CC BY
123
УДК 620.9
Ахмед Т.А. Джайлани, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» А.К. Сокольский, канд. техн. наук
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства»
система электроснабжения автономных потребителей малой мощности на базе дизель-фотоэлектрической установки
Фотоэлектрические установки (ФЭУ) являются автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в сельских населенных пунктах, удаленных от систем централизованного энергоснабжения. Такие установки уже сегодня конкурентоспособны с дизель-генераторами (ДГ), работающими на привозном топливе. Однако солнечная фотоэлектрическая установка может работать только в дневное время. Это обстоятельство заставляет резервировать энергию с помощью аккумуляторных батарей, которые заряжаются от ФЭУ или ДГ, запасают энергию и делают ее доступной в неблагоприятных условиях: днем, ночью и в любую погоду.
Цель данной работы — рассмотреть возможность электроснабжения автономного потребителя за счет комбинированной установки, включающей ФЭУ и ДГ.
ФЭУ состоит из четырех фотоэлектрических модулей (ФЭМ) ФСМ-30-12 (ГНУ ВИЭСХ, Москва). В местных условиях рекомендуется азимутальный угол 0° и зенитальный угол 55,5о.
Аккумуляторная батарея емкостью 400 Ач и напряжением 48 В была использована для накопления электроэнергии и питания потребителей постоянным током. Дизель-генератор мощностью 3,2 кВт нужен для электроснабжения электрооборудования при отсутствии солнечной радиации (СР). Дизель-генераторы повышенной мощности используют из-за того, что ДГ мощностью менее 2,2...2,5 кВт на российском рынке отсутствуют [1]. Все автономные электростанции мощностью до 2,0 кВт имеют бензиновый двигатель с ручным запуском. Вместе с ДГ устанавливается зарядное устройство (ЗУ-ДГ) в отдельном корпусе.
Блок бесперебойного питания (ББП) состоит из инвертора, блока реле, переключающего выходное напряжение от дизель-генератора или от инвертора (в зависимости от того, что работает). Зарядное устройство ФЭУ встроено в ББП.
Схема энергоснабжения автономного потребителя (рис. 1) обеспечивает следующий порядок работы. Электрическая нагрузка покрывается за счет совместной работы ДГ, ФЭУ и АБ. ФЭУ экономит
дорогое дизельное топливо. Ввиду того, что приход солнечной радиации в течение суток неравномерный, предусмотрена установка аккумуляторной батареи. В тех случаях, когда наблюдается избыток мощности, вырабатываемой ФЭУ, происходит заряд АБ. Если аккумуляторная батарея полностью заряжена, происходит ее отключение и снабжение потребителя осуществляется только за счет ФЭУ, а если этого недостаточно, то происходит разряд АБ, которая, в свою очередь, может разряжаться до установленного предела разряда. В последнем случае происходит запуск ДГ. Включение и отключение АБ и ДГ осуществляется ББП.
Испытания комбинированной дизель-фото-электрической установки (ДФЭУ) были проведены в г. Истра на ветрополигоне ВИЭСХ. На рис. 2 и 3 приведены результаты испытаний системы гарантированного электроснабжения от ДФЭУ при разных погодных условиях и распределении нагрузок в течение суток. Расчетная потребность в электроэнергии составила 2,82 кВтч/сут и была определена на основе среднего значения суточной потребности как в летний, так и в зимний период.
Режим работы системы электроснабжения на основе ДФЭУ показывает, что вырабатываемая энергия от ФЭУ составляет 613 Втч/сут в летний
Рис. 1. Схема электроснабжения автономного потребителя на основе ДФЭУ
Е-
т
Ч
ьС
Ю Г- 00 О
О
(Ч
о о
^ »/Н
о о г^ ОС
Время, ч
^—4 Освещение г.-уууі Телевизор І.'Л.'Л Холодильник ІІІІІІІІІІ Радио
і- ■ - ■ і Насос там Стиральная машина Электроинструмент
—А—ФЭУ —♦—ИНВ -■-ДГ
Рис. 2. Участие ФЭУ и ДГ в электроснабжении автономного сельского потребителя при солнечной радиации ~700 Вт/м2
оооооооооооооооооооооооо
оооооооооооооооооооооооо
От^с^гп^^ОэГ^ООС^От^чГ^СЯ^^ОэГ-^ООС^От^г^гп
Время, ч
1 і Освещение Телевизор г.■-! Холодильник іііііііііі Радио
г ■ ■ ■ і Насос виши Стиральная машина Электроинструмент
—А—ФЭУ —•—ИНВ -■-ДГ
Рис. 3. Участие ФЭУ и ДГ в электроснабжении автономного сельского потребителя при солнечной радиации ~400 Вт/м2 (солнце в дымке)
солнечный день, что покрывает 20 % суточной потребности, и 358 Вт.ч/сут в пасмурный день, т. е. покрывает 12 % суточной потребности. А это значит, что ДГ должен покрывать 80__88 % суточного
электропотребления.
Чтобы оценить предполагаемую выработку энергии в климатических условиях г. Истра Московской обл., были проведены расчеты средних значений годовой выработки электроэнергии от ФЭУ в зависимости от местных климатических характеристик [2].
Поступление СР на наклонной поверхности (55,5°) на месте испытаний изменяется от 1,6 кВтч/м2
44
в зимний пасмурный день до 4,68 кВтч/м2 в весенний и летний солнечный день, и число солнечных часов на территории исследуемого района изменяется от 7,88 ч/сут (январь) до 17,2 ч/сут (июль) [2].
Таким образом, в зимние месяцы солнечная радиация имеет незначительную величину (см. таблицу).
При использовании фотоэлектрических модулей с коэффициентом полезного действия 12 % [3] и коэффициентом снижения выработки электроэнергии в зависимости от погодных условиях 80 % [4] ожидаемая расчетная выработка энергии за год показана в таблице.
Солнечные характеристики и выработка электроэнергии на месте испытания (г. Истра)
Месяц Солнечная радиация Выработка электроэнергии от ФЭУ, кВт-ч/сут
ч/сут кВт-ч/м2-сут
Январь 7,88 1,6 0,18
Февраль 9,78 2,65 0,29
Март 11,80 3,78 0,42
Апрель 14,00 4,13 0,46
Май 16,10 4,68 0,52
Июнь 17,20 4,48 0,50
Июль 16,70 4,51 0,50
Август 14,90 4,28 0,47
Сентябрь 12,70 3,14 0,35
Октябрь 10,50 2,25 0,25
Ноябрь 8,50 1,54 0,17
Декабрь 7,31 1,15 0,11
Среднее значение 12,28 3,18 0,35
Средняя выработка электроэнергии, кВт-ч/год 128
Результаты данной работы показывают, что выработка энергии от ФЭУ мощностью 120 Вт составляет 128 кВтч/год, что соответствует 11,2 % потребности, следовательно, ДГ на 88,8 % участвует в покрытии потребности в электроэнергии.
Предлагаемая система электроснабжения на базе ДФЭУ показывает относительно низкое участие ФЭУ в покрытии нагрузок. Чтобы повысить долю ФЭУ в покрытии нагрузок авторы рекомендуют использовать эту систему для маломощных потребителей в размере 600.700 Втч/сут, что позво-
лит повысить долю ФЭУ до 50 % в покрытии потребности. Эффективность использования возобновляемых источников энергии можно повысить, если объединить ФЭУ и ВЭУ в одной системе, чтобы снизить расход топлива для ДГ. Помимо этого при использовании двух различных источников энергии (солнце и ветер) надежность выработки электроэнергии системой в целом значительно повышается и одновременно возникает возможность использовать АБ меньшей емкости. А это, в свою очередь, положительно сказывается на общих затратах при производстве энергии в автономных условиях.
Список литературы
1. Сокольский, А.К. Разработка комбинированной солнечно-ветродизельной (бензиновой) электростанции мощностью до 1,5 кВт: промежуточный отчет по госконтрак-ту № 99-14-22 от 12.11.99 с Минтопэнерго России. — М.: ВИЭСХ, 2000. — С. 23-24.
2. NASA Surface meteorology and Solar Energy—Available Tables. — Режим доступа: http://eosweb.larc.nasa.gov.
3. Технологии и оборудование возобновляемой энергетики: каталог технологий и изданий, разработанных в системе ГНУ ВИЭСХ. — М.: ВИЭСХ, 2009. — С. 7-10.
4. Graham, V.A. A method to generate synthetic hourly solar radiation globally / V.A. Graham // Solar Energy. — 1990. — № 44 (6). — Р. 333-341.
УДК 636.081.2
Б.Б. Горожанкин, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
перспективы использования методов и средств идентификации объектов в сельскохозяйственном производствЕ
Проблема идентификации, проблема безошибочного определения конкретного объекта на протяжении последних ста лет становится все более актуальной. В качестве объекта могут выступать живой организм, растения, животные, человек. В настоящее время наиболее развиты методы идентификации человека [1].
Идентификация по штрих-коду. Штрихкод — это идентификационный номер, записанный по стандарту БАКШРС. Идентификационный номер представляет собой комбинацию арабских цифр. В системе БА№3 идентификационный
номер состоит из 12 цифр. Штриховое кодирование — самая известная из всех технологий автоматической идентификации. Благодаря нанесению и считыванию информации, записанной в виде штрих-кода, происходит его автоматическая идентификация, т. е. расшифровка товара или объекта.
Штриховое кодирование является высоконадежной системой записи идентификационных номеров. Так, распространенное в определенных кругах перечеркивание номера не препятствует его распознаванию.
45
