. Поскольку долгосрочные данные о погоде не всегда доступны, используются методы искусственного интеллекта, такие как нечёткая логика, генетические алгоритмы и искусственная нейронная сеть
[9].
Кроме того, были использованы и представлены показатели эффективности оптимизации, такие как приведенная стоимость, надёжность индекса энергии и ожидаемая энергия, стоимость энергии и т.д [8]. Эти индикаторы используются для принятия решения о том, следует ли выполнять конкретный проект или нет, и насколько надежным будет проект.
дизель - генератор
солнечные панели
аккумуляторные батареи
ветровые турбины
—Система электроснабжения на участках иапиЫа и Ratqa.
Рис. 2. Гибридная система электроснабжения электростанции на участках 1аниЫа и Ratqa 81
Анализируется гибридная солнечная фотоэлектрическая система и система генерации ветра, которые становятся очень привлекательным решением, в частности для автономных систем. Сочетание двух источников солнечной энергии и ветра может обеспечить лучшую надёжность, и их гибридная система становится более экономичной для работы, поскольку недостаток мощности одной системы может быть дополнен избытком мощности другой. Интеграция гибридных солнечных и ветроэнергетических систем в сеть может также помочь в улучшении общей экономики и надёжности возобновляемой энергетики для обеспечения её нагрузки. Роль солнечной энергетики не ограничивается получением только электрической энергии, так как она использует энергию аккумуляторов, заряженных солнечными панелями, для вращения роторов генераторов с помощью горизонтальных ветряков.
Гибридная энергосистема работает параллельно, в зависимости от того, в какой степени электроэнергия поставляется для снабжения нефтяного месторождения Румай-ла на юге Ирака, где генератор часами работает на топливе, и в какой степени он подключен к возобновляемым источникам энергии. Станция, состоящая из энергии ветра и солнца, стала необходимой для соединения сети, питающей нефтяное месторождение Румайла, с возобновляемыми источниками энергии, так как на солнечную энергию можно полагаться в светлое время суток и, как правило, после заката дня, так как батареи накапливают энергию и затем используют ее в вечерние периоды при отсутствии солнечной радиации, во все дни недели, а также в зимние дни на основе расчетов, сделанных нами в четвертой главе, и из-за климата в Ираке от солнечной радиации, особенно на нефтяном месторождении Румайла на юге Ирака. Роль солнечной энергетики не ограничивается получением только электрической энергии, так как она использует энергию аккумуляторов, заряженных солнечными панелями, для вращения роторов генераторов с помощью горизонтальных ветряков.
Так как скорость ветра в Ираке по расчетам всегда переменная и иногда не удовлетворяет потребности так как его скорость более 5 м/с, а так же можно вращать горизонтальные ветроустановки с вертикальными ветроустановками, на которых могут работать ветроустановки со скоростью вертикального ветра менее 3 м/с. Вся энергия, вырабатываемая этой гибридной станцией, передается в диспетчерскую и через диспетчерскую на этой станции полученная энергия распределяется для снабжения энергией участков нефтяного месторождения Румайла, каждый в соответствии с требуемым напряжением, и это осуществляется через провода ЛЭП (линия электропередачи), а также трансформаторы, как показано на рис. 2.2. В этом состоят главные преимущества использования гибридной цифровизованной системы электроснабжения насосов в Южном Ираке.
Список литературы:
1. Ahmed M.A., Tsygulyov N.I., Babina L.V. Energy resources of Iraq's solar energy. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 108-111.
2. Ahmed M.A., Tsygulyov N.I., Babina L.V., Shelest V.A., Khlebnikov V.K. Mathematical model of solar radiation. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 111-114.
3. Ahmed M.A., Tsygulyov N.I., Babina l.V., Khlebnikov V.K., Shelest v.a. Mathematical model of wind turbine. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 114-118.
4. Ahmed M.A., Tsygulyov N.I., Babina L.v. The wind energy resources of Iraq. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 114-116.
5. Ahmed M.A., Tsygulyov N.I., Shelest V.A., Khlebnikov V.K., Prous V.R., Gan-shina M.O. Analysis of damage of the solar power plants. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 116-119.
6. Aхмед М.А., Цыгулёв Н.И., Бабина Л.В., Хлебников В.К., Шелест В.А. Математическая модель ветротурбины. Кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 48-51.
7. Бабина Л.В., Цыгулёв Н.И., Ахмед М.А. Анализ состояния ветроэнергетики в мире. кибернетика энергетических систем // ХХХ1Х сессии всерос. науч. семинара по тематике «электроснабжение», 2017. С. 51-57.
8. Бабина Л.В., Ахмед М.А. Анализ состояния и перспективы развития ветроэнергетики в России // Архитектура и искусство: от теории к практике, 2018. С. 17-18.
9. Бабина Л.В., Цыгулёв Н.И., Aхмед M.A. Перспективы строительства промышленных ветропарков в Ростовской области. Всероссийская (национальная) научно-практическая конференция «электроснабжение и электротехнологии». 2018.
10. Аhmed А.А., Аlshekh Salih M.F. Technical and architectural options for installing solar energy systems on modern building facades. // iop conference series: materials science and engineering, 2020.
11. Aмерханов P.A., Драганов Б.Х. Теплотехника: учебник для вузов. м.: энер-гоатомиздат, 2006. 432 с.
Аль-Шех Салих Махмуд Анис Ахмед, аспирант, Mahmood9015@gmail.com, Россия, Ростов- на- Дону, Донской государственный технический университет
BENEFITS OF USING A HYBRID DIGITAL PUMP POWER SYSTEM IN SOUTHERN IRAQ
Al Shekh Salih MahmoоdAnееs Ahmed
This article discusses the hybrid wind and solar power industry in the field of power supply of oil pumps. The author shows that thanks to modern technologies, satellites and remote sensing means, forecasting the possibility of winds and their directions has become possible with a high degree of accuracy for consumers dispersed over large areas, and also, based on meteorological analyzes and statistical models, it has become possible to predict wind with high precision.
Key words: hybrid wind and solar power plant, battery, solar panels, generator.
Al-Shekh Salih Mahmoоd Anееs Ahmed, postgraduate, Mahmood9015@gmail.com, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University
