CC BY
1УДК 620.93 Абдикен Д.М., Каверин В.В.
Абдикен Д.М.
магистрант группы ЭЭМ23-1 Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
Каверин В.В.
к.т.н. кафедры АПП Карагандинский технический университет им. Абылкаса Сагинова
(г. Караганда, Казахстан)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
Аннотация: с учетом политических выводов казахстанских политиков и принятой Стратегии Казахстан-2050 доля возобновляемых источников энергии в энергетическом комплексе Казахстана увеличится. В связи с этим системная интеграция альтернативных источников энергии в энергетическую структуру является очень важным вопросом. На наш взгляд, наиболее основным вариантом включения возобновляемых источников энергии в состав комплекса является развитие малой сельской энергетики через системы возобновляемых источников энергии. Таким образом, строительство и массовая интеграция подстанций, способных питаться электроэнергией малых поселений, позволит существенно сэкономить государству при закупе импорта энергии для ликвидации дефицита электроэнергии на территории Казахстана, а также при реализации массового подхода к развитию альтернативных источников энергии, повысить самостоятельность Национального энергетического комплекса Казахстана.
В данной работе рассмотрены принципы, выбора и функционирования систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии. Проведя исследование Баянаульского района, я пришел к выводу, что целесообразно использовать гибридную систему электроснабжения, основанную на использовании солнечных электростанций, ветряных электростанций. Выбраны необходимые установки для ветряной электростанции с солнечными электростанциями.
1946
Ключевые слова: возобновляемые источники, солнечная инсоляция, ветряная электростанция, инвертор, гибридная система электроснабжения.
Энергетика — одна из ключевых отраслей, определяющих устойчивое развитие экономики и общества. В условиях возрастающего внимания к экологическим аспектам производства и использования энергии, возобновляемые источники становятся все более актуальными. Они позволяют не только минимизировать углеродный след, но и обеспечивать энергетическую независимость регионов. Цель данной статьи — разработка схемы электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии для фермерского хозяйства в Баянаульском районе Павлодарской области.
Анализ потенциала возобновляемых источников энергии. Климатические условия Казахстана предоставляют уникальные возможности для использования солнечной и ветровой энергии. В Баянаульском районе, согласно данным местной метеостанции, средняя скорость ветра составляет 3,5-4,0 м/с, а в ветреные периоды превышает 4 м/с, что делает использование ветроэнергетических установок оправданным. Географическое расположение района также обеспечивает высокую солнечную инсоляцию и большое количество солнечных часов в году, что способствует эффективному применению солнечных панелей.
Выбор оборудования для гибридной системы. Для создания комбинированной системы электроснабжения были выбраны следующие ключевые компоненты:
1. Ветряная установка Exmork:
Номинальная мощность: 5000 Вт,
Номинальная скорость ветра: 7 м/с,
Диаметр ротора: 5 м.
2. Солнечные панели NEOSUN™ Ultra M8 144:
Мощность: 550 Вт. Солнечные панели представляют собой полупроводниковые устройства, преобразующие солнечную энергию в
1947
постоянный ток. Их высокие эксплуатационные характеристики обеспечивают стабильную работу даже в условиях переменной инсоляции.
3. Аккумуляторная система NEOSUN HOME ESS:
Тип батареи: литий-ионная,
Емкость: 5,7 кВтч (0,5С). Эта система обеспечивает накопление энергии, вырабатываемой ветром и солнцем, и является надежным источником питания при отсутствии энергии от возобновляемых источников.
4. MPPT-контроллер EPEVER (EpSolar) AN. Контроллер управляет процессами зарядки и разрядки аккумуляторов, оптимизируя их работу.
5. Инвертор Fronius Eco 25.0-3-S. Номинальная выходная мощность: 25000 Вт. Функция преобразования постоянного напряжения 12/24 В в переменное напряжение 220 В.
Конструкция и работа гибридной системы. Гибридная система основана на интеграции солнечных панелей и ветряной установки. В дневное время основное энергоснабжение обеспечивается солнечными панелями, а в периоды ветреной погоды используется энергия ветра. Избыточная энергия аккумулируется в литий-ионных батареях, что позволяет поддерживать электроснабжение в ночное время или в условиях неблагоприятной погоды. Все элементы системы работают согласованно благодаря MPPT-контроллеру и инвертору, которые оптимизируют работу компонентов и обеспечивают стабильное энергоснабжение.
Заключение. В рамках исследования были рассмотрены и проанализированы особенности применения возобновляемых источников энергии в условиях фермерского хозяйства Баянаульского района. Разработанная гибридная система электроснабжения включает ветряные установки, солнечные панели, аккумуляторную систему, контроллер и инвертор, каждый из которых был выбран с учетом климатических и технических особенностей региона. Полученные результаты демонстрируют, что такая система может обеспечить надежное и экологически чистое
1948
энергоснабжение фермерских хозяйств, что способствует развитию устойчивой энергетики и снижению зависимости от традиционных источников энергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Матвеев В., Возобновляемые источники энергии. Энергия солнца, биомассы, ветра, воды: Энергетические технологии и установки. Алматы: Бастау, 2013.- 104с;
2. Алхасов, А.Б. Возобновляемые источники энергии: учебное пособие М.: МЭИ, 2014.- 272с.;
3. Сибикин, Ю.Д. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: учеб.изд. / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин.- М.: РадиоСофт, 2018.- 228с.;
4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. А.В.Болотов, К.А.Бакенов. Конспект лекций для студ.всех форм обучения. Алматы: АИЭС, 2017.- 39с
1949
Abdiken D.M., Kaverin V. V.
Abdiken D.M.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
Kaverin V.V.
Karaganda Technical University named after Abylkas Saginov (Karaganda, Kazakhstan)
DESIGN AND OPTIMIZATION OF A HYBRID POWER SUPPLY SYSTEM BASED ON RENEWABLE ENERGY SOURCES
Abstract: given the political decisions of Kazakhstan politicians and the adopted Kazakhstan-2050 Strategy, the share of renewable energy sources in Kazakhstan's energy complex will increase. In this regard, the systematic integration of alternative energy sources into the energy structure is a very important issue. In our view, the most fundamental approach to incorporating renewable energy sources into the energy complex is through the development of small rural energy systems powered by renewable energy sources. Thus, the construction and widespread integration of substations capable of supplying electricity to small settlements will significantly reduce state expenses on energy imports to eliminate electricity shortages in Kazakhstan. Additionally, with a broad approach to developing alternative energy sources, this will enhance the independence of Kazakhstan's National Energy Complex.
This paper examines the principles of selecting and operating power supply systems using renewable energy sources. Research conducted in the Bayanaul district led to the conclusion that it is advisable to use a hybrid power supply system based on solar and wind power plants. The necessary equipment for wind power plants and solar power stations has been selected.
Keywords: renewable sources, solar insolation, wind power plant, inverter, hybrid power supply system.
1950
