CC BY
10
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИИ РЕГИОН. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2014. № 1
СООБЩЕНИЯ
УДК 621.316.1
ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
В УСЛОВИЯХ ИРАКА
© 2014 г. Аль Джурни Рагхад Али Маджид
Аль Джурни Рагхад Али Маджид - аспирант, Южно- Raghad Ali Mejeed Al-Journi - post-graduate student, Platov
Российский государственный политехнический университет South-Russian State Polytechnic University (NPI).
(НПИ) имени М.И. Платова.
Использование возобновляемых источников энергии является актуальной задачей. Применение солнечных батарей для электроснабжения ответственных потребителей Ирака объясняется соответствующими погодными условиями. Структура системы электроснабжения может быть выбрана путём технико-экономического анализа результатов математического моделирования работы возможных вариантов.
Ключевые слова: солнечные батареи; система электроснабжения; выбор оптимальной структуры; потребители госпиталя; Ирак.
The use of renewable energy sources is an urgent task. The use of solar panels to power critical loads of Iraq due to the appropriate weather conditions. The structure of the electricity system can be selected by the technical- economic analysis of the results of mathematical modeling of the possible options
Keywords: solar panels; power supply system; the choice of the optimal structure; consumers Hospital; Iraq.
Использование солнечной энергии как возобновляемого источника для электроснабжения Ирака является весьма актуальной задачей.
В настоящее время Ирак не имеет единой энергетической системы. Электроснабжение потребителей осуществляется от локальных источников: электростанций малой мощности, генераторных установок на основе двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, газопоршневых, газотурбинных). Получаемая с помощью таких источников электроэнергия имеет высокую стоимость, зачастую не обеспечивается бесперебойное питание нагрузки. Использование возобновляемых источников энергии для производства электроэнергии позволяет существенно сократить расходы и повысить надёжность электроснабжения, последнее особенно важно для ответственных потребителей, таких как правительственные учреждения, госпитали, предприятия химической и военной промышленности и др.
Особенности климата Ирака: 320 солнечных дней в году [1], практическое отсутствие ветра (0,5 - 2,0 м/с [2]) делают очевидным выбор в качестве возобновляемого источника именно солнечной энергии.
Рассмотрим возможные структуры системы электроснабжения ответственного потребителя Ирака, в качестве которого может быть принят типовой госпиталь [3]. Основными элементами такой системы являются: солнечные батареи, контроллер, инвертор, блок аккумуляторов и потребитель. Кроме этого в состав системы могут входить: центр управления
панелями, преобразователь-стабилизатор напряжения, центральный электрощит, оборудование коммутации и защиты нагрузки, резервный генератор, электросеть, блок регулировки заряда и другое оборудование. Одна из возможных структур системы электроснабжения с использованием солнечных батарей (фотоэлектрических генераторов) представлена на рисунке.
Структура и состав системы электроснабжения определяются её функциональными возможностями, мощностью потребителей и требованиями по надёжности их электроснабжения. Солнечные батареи могут быть единственным источником электроэнергии для потребителей объекта электроснабжения. Они могут работать вместе с генератором, вместе с генератором и сетью. В последнем случае возможен режим отдачи излишков электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, в сеть. При этом следует отметить, что если в системе отсутствует сеть (чего, как правило, не бывает в России или Европе), эти излишки должны быть сведены к минимуму или утилизироваться другими системами (например, расходоваться на нагрев воды). В качестве примера применения системы автономного электроснабжения рассмотрен госпиталь [3], основными потребителями которого являются: осветительная нагрузка - 300 кВт; системы вентиляции, кондиционирования и отопления - 145 кВт; операционные и палаты реанимации - 80 кВт; томографы - 300 кВт; рентгенаппараты и банки крови - 90 кВт; связь и прочие нагрузки - 14 кВт. Минимально допустимая для госпиталя нагрузка составляет 275 кВт.
ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2014. № 1
Структурная схема системы электроснабжения
Разработка элементов системы электроснабжения осуществляется с учётом требований, предъявляемых к ним со стороны системы. Например, контроллер (преобразователь) должен обеспечивать режим максимальной отдачи энергии от солнечных батарей, учитывая их высокое внутреннее сопротивление и переменный режим работы.
Если преобразователь-инвертор будет построен на относительно недорогих низковольтных транзисторах, в системе электроснабжения необходимо предусмотреть повышающий трансформатор, который одновременно будет служить фильтром и осуществлять гальваническую развязку. Если использовать более дорогие высоковольтные транзисторы, то повышающий трансформатор не нужен, а гальваническая развязка будет осуществляться трансформатором, работающим на повышенной частоте.
Достаточно сложным является вопрос выбора конструкции солнечных панелей. Если делать их подвижными, это позволяет использовать их наболее эффективно, однако требует наличия в системе достаточно сложного устройства позиционирования. Применение неподвижных панелей позволяет упростить устройство панелей, однако снижает отдачу энергии. Следует отметить, что солнечные панели для рассматриваемого объекта имеют достаточно большую пло-
щадь, поэтому возможно их размещение на строительных конструкциях зданий и сооружений, таких как крыша и стены.
Выбор оптимальной структуры и состава системы электроснабжения возможен путем технико-экономического анализа и сравнения различных вариантов, осуществляемого в плане НИР, выполняемой в настоящее время в ЮРГПУ (НПИ). Такой анализ проще всего провести с помощью методов математического моделирования, используя известные и новые модели элементов, входящих в состав системы, а также хорошо себя зарекомендовавшие программные системы, например, Pspice. Критериями для сравнения выступают минимум стоимости системы и максимум эксплуатационной надёжности при ограничении по минимально допустимой нагрузке.
Литература
1. www.uoTechnologyedu.iq.center for energy Technology and Renewable energy (дата обращения 28.10.2013).
2. www.meteoseism.gov.iq (дата обращения 25.10.2013).
3. www.engineering.uodiyala.edu (дата обращения 29.10.2013).
Поступила в редакцию
29 октября 2013 г.
