Розробка ефективної системи енергопостачання з урахуванням ВІЕ

смотреть на реферати схожі на «Розробка ефективну систему енергопостачання з урахуванням ВДЕ «.

АННОТАЦИЯ.

У дипломної роботі проаналізовані відновлювані джерела енергії (ВДЕ), отримані графіки зміни електричної навантаження шляхом експертної оцінки. Обгрунтований варіант енергопостачання сільській садиби з урахуванням ВДЕ, встановлено найбільш економічні співвідношень між потужностями енергоустановок (ветроустановка — 3,0 кВт, сонячна установка — 0,8 кВт, акумуляторна батарея — 3150 А (час.). Визначено оптимальні параметри орієнтації фіксованого сонячного колектора для Зерноградского району (азимутный кут дорівнює 17,5 оС, кут нахилу до обрію дорівнює 41,6 оС), обгрунтовані параметри вітроенергетичної встановлення і обрані електричні машини та апаратура управління і защиты.

Розроблено заходи щодо безпечної експлуатації і монтажу энергоустановок.

Виконано розрахунок економічну ефективність запропонованого варіанту енергопостачання сільській садиби і визначено умови ефективного применения.

Библ. 47 наим. 5 рис.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 6 1. АНАЛИЗ ПОНОВЛЮВАНИХ ИСТОЧНИКОВ ЕНЕРГІЇ 8 1.1.Солнечное випромінювання 8 1.2.Энергия вітру 14 2. ВЫБОР ВАРІАНТА ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯ 19 2.1.Графики споживання електроенергії 19 2.2.Выбор основного і допоміжне джерело енергії 24 2.3. Визначення потужності енергетичних установок…26 3. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦІЇ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ … …31 3.1.Выбор типу вітроенергетичної установки 31 3.2.Обоснование і розрахунок вітроколеса 32 4. КОНСТРУКЦИЯ СОНЯЧНІЙ ЕНЕРГОУСТАНОВКИ 37 5. РАЗРАБОТКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ 40 5.1.Выбор електричних машин 40 5.2.Разработка принципової схеми електропостачання 45 5.3.Выбор апаратури управління та цивільного захисту 45 6. ТЕХНИКА БЕЗПЕКИ ПРИ МОНТАЖЕ.

І ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕНЕРГОУСТАНОВОК НА ВДЕ 49.

6.1.Опасности, пов’язані з монтажем і експлуатацією енергоустановок на ВДЕ 49 6.2.Монтаж енергоустановок 49 6.3.Эксплуатация енергоустановок 52 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ 55 ВИСНОВОК 61 ЛІТЕРАТУРА 63.

За часів задля забезпечення своєї життєдіяльності, задоволення різних потреб людина створював, удосконалював розвивати різні види виробництва. Винахід паливних двигунів, та був і електричних машин, стало свого часу значною подією у розвитку енергетики. Воно визначило і сучасний стан електроенергетики, в основі якої лежать теплові електростанції, працівники різному копалині топливе.

Однак у останнім часом, коли здавалося, що перспективи традиційної енергетики на копалині паливі досить стійкі, у наростаючому темпі почали виявлятися її негативні сторони — забруднення довкілля в поєднані із швидким зменшенням легкодоступних запасів вугілля, нафти, газу. Так, за даними ЮНЕСКО /18/, за збереження існуючих тенденцій споживання світових запасів викопного палива вистачить 40 — 100 лет.

Природно, що спробувало зреагувати на з’являються ж проблеми і було висунуто деякі рішення з їхньої подоланню. Зокрема, були знайдено можливості використання термоядерних реакцій, що потенційно можуть забезпечити людство енергією на багато тисячоліття. Проте, екологічні проблеми у своїй не знімаються, а навпаки, ще більше загострюються через необхідність зберігання радіоактивних відходів та можливості аварій атомних електростанцій. Отже, можна вважати, що з освоєння атомної енергії не усуває проблем энергообеспечения.

У цей час на багатьох країнах Миру (зокрема розвинених країн і які мають атомну енергію) дедалі більша увага приділяється поновлюваним джерелам енергії (ВДЕ), у своїй досліджуються можливості використання енергії Сонця, вітру, річок, припливів біопалива та інших. ВДЕ перебувають у природою природному стані, тому створюють екологічних проблем, і з своєї возобновляемости є невичерпними. Проте, застосування ВДЕ для енергопостачання різних об'єктів нині також у певної міри є проблематичным.

Так, декому ВДЕ характерно мінливість потужності у часі. Причому графік зміни потужності ВДЕ може збігатися з графіком потреби у енергії (проблема розбіжності). З іншого боку, на цей час капітальні видатки спорудження енергоустановок з урахуванням ВДЕ перевищують капітальні видатки енергоустановки на копалині паливі (проблема вартості). Є й ще менше значні проблеми, пов’язані переважно з конструкцією енергоустановок на ВИЭ.

Проте, ці проблеми є принципово неустранимыми, а породжені, з погляду, недостатньою розробкою питань використання ВДЕ. Розмаїття ВДЕ, сучасні досягнення науку й техніки у сфері електротехніки (включаючи акумулювання і підвищення к.п.д. электроприемников), і навіть безперервне зростання вартості традиційної енергії тлі зниження вартості енергоустановок на ВДЕ /18,20,39/ дає підстави очікувати успішне подолання основних проблем їх использования.

З огляду на високу рассредоточенность та духовна близькість ВДЕ до споживачів, а також підкреслив необхідність акумулювання енергії, особливо привабливим стає енергозабезпечення з їхньої основі невеликих объектов.

З викладеного, метою справжньої роботи є підставою розробка ефективну систему енергопостачання з урахуванням ВДЕ типовою фермерської усадьбы.

1. АНАЛІЗ ПОНОВЛЮВАНИХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ.

1.1. Сонячне излучение.

Однією з перспективних ВДЕ є сонячне випромінювання. Так, повна середня потужність сонячного випромінювання на Землю становить 1,2(1017 Вт, тобто. одну людину припадає близько 30 Мвт /18/.

Потужність сонячного випромінювання залежить від широти місцевості, часу року й діб. З іншого боку, потужність сонячного випромінювання, практично що досягає Землі (тобто. з відрахуванням втрат надходжень у атмосфері), залежить також від стану атмосфери (наявності хмар, туману, пилу й т. п.). Оскільки стан атмосфери залежить багатьох випадкових чинників, то добові і річні графіки надходження сонячної енергії мають складний характер. Графіки зміни у своїй можна двома величинами:

— детермінованою, функціонально що з часом діб, року й широтою местности,.

— випадкової, яка від стану атмосфери. Математичне вираз потужності у своїй має вид:

[pic], (1.1.1.) де: Sг — щільність потужності сонячного випромінювання, що досягає горизонтальній Землі Вт/м2,.

Sг (t, T, f) — функція щільності сонячного випромінювання на горизонтальну поверхню від часу діб, пори року, широти місцевості ,.

S (x) — втрати потужності сонячного випромінювання у атмосфері, Вт,.

F — горизонтальна проекція Землі, з якої вимірюється сонячне випромінювання, м2.

Sкг= Sг (t, T, f) називається відповідно до своєї сутністю космічним сонячним випромінюванням / 18 /.

Введемо поняття коефіцієнта прозрачности:

[pic],.

(1.1.2.).

З урахуванням (1.1.1.), получаем:

[pic].

(1.1.3.) де: [pic]- щільність втрат потужності сонячного випромінювання у атмосфері, Вт/м2.

Теоретично коефіцієнт прозорості може зміняться від 1 (втрати у атмосфері рівні нулю) до 0 (сонячне випромінювання повністю втрачається на атмосфері). Практично kпр у межах 0−0,8 .Це пов’язано з тим, що у цілком ясну погоду відбувається поглинання і відбиток сонячного випромінювання молекулами воздуха.

Запровадження коефіцієнта прозорості дозволяє записати [pic](1.1.1) наступного виде:

[pic], (1.1.4.).

Функція космічного сонячного випромінювання через свою суворої детерменированности добре вивчена і затабулирована /37/. На рис. 1.1.1 наведено графік функції Sг (T) — залежність щільності потужності космічного сонячного випромінювання від пори року для широти Ростовської области.

Але тут показаний графік добової енергії космічного сонячного випромінювання, побудований за даним /18/.

Зазначимо, що потужність сонячного випромінювання, падаючого на одиничну майданчик зорієнтовану якимось чином, залежить від орієнтації цієї майданчики. Для орієнтації одиничної майданчики введемо такі параметри (рис. 1.2): h — кут висоти Сонця над горизонтом,.

? — кут нахилу майданчики над горизонтом,.

? — азимутальний кут, тобто. кут відхилення проекції нормальний до майданчику від напрямку на сонячний полдень.

Відповідно до рис. 1.1.2. найбільша щільність потужності космічного сонячного випромінювання буде за збігу нормальний до майданчика та напрями на Сонце. Оскільки становище Сонця щодо Землі безупинно змінюється протягом року й діб, то тут для отримання максимально можливої щільності потужності сонячного випромінювання кути b і g повинні змінюватися відповідним чином, тобто. необхідно безупинне стеження Солнцем.

Проте, як показали численні роботи /18,24,27 /, у своїй сильно збільшується вартість сонячної установки, перевищуючи вартість прибавки потужності від спостереження. У цьому, для малопотужних сонячних установок найефективнішими є фіксовані сонячні приймачі (колектори) /18,27/.

Слід зазначити, що орієнтація фіксованого сонячного колектора не очевидна. Це такими причинами :

— щільність потужності сонячного випромінювання залежить від прозорості атмосфери (см.(1.1.4.)) ,.

— графік споживання потужності то, можливо зрушать протягом суток.

На рис. 1.1.3. наведено приклад щільності потужності сонячного випромінювання, реально падаючого на сонячний колектор. Тут припускається, що у ранковий час немає хмарності, а пообідні годинник з’являється хмарність. Якщо такі умови є статистично стійкими, то очевидно, що доцільно орієнтувати сонячний колектор не суворо на південь, але в південний схід, причому точніше її становище має визначатися спеціальними оптимизационными розрахунками .

Отже, для орієнтації сонячних колекторів необхідні статистичні даних про прозорості атмосфери або про реальних добових графіках вступників через атмосферу потоків сонячної энергии.

За сонячним випромінюванням стежать метеорологічні станції у межах державних програм метеорології, тому є досить статистичних даних про графіках надходження сонячної енергії .

Проаналізуємо, як і використовувати ці статистичні дані для створення сонячних энергоустановок.

Як зазначалося, для сонячних енергоустановок малої потужності найефективнішим видається фіксований сонячний колектор, і його орієнтація визначається статистичним графіком сонячного излучения.

Сонячне випромінювання залежить від часу діб, і року, й прозорості атмосфери, для орієнтації сонячного колектора необхідно мати відповідні середньостатистичні дані. У таблиці 1.1.1. наведено даних про статистичному розподілі щільності сонячного випромінювання, які можна використовуватимуться визначення становища коллектора.

За даними таблиці 1.1.1. визначається сума одержуваної сонячної енергії будь-яку період года.

Отже проведений аналіз показав, що сонячне випромінювання має досить енергії і є досить статистичних даних, і математичний апарат для проектування сонячних энергоустановок.

Таблиця 1.1.1.

Питома потужність сонячного випромінювання на горизонтальну поверхность.

|Часы |Потужність сонячного випромінювання, Вт/м2 | |діб | | | |Зима |Весна |Літо |Осінь | |5 |0 |15,5 |38,8 |0 | |6 |0 |50,4 |124,1 |11,6 | |7 |3,9 |112,4 |228,7 |46,5 | |8 |16,9 |190,0 |337,3 |100,8 | |9 |31,0 |263,6 |422,6 |155,1 | |10 |42,6 |314,0 |492,3 |193,8 | |11 |54,3 |337,3 |500,1 |221,0 | |12 |58,2 |325,6 |507,8 |217,1 | |13 |46,5 |279,1 |461,3 |182,2 | |14 |31,0 |232,6 |383,8 |155,1 | |15 |15,5 |174,5 |298,5 |100,8 | |16 |3,5 |96,9 |201,6 |42,6 | |17 |0 |42,6 |108,5 |7,8 | |18 |0 |11,6 |31,0 |0 | |19 |0 |0 |3,9 |0 |.

1.2.Энергия ветра.

Вітроенергетика з її сучасним технічним обладнанням є цілком сформованим напрямом енергетики. Приблизно з 1973 року, коли різко зросли нафтові ціни і нафтопродукти, енергія вітру дедалі частіше стала використовуватися розробки електроенергії у багатьох країнах Миру, особливо у Європі та /18 /. У, потім у Росії, вітроенергетика відстає від провідних капіталістичних країн, хоча географічне розташування нашої країни найбільш сприятливо від використання саме цього виду ВДЕ. Особливо справедливо це задля степових районів Росії, куди входить Ростовська область.

Сумарна кінетична енергія вітру Землі оцінюється величиною порядку 0,7(1021 Дж /18/. Однак велика частину цієї енергії виділяється над океанами. Проте, як зазначалось, над рівнинами, не покритими лісами, енергія вітру також досить висока. Крім того такий місцевості вітер відрізняється більшої сталістю, що особливо важливо задля роботи вітроенергетичних установок.

Потужність вітрового потоку (Sв) через одиничну майданчик (Fо) визначається по формуле:

[pic], (1.2.1.) де: Wв — кінетична енергія вітру, Дж, t — термін дії вітру, з, m — маса повітря, переміщену вітром через майданчик Fо під час t, кг, r — щільність повітря, кг/м, r=1,3 кг/м,.

V — швидкість вітру, м/с, k — коефіцієнт енергії вітру, кг/м, k=0,65 кг/м,.

Отже потужність вітру пропорційна його швидкістю третьої ступеня, й у оцінки цієї потужності достатньо лиш мати інформацію про швидкості ветра.

У Росії є метеорологічні служби, займаються реєстрацією швидкості вітру /39/, отже є досить достовірні статистичні даних про його швидкості. Однак цьому слід, що на метеостанціях швидкість вітру вимірюється в розквіті 10 м вище над поверхнею Землі у цій місцевості. Тому якщо вітроколесо перебуває в інший висоті, то швидкість вітру слід перелічити за такою емпіричну формулі /18/:

[pic],.

(1.2.2.) де: Vh — швидкість вітру в розквіті h, м/с,.

V — швидкість вітру за даними метеостанції, м/с, h — висота осі вітроколеса, м, b — емпіричний коэффициент.

Для відкритих місць параметр b=0,14 /19/. З статистичних метеорологічних даних /38 / визначено параметри енергії вітру у протягом року (табл.1.2.1.).

Таблиця 1.2.1.

Параметри енергії ветра.

|Месяц |Годинник |Можливість вітру зі швидкістю, м/с | | | |1 |4 |8 |12 |16 > |20 | |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 | |1 |1 |0,200 |0,471 |0,252 |0,067 |0,010 |0 | | |7 |0,196 |0,464 |0,288 |0,042 |0,010 |0 | | |13 |0,103 |0,484 |0,326 |0,077 |0,008 |0,002 | | |19 |0,186 |0,472 |0,278 |0,052 |0,012 |0 | |2 |1 |0,221 |0,425 |0,239 |0,075 |0,040 |0 | | |7 |0,198 |0,443 |0,248 |0,095 |0,016 |0 | | |13 |0,082 |0,414 |0,352 |0,117 |0,035 |0 | | |19 |0,200 |0,445 |0,220 |0,102 |0,033 |0 |.

Продовження табл. 1.2.1.

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 | |3 | 1| | 0,434| | | |0,006 | | | |0,226 | |0,198 |0,099 |0,037 |0,002 | | |7 |0,207 |0,444 |0,228 |0,102 |0,017 |0,012 | | |13 |0,057 |0,469 |0,285 |0,137 |0,040 |0,004 | |4 |19 |0,204 |0,476 |0,210 |0,070 |0,036 |0,006 | | |1 |0,215 |0,523 |0,181 |0,052 |0,023 |0 | | |7 |0,146 |0,525 |0,235 |0,077 |0,017 |0,006 | | |13 |0,065 |0,423 |0,337 |0,117 |0,052 |0,002 | | |19 |0,192 |0,546 |0,189 |0,048 |0,023 | | |5 |1 |0,347 |0,482 |0,147 |0,020 |0,002 |0,002 | | |7 |0,183 |0,584 |0,203 |0,028 |0,002 |0 | | |13 |0,066 |0,528 |0,290 |0,099 |0,016 |0,002 | | |19 |0,222 |0,608 |0,146 |0,022 |0,002 |0 | |6 |1 |0,390 |0,519 |0,081 |0,004 |0,006 |0 | | |7 |0,228 |0,584 |0,167 |0,019 |0,002 |0 | | |13 |0,088 |0,552 |0,290 |0,056 |0,012 |0,002 | | |19 |0,287 |0,562 |0,123 |0,025 |0,000 |0 | |7 |1 |0,436 |0,489 |0,068 |0,006 |0,002 |0 | | |7 |0,304 |0,570 |0,112 |0,014 |0,000 |0 | | |13 |0,090 |0,608 |0,243 |0,046 |0,013 |0 | | |19 |0,255 |0,600 |0,133 |0,008 |0,004 |0 | |8 |1 |0,408 |0,510 |0,072 |0,008 |0,002 |0 | | |7 |0,269 |0,626 |0,099 |0,006 |0,000 |0 | | |13 |0,108 |0,584 |0,260 |0,038 |0,008 |0,002 | | |19 |0,311 |0,607 |0,068 |0,012 |0,002 |0 | |9 |1 |0,387 |0,513 |0,090 |0,010 |0,000 |0 | | |7 |0,302 |0,559 |0,133 |0,004 |0,002 |0 | | |13 |0,110 |0,541 |0,282 |0,053 |0,014 |0 | | |19 |0,362 |0,565 |0,069 |0,004 |0,000 |0 | |10 |1 |0,339 |0,474 |0,154 |0,027 |0,004 |0,002 | | |7 |0,298 |0,529 |0,135 |0,032 |0,006 |0 | | |13 |0,087 |0,516 |0,285 |0,083 |0,025 |0,004 | | |19 |0,324 |0,501 |0,131 |0,034 |0,006 |0,004 | |11 |1 |0,208 |0,432 |0,243 |0,080 |0,027 |0,010 | | |7 |0,167 |0,478 |0,259 |0,078 |0,012 |0,006 | | |13 |0,067 |0,433 |0,333 |0,126 |0,031 |0,010 | | |19 |0,167 |0,468 |0,259 |0,069 |0,027 |0,010 |.

Продовження табл. 1.2.1.

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 | | |12 |1 |0,210 |0,431 |0,244 |0,088 |0,025 |0,002 | | |7 |0,214 |0,408 |0,262 |0,088 |0,024 |0,004 | | |13 |0,120 |0,446 |0,291 |0,111 |0,032 |0 | | |19 |0,196 |0,446 |0,248 |0,082 |0,026 |0,002 |.

З таблиці 1.2.1. видно, що ймовірні швидкості вітру рівні 4 — 12 м/с. За даними таблиці 1.2.1. визначено потужність вітру через одиничну майданчик Fо=1м, тобто. питома потужність вітру, і побудовано графіки (рис. 1.2.1.).Удельная потужність, у своїй, визначалася з урахуванням вероятностного характеру швидкості вітру за такою формулою / 18,43/:

[pic],.

(1.2.3.) де: St — питома потужність вітру під час t, Вт,.

Vi — i-тая швидкість вітру, м/с, pi (t) — ймовірність дії i-той швидкості вітру під час t. Для проектування електропостачання важливим параметром є тривалість штилю (V (1м/с). З таблиці 1.2.1. визначаємо, що ймовірність практичного штилю з нашого зоні становить 0,14 -0,30 в залежність від пори року, проте якомога більше які йдуть поспіль штилевых днів Ростовській області дорівнює чотирьом /39/.Это обставина треба враховувати під час проектування ветроэлектрических установок і визначення глибини акумулювання электроэнергии.

2. ВИБІР ВАРІАНТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

2.1. Графіки споживання электроэнергии.

Енергія, споживана сільській садибою, витрачається обігрів і приведення на дію різних электроприемников. Для обігріву у сільській місцевості традиційно використовується копалину тверде чи газоподібне паливо, рідше рідке паливо. Застосування цих цілей електроенергії скоріш є анахронізмом, ніж перспективним направлением.

Якщо з розгляду обігрів, інші споживачі є електричними і вимагають електроенергії. У цьому, для проектування електропостачання необхідно лиш мати інформацію про графіках енергоспоживання або зміну споживаної мощности.

У керівних вказівки з проектування електропостачання /36/ наведено даних про максимальної навантаженні на введення в сільський житловий дом, которая становить 1,5…7,5 кВт залежно від наявності газифікації місцевості і способу життя. Проте, даних про зміну навантаження протягом діб не наводиться. У той самий час, тому, що графіки надходження енергії від ВДЕ некеровані людиною, для вибору варіанта електропостачання треба зазначити графіки споживання электроэнергии.

Споживання електроенергії є випадкової величиною, й у отримання графіків рекомендується проводити відповідні виміру, накопичуючи статистичні дані. Проте, такий метод отримання графіків енергоспоживання є трудомістким, які вимагають значної частини можна побачити об'єктів й товарів тривалого часу спостережень. Так, щоб одержати графіка з надійністю 0,9 і за довірчому інтервалі 30% піддати спостереженням 622 сільські вдома /5/, причому всі повинно бути однотипними, а спостереження потрібно проводити протягом года.

Відомі інші методи отримання графіків енергоспоживання, наприклад метод експертної оцінки. Цей метод грунтується на опитуванні респондентів і дозволяє значно скоротити час отримання необхідної інформації. Однако, для отримання достовірних даних необхідно значну кількість об'єктів (т. е. експертів), що також затруднительно.

У АЧГАА розроблено методику отримання достовірних даних про графіках енергоспоживання від небагатьох експертів /41/. Цю методику полягає в правилі приведення однієї випадкової величини в іншу. Сутність цього правила залежить від следующем.

Нехай наведеній є випадкова величина Y, отже необхідно так змінити у1, у2…уm, щоб Y* «= X*, sy «= sx Y* », sy «- параметри розподілу наведеної випадкової величини Yу1, у2…уm.

Встановлено /$$$/, що i-тые значення доі після виконання пов’язані між собою соотношением:

[pic],.

(2.1.1.) де: [pic] - наведене i-тое значення Yi, k1, k2 — коефіцієнти приведения.

[pic],.

(2.1.2.).

[pic].

(2.1.3.).

Що б випадкову величину Y призвести до випадкової величині Х, має той самий закон распределения, но інші параметри розподілу, необхідно i-тые значення випадкової величини Y змінити за такою формулою (2.1.1), вычислив коефіцієнти приведення по формулам (2.1.2) і (2.1.3).

Відповідно до описаної методикою було опитано 7 експертів, власників сільських садиб із високим насиченістю електроустаткування, і отримані даних про часу роботи i-тых навантажень. Шляхом статистичної обробки цих даних отримані усереднені значення навантаження в i-тые періоди часу й параметри розподілу Р (і ?p (таблиця 2.1.1.).

Розраховані середньодобові значення параметрів розподілу навантаження в відповідність до РУМ-10 за такими формулам і подано в таблиці 2.1.2.

[pic],.

(2.1.4).

[pic],.

(2.1.5).

[pic],.

(2.1.6).

[pic],.

(2.1.7) де: [pic], sср — середні на добу параметри розподілу, Вт,.

[pic], sсрс — середні на добу параметри розподілу з урахуванням сезону, Вт.

По (2.1.4.) і (2.1.5.) розраховані коефіцієнти приведення (таблиця 2.1.2.) і приведені значення навантаження в і - тый період (таблиця 2.1.3.).

Таблиця 2.1.1.

Параметри розподілу графіка навантаження сільській садиби по експертним даним |Годинник діб |Значення навантаження, Вт | | |Зима |Весна |Літо |Осінь | |1 |2 |3 |4 |5 | |0 — 1 |133 |217 |164 |467 | |1 — 2 |50 |100 |64 |50 | |2 — 3 |50 |100 |50 |50 | |3 — 4 |50 |100 |84 |50 | |4 — 5 |80 |125 |110 |67 | |5 — 6 |180 |160 |110 |124 | |6 — 7 |230 |203 |159 |203 | |7 — 8 |357 |354 |278 |443 | |8 — 9 |944 |971 |1064 |864 | |9 — 10 |1307 |1371 |1278 |1207 | |10 — 11 |1307 |1257 |1207 |1250 | |11 — 12 |1121 |943 |893 |986 | |12 — 13 |536 |429 |436 |393 | |13 — 14 |707 |471 |421 |721 | |14 — 15 |936 |700 |650 |664 | |15 — 16 |1157 |1271 |507 |1143 | |16 — 17 |1179 |1264 |850 |1274 |.

Продовження табл. 2.1.1 |1 |2 |3 |4 |5 | |17 — 18 |724 |1264 |1200 |1200 | |18 — 19 |746 |1356 |911 |1278 | |19 — 20 |863 |1183 |1021 |1042 | |20 — 21 |673 |1173 |578 |967 | |21 — 22 |373 |949 |709 |596 | |22 — 23 |212 |549 |438 |328 | |23 — 24 |198 |246 |203 |192 |.

Таблиця 2.1.2.

Параметри розподілу навантаження за даними РУМ — 10.

|Сезон |Коефіцієнт сезону |Рср, Вт |Бср, Вт |к1 |К2 | |Зима |1 |1100 |535 |1,25 |365 | |Весна |0,8 |880 |535 |1,12 |98 | |Літо |0,7 |770 |375 |0,93 |251 | |Осінь |0,9 |990 |482 |1,08 |290 |.

Таблиця 2.1.3.

Параметри графіка навантаження, наведені до генеральної совокупности.

|Часы діб |Значення навантаження, Вт | | |Зима |Весна |Літо |Осінь | |1 |2 |3 |4 |5 | |0 — 1 |531 |341 |404 |794 | |1 — 2 |427 |210 |312 |344 | |2 — 3 |427 |210 |297 |344 | |3 — 4 |427 |210 |329 |344 | |4 — 5 |465 |238 |353 |362 | |5 — 6 |590 |272 |353 |424 | |6 — 7 |652 |325 |399 |499 |.

Продовження табл. 2.1.3.

|1 |2 |3 |4 |5 | |7 — 8 |811 |494 |510 |768 | |8 — 9 |1545 |1185 |1240 |1223 | |9 — 10 |1999 |1633 |1440 |1594 | |10 — 11 |1999 |1506 |1373 |1640 | |11 — 12 |1766 |1154 |1081 |1355 | |12 — 13 |1035 |578 |656 |714 | |13 — 14 |1249 |625 |642 |1069 | |14 — 15 |1535 |882 |856 |1007 | |15 — 16 |1811 |1521 |722 |1524 | |16 — 17 |1839 |1514 |1041 |1666 | |17 — 18 |1270 |1514 |1367 |1586 | |18 — 19 |1298 |1617 |1098 |1670 | |19 — 20 |1444 |1423 |1200 |1415 | |20 — 21 |1206 |1412 |788 |1334 | |22 — 23 |630 |713 |658 |644 | |23 — 24 |612 |384 |440 |497 |.

Як очевидно з таблиці 2.1.3., параметри розподілу наведеної навантаження збігаються з параметрами генеральної совокупности.

За даними таблиці 2.1.3. побудовано графіки навантажень на введення в сільську садибу (лист 4).

2.2. Вибір основного і допоміжного поновлюваного джерела энергии.

Поновлювальні джерела (вітер і Сонце) є некерованими людиною, тому треба прагне, щоб споживання електроенергії було зав’язано з її надходженням. Це є особливістю проектування електропостачання з урахуванням ВДЕ проти традиційним электроснабжением.

Оскільки навантаження садиби і потужність ВДЕ (вітру чи Сонця) є незалежними величинами, то узгодженість їх графіків оцінюється коефіцієнтом кореляції /5/, що визначається по формуле:

[pic],.

(2.2.1.) де: rxy — коефіцієнт кореляції випадкових величин X і Y, mxy — кореляційний момент випадкових величин Х і Y.

Кореляційний момент є математичним очікуванням твори відхилень випадкових величин Х, Y і обчислюється за такою формулою /5/:

[pic],.

(2.2.2.).

Як очевидно з формули (2.2.1.) і (2.2.2.) розрахунок коефіцієнтів кореляції є досить трудомісткою операцією, що вимагає масових обчислень. Тим паче, що коефіцієнти кореляції повинні обчислюватись для кожного сезону окремо. У цьому, визначення коефіцієнтів кореляції було реалізоване на ПЕОМ з урахуванням стандартного пакета програм Microsoft Excel. Результати підрахунків зведені в таблицю 2.2.1.

Таблиця 2.2.1.

Коефіцієнти корреляции.

|rxy|Сезон | | |Зима |Весна |Літо |Осінь | |rнв|0,66 |0,20 |0,44 |0,43 | | |0,59 |0,25 |0,41 |0,34 | |rнс| | | | |.

Тут: rнв — коефіцієнт кореляції між навантаженням і удільної потужністю вітру, rнс — коефіцієнт кореляції між навантаженням і щільністю сонячного излучения.

З розрахунків коефіцієнтів кореляції (табл. 2.2.1.) видно, що, влітку, і восени питома потужність вітру більш корелює з навантаженням на введення сільську садибу, ніж щільність сонячного випромінювання. Навесні навпаки, навантаження більш цілком узгоджується з сонячним випромінюванням, але коефіцієнт кореляції принизливий. З цього, у ролі основне джерело енергії приймається вітер. Позаяк у перебігу року спостерігаються штилевые дні, то енергію вітру необхідно дублювати. У цьому як допоміжне джерело приймається сонячне випромінювання. Однак легітимізувати пряме сонячне випромінювання також буває не щодня немає взагалі вночі. Це обумовлює необхідність акумулювання енергії на періоди одночасного відсутності ВДЕ вітру і Солнца.

Отже, для електропостачання сільській садиби приймаються такі джерела энергии:

— вітер (основне джерело),.

— сонячне випромінювання (допоміжний джерело),.

— акумулятори (резерв).

Функціональна схема електропостачання по обраному варіанту показано листку 5.

Електропостачання здійснюється так. Якщо присутній вітер, або від вітроколеса наводиться у обертання машина постійного струму (МПТ), заряжающая акумулятори, і генератор змінного струму (ГПТ). Якщо вітру немає або вітроколесо виключене при неприпустимо буревіях, то акумулятор живить МТП, яка обертає генератор. Сонячна енергія використовується для до зарядки аккумулятора.

2.3. Визначення потужності енергетичних установок.

Потужність вітроенергетичних установок є одним із найбільш важливих характеристик, визначальною надійність системи электроснабжения.

Потужність вітроенергетичної установки (В-установки) мусить бути достатньої для харчування электроприемников садиби і зарядки акумуляторів такий ємності, якої достатньо харчування электроприемников в штилевые дні (протягом чотирьох діб). Заодно слід враховувати, що під час штилю акумулятори можуть дозаряжаться від сонячної енергоустановки (Зустановки). Вочевидь що сумарна вартість У — установки, С-установки і акумуляторів мусить бути у своїй мінімальної. Отже, обгрунтування потужності енергетичних установок є оптимизационной завданням, яку можна сформулювати так — визначити потужність В-установки, Звстановлення і ємність акумуляторів, достатні для безперебійного електропостачання садиби і мають мінімальну вартість. У цьому завданню критерієм оптимальності є вартість, отже завдання формалізується наступним образом:

[pic], (2.3.1.).

Wв + Wс = 5Wо.

(2.3.2.).

Wа = Wв — Wо.

(2.3.3.) де: Y — цільова функция,.

Sв, Sс, Sа — вартість електроенергії, вироблюваної відповідно Уустановкою, С-установкой і аккумуляторами,.

Wв, Wс — електроенергія, вироблювана відповідно Уустановкою, і С-установкой кВт ч,.

Wаелектроенергія, яка накопичується в акумуляторі, кВт ч,.

Wодобове розрахункове споживання, кВт год. За даними п. 2.1. Wо=22,4 кВт ч.

Розкриємо функції вартостей електроенергії та проведемо необхідні обчислення у доларах США. Вартість електроенергії, вироблюваної Уустановкою, зростає зі збільшенням Wв нелінійно. Це випереджаючим зростанням матеріаломісткості і труднощі конструкції /18,20,22/.В загальному разі можна записати емпіричне выражение:

[pic]Sв (Wв) = kвWвxх.

(2.3.4.) де kв, x — емпіричні коэффициенты.

За даними /18/ електроенергія, вироблена В-установкой потужністю 1 кВ та терміном служби 20 років стоїть 0,5 $, потужністю 3 кВт стоїть 0,66 $. За термін їхньої служби буде вироблено электроэнергии:

Wв = tвNс.

(2.3.5.) де: tвчас на рік, ч,.

Nстермін їхньої служби, лет.

За даними п. 1.2. tв=6830 часов.

Підставивши ці дані орієнтовно можна записать:

[pic].

Після логарифмирования, получаем:

[pic].

Звідки: kв = 0,05, x = 1,2.

Отже, функцію вартість електроенергії, вироблюваної Уустановкою, можна наближено висловити формулой:

[pic], (2.3.6.).

Вартість електроенергії, вироблюваної С-установкой, має лінійну залежність, т. до. переважно визначається площею фотоелементів, пропорційної потужності установки. Отже, можна записать:

Sс (Wс) = sоWс, (2.3.7.) де: sо — вартість кВт години електроенергії, вироблюваної Зустановкою, дол/кВт ч.

За даними /18/ sо= 0,1дол/кВт ч.

Підставивши численые значення, имеем:

Sс= 0,1 Wс.

(2.3.8.).

Питома вартість акумуляторів зменшується з збільшенням їх ємності приблизно по гіперболічної залежності. Для практичних розрахунків у цьому випадку функцію вартість електроенергії, отдаваемой акумуляторами, можна сформулювати наступним образом:

Sа = kаWа-2,.

(2.3.9.) де: kа — коефіцієнт пропорциональности.

Для отримання чисельного значення скористаємося даними вартість акумулятора 6СТ- 75. Його вартість близько сорока доларів. З огляду на це имеем:

40 = kа (0,66)-2 kа = 40(0,66)-2 = 17,4.

Тут 0,66 — електроенергія, яка накопичується в аккумуляторе.

Отже, функція вартість електроенергії, накапливаемой в акумуляторах, має вид:

Sа = 17,4 Wа-2.

(2.3.10.).

Підставивши (2.3.6.), (2.3.8.) і (2.3.10.) в цільову функцію (2.3.1.), з урахуванням обмежень (2.3.2.) і (2.3.3.), получаем:

[pic].

Для визначення Wв, обращающей цільову функцію в min, проведемо відповідні обчислення /32/:

[pic], (2.3.11.).

Рівняння (2.3.11.) є трансцендентним, тому його прийняти рішення знаходимо графічно (рис. 2.3.1.).

Як очевидно з графіка, оптимальної буде В-установка потужністю 3 кВт.

Користуючись формулами (2.3.2.) і (2.3.3.), определяем:

[pic], (2.3.13.) де: t — час С-установки за розрахунковий період t = 12 ч.

Оскільки модуль сонячного колектора дорівнює 0,03 кВт, то принимаем.

27(0,03 = 0,81 (кВт).

Для розрахунку ємності акумуляторів скористаємося формулой:

[pic], (2.3.14.) де: Eаємність акумулятора, А ч,.

Uанапруга акумулятора, В.

[pic].

Приймаємо Еа = 10((6СТ-210) = 2100 А (ч.

Отже, параметри енергосистеми з урахуванням ВДЕ следующие:

Основне джерело В-установка, Рм= 3 кВт,.

Додатковий джерело С-установка, Рс= 0,72 кВт,.

Резерв, акумулятори 6СТ-75 Еа= 10*210 =2100 А (ч.

3. ОБГРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦИИ.

ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ.

3.1. Вибір типу вітроенергетичної установки.

Усі вітроенергетичні установки (В-установки) можна класифікувати так (лист 1).

До В-установкам із вертикальною віссю обертання ставляться установки карусельного типу. Найефективнішою їх з використання енергії вітру є В-установка типу ротора Савониуса, у якій вітер сприймається приблизно 2/3 робочої поверхні ветроколеса.

До переваг подібного типу В-установок относятся:

— простота конструкции,.

— непотрібен орієнтація по ветру,.

— декому конструкцій (наприклад, ротор Савониуса) досить значне поводить момент.

До вад относятся:

— низька швидкість обертання, трохи більше швидкості ветра,.

— значна залежність крутящего моменту від швидкості ветра.

Оскільки В-установки із вертикальною віссю обертання є тихохідними, то тут для приводу генератора потрібні редуктори з великим передаточным числом. З іншого боку, сильно виражена залежність їх крутящего моменту і швидкості обертання від швидкості вітру вимагають низки удосконалень, збільшують їх складність і вартість (маховик, штори зменшення потоку вітру тощо.). У цьому В-установки карусельного типу застосовуються, переважно, для водоподъема, де немає потрібно підтримки стабільної швидкості вращения.

Вітроенергетичні установки із горизонтальним віссю обертання, розташованої паралельно вітрі, називаються В-установками пропеллерного типу, і може бути тихохідними (із кількістю лопатей понад шість) і швидкохідними (із кількістю лопатей до шести). Тихохідні установки менш ефективні розробки електроенергії, т.к. необхідні редуктори з великим передаточным числом. Тому не рассматриваются.

Швидкохідні В-установки пропеллерного типу поділяються за способом розташування вітроколеса: за вежею (самоустанавливающиеся на вітер) і перед вежею (потребують устрою установки на вітер). Як устрою установки на вітер для малопотужних В-установок застосовується флюгер. Коли дивитися на В-установку як двигуна електрогенератора, то швидкохідні установки пропеллерного типу по порівнянню коїться з іншими мають такими преимуществами:

— висока швидкість обертання, що дозволяє застосовувати редуктор малим передаточным числом чи взагалі обходитися без редуктора,.

— найвищий к.п.д.,.

— найменш виражена залежність крутящего моменту від сили ветра,.

— можливість авторегулирования швидкості вращения.

До вад В-установок пропеллерного типу можна віднести більш складною конструкцією істотний гироскопический момент. Проте, сучасний стан техніки виготовлення В-установок пропеллерного типу дозволяє значно спростити розрахунки крила і применшити вплив гироскопического моменту /18,22 /.

З викладеного, для приводу електрогенератора приймається швидкохідна В-установка пропеллерного типу. Справедливість цього рішення підтверджується світовою практикою використання вітру для електропостачання /18/.

3.2. Обгрунтування і розрахунок ветроколеса.

Конструктивними параметрами вітроколеса є число лопатей, діаметр, профіль лопаті, кут защемления.

Від кількості лопатей вітроколеса залежить його номінальна швидкість обертання, коли він досягається максимальний к.п.д. /19,43,23/. Чим більше лопатей містить вітроколесо, то більше вписувалося його крутний номінальний момент, але з тих менший за нього ж номінальна швидкість обертання. Момент на валу генератора від вітроколеса визначається за такою формулою /21,46 /:

[pic],.

(3.2.1.) де: Мг — момент на валу генератора від вітроколеса, Нм,.

Мвт — момент на валу вітроколеса, Нм, nГН, nВН — номінальні обертів генератора і вітроколеса відповідно, об/мин.

Через те, що необхідно мати максимальний момент на валу генератора, а чи не вітроколеса, не можна без розрахунків стверджувати, що вітроколесо з велику кількість лопатей, отже, і з великим крутящим моментом, буде ефективніше, бо за цьому зменшується ставлення nГН/nВН.

Крутящие моменти ветроколес залежить від профілю лопаті, який вибирається з призначення і вітроустановки. Для В-установок малої і середній потужності, призводять у обертання електрогенератори, прийнятний профіль «Эсперо », і є довідкові дані про відносних моментах ветроколес з такою профілем лопатей /43/. Під відносним моментом мається на увазі ставлення моменту вітроколеса з конкретною кількістю лопатей на момент умовного вітроколеса із нескінченним кількістю лопатей, у якому крутний момент прийнято рівним одиниці /43/. З огляду на це, функція оптимізації матиме вид:

[pic].

(3.2.2.) де: Мг, Мв — відносні моменти, о.е.

Оскільки момент залежить від швидкості обертання вітроколеса, що у свою чергу залежить від швидкості вітру, то вводиться поняття «модуль вітроколеса «/18,43/, який равен:

[pic].

(3.2.3.) де: Z — модуль ветроколеса, о.е., w — кутова швидкість обертання вітроколеса, с-1,.

Rрадіус вітроколеса, м,.

Vв — швидкість вітру, м/с.

У таблиці 3.2.2. наведено відносні моменти на валу генераторів від ветроколес, що працюють у номінальних режимах.

Таблиця 3.2.1.

Відносні моменти, і модулі ветроколес з лопатями «Эсперо » .

|Параметры |Значення параметрів при м | | |2 |3 |4 |6 | |Vв, м/с |6,5 |6,5 |6,5 |6,5 | |Мопт, о.е. |0,09 |0,12 |0,14 |0,19 | |Zном, о.е. |5,0 |4,0 |3,5 |2,5 | |nВН, об./хв |310 |250 |220 |155 | |Ммах, о.е. |0,100 |0,135 |0,150 |0,195 | |Zмах, о.е. |4,40 |3,30 |3,00 |2,30 | |nВ МАХ, об/мин |275 |200 |185 |140 | |[pic], о.е. |1,11 |1,13 |1,07 |1,03 | |[pic], о.е. |1,14 |1,21 |1,16 |1,09 |.

Таблиця 3.2.2.

Моменти на валу генераторів від ветроколес.

|Число |Момент на валу генератора (о.е.*10−2) при n0, об./хв | |лопатей | | | |3000 |1500 |1000 |750 |600 |500 |375 |300 |250 | |2 |0,75 |1,5 |2,3 |3,0 |3,8 |4,5 |6,0 |7,5 |9,0 | |3 |0,80 |1,6 |2,4 |3,2 |4,0 |4,8 |6,4 |8,0 |9,6 | |4 |0,82 |1,6 |2,4 |3,2 |4,1 |4,9 |6,5 |8,2 |9,8 | |6 |0,79 |1,6 |2,4 |3,2 |4,0 |4,8 |6,3 |7,9 |9,5 |.

Як очевидно з таблиці 3.2.2., найбільш предпочтительными всім генераторів є вітроколеса із кількістю лопатей від 3 до 6. Та оскільки вітроколесо із трьома лопатями має (див. табл. 3.2.1.) найбільшої перевантажувальної здатністю (Ммах/Мопт) і найбільшим діапазоном робочих швидкостей (Zном/Zмах), то остаточно приймається вітроколесо із трьома лопатями. Оскільки номінальні обертів вітроколеса невеликі, то доцільно застосовувати генератори з великою кількістю пар полюсів р > 3.

Діаметр вітроколеса пов’язані з потужністю вітроенергетичної установки наступній формулою /18,43,45/:

[pic], (3.2.4.) де: hв, hп — к.п.д. вітроколеса і передачи,.

V/ - математичне очікування швидкості вітру у робочому діапазоні, м/сек. r — щільність повітря кг/м3, r = 1,36 кг/м3 / 21 /.

Для трехлопастного вітроколеса hв = 0,45 /43/. К.П.Д. передачі приймаємо ?п = 0,98 /21/. Розрахунок ведемо для генератора з nг = 500 об./хв. Робочий діапазон швидкостей вітру 4…16 м/с /38/.

І тому діапазону Vв = 6,5 м/с, iп = 1,5.

[pic](м).

Приймаємо D = 4,0 м.

Зовнішній вид запропонованої В-установки показаний листку 6.

4. КОНСТРУКЦІЯ СОНЯЧНІЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ.

Як зазначалося раніше (см. п. 1.1.) для малопотужних сонячних енергоустановок найефективнішим видається фіксований сонячний колектор. Оскільки фіксований колектор перестав бути що стежить пристроєм, його орієнтація грає особливо значної ролі в ефективності всієї установки. Вочевидь сонячний колектор має бути зорієнтований таким чином, щоб весь час її використання він отримував найбільшу сумарну енергію солнца.

Щільність сонячного випромінювання, що надходить на сонячний колектор, визначається за такою формулою /18,37/:

[pic], (4.1.1.) де: Sк — сумарна протягом року щільність сонячного випромінювання на колектор з параметрами орієнтації (і (, Вт/м2,.

Sпi — щільність сонячного випромінювання на перпендикулярну щодо нього майданчик за i-тый проміжок часу, Вт/м2,.

(і - середній кут сонця над обрієм в i-тый період, град,.

(сi — середній азимут сонця за i-тый період, град.

З огляду на, що метеорологічні станції мають найповнішу інформацію про щільності сонячного випромінювання на горизонтальну поверхню, висловимо Sп через Sг /37/:

[pic],.

(4.1.2.).

Тоді (4.1.1.) матиме вид:

[pic], (4.1.3.).

Як очевидно з (4.1.3.) сумарна річна щільність сонячного випромінювання фіксований колектор залежить від двох параметрів g і b.

Оптимальний значення кута g визначається з рівності /32/:

[pic], (4.1.4.).

Проведемо обчислення: [pic] [pic], (4.1.5.).

Скористаємося тригонометрическим тотожністю :

[pic], (4.1.6.).

Обозначив[pic], розділивши (4.1.5.) на [pic] і з урахуванням (4.1.6.), получим:

[pic], (4.1.7.).

Звідки определяем:

[pic], (4.1.8.).

Або провівши зворотний підстановку [pic], остаточно получаем:

[pic], (4.1.9.).

Як очевидно з (4.1.9.), оптимальний азимутный кут орієнтації сонячного колектора залежить від кута його нахилу до горизонту.

[pic], (4.1.10.).

Оптимальний кут (визначається за умови (= (опт з условия:

[pic],.

(4.1.11.).

Виконуємо вычисления:

[pic], (4.1.12.).

Через війну розрахунків отримані такі параметри орієнтації сонячного коллектора:

— азимутный кут повинен состовлять -12,5 град., тобто. сонячний колектор може бути повернуть на 12,5 град. на юго-восток,.

— кут нахилу до горизонтальній поверхні повинен состовлять 41,6 град.

Така орієнтація сонячного колектора пояснюється лише тим, що у Ростовській області загалом рік у першій половині дня більш ясна погода ніж у другій половині дня.

З огляду на, що Зерноград розташований на Захід селища Гігант на 4,5 градуси, приймаємо азимутальний кут сонячного колектора рівний 17 градусов.

5. РОЗРОБКА ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМЫ.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

5.1. Вибір електричних машин.

Машина постійного струму працює у двох режимах: генераторному і двигательном.

У режимі генератора МПТ мають забезпечувати лише зарядку АБ. Оскільки в В-установке передбачено підтримку швидкості обертання за зміни сили вітру, а режим зарядки АБ перестав бути жорстким (напруга зарядки можливо, у межах 13…20 У, а струм зарядки не більше 0,1…1,3 Iз.н./ 1 /, де Iз.н.- номінальний струм зарядки), то тут для цього можна застосувати МПТ з системою возбуждения.

У режимі двигуна необхідно, щоб обертів МПТ змінювалися як і менше, за зміни навантаження на валу, т.к. генератор змінного струму бажано крутити із постійною швидкістю. Для цього найбільше придатний МПТ паралельного порушення, що має залежність оборотів від часу опору чи струму якоря слабко выражена/2,26/.

Генератор змінного струму призначений для постачання електроенергією электроприемников сільській садиби, серед яких був споживачі і з активної навантаженням (електроосвітлення з лампами розжарювання, электрокамины, праски, інкубатори), і з активно-индуктивной навантаженням (пилососи, пральні машини, тілі радіоапаратура тощо.). Як ГПТ застосовується синхронний генератор, що забезпечує вироблення електроенергії досить високої якості незалежно від вигляді навантаження / 27 /.

Вибір електричних машин починаємо з ГПТ.

Максимальна еквівалентна потужність (Pэнаг) навантаження генератора дорівнює 1,1 кВт (зимовий період). Вибираємо генератор з умови / 21,46 /:

Ргн (Рэmax =1.1(кВт).

(5.2.1.) де Ргн — номінальна потужність генератора.

Приймаємо синхронний генератор СГВ-6/500У1, технічні характеристики якого следующие/30/:

Призначення — для вітроенергетичних установок,.

Рід струму — трифазний переменный,.

Частота струму — 50 Гц,.

Напруга номінальне — 400/230 В,.

Потужність номінальна — 2,0 кВт,.

Струм номінальний — 6,3 А,.

Обороти номінальні - 500 об/мин,.

К.П.Д. номінальний — 80/78,5%.

Коефіцієнт потужності номінальний — 0,8,.

Напруга збудника — 30 В,.

Маса — 85 кг,.

Вигляд кліматичного виконання — У1,.

Коефіцієнт спотворення синусоїди напруги — трохи більше 10%,.

Режим роботи — S1.

Потужність на валу ГПТ визначається по формуле/21,46/:

[pic],.

(5.2.2.) де: Рнагрiпотужність на валу генератора при i-той навантаженні, кВт, h — к.п.д. генератора при i-той нагрузке.

Еквівалентна потужність на валу генератора визначається по формуле:

[pic],.

(5.2.3.) де ti — тривалість дії i-той навантаження, ч.

Еквівалентна потужність на валу генератора ровна:

[pic], (кВт).

Вибираємо як МПТ машину 2ПБВ112SУ1 з такими технічними характеристиками /28/.

Призначення — двигун, і генератор,.

Напруга — 60 В,.

Струм: — двигуна — 36 А,.

— генератора — 28 А,.

Швидкість обертання — 500 об/мин,.

Мощность:

— двигуна — 2,2 кВт,.

— генератора — 1,7 квт,.

К.П.Д. — 80% ,.

Маса — 34,5 кг,.

Режим роботи — S1,.

Максимальний момент, при (1,1Uв) — 50 Нм.

Обрана машина постійного струму потребує перевірці лише у руховому режимі. У цьому слід проводити перевірку по нагріванню, і з статичної стійкості /46/. Перевірка по нагріванню ведеться за умові /46/:

[pic], (5.2.4.) де: Рн — номінальні втрати потужності на нагрівання, Вт,.

Рi — втрати потужності на нагрівання при i-той навантаженні, Вт.

[pic], (5.2.5.) де hi — К.П.Д. двигуна при i-той нагрузке.

К.П.Д. при i-той навантаженні визначається по формуле/46/:

[pic],.

(5.2.6.) де: [pic] a — ставлення постійних втрат до переменным.

Для двигунів постійного струму паралельного порушення a=1…1,5 /46/. Приймаємо a= 1.

[pic](Вт).

[pic](Вт).

Узятий двигун відбувається за допустимому нагріванню. На статичну стійкість двигун перевіряється за умовою /46/:

Мдв.мах (Мс.мах.

(5.2.7.) де: Мдв. мах, Мс. мах — максимальний момент двигуна і генератора відповідно, Нм.

Оскільки швидкості обертання двигуна і генератора рівні, то умова (5.2.7.) приймає вид:

[pic],.

(5.2.8.).

Рдв.mах=2600 Вт (зі збільшенням струму порушення на 10%).

[pic](Вт).

Отже, перевірка показала, що МПТ обрано правильно. Остаточно приймаємо машину постійного струму 2ПБВ112SУ1.

Таблиця 5.2.1.

Розрахунок втрат потужності на нагрев.

|Nуч |ti |Pi, Вт |Xi |hi |(1-hi)/h|DРi, Bт |DРi*ti | | | | | | |і | | | |1 |1 |531 |0,29 |0,68 |0,47 |249 |249 | |2 |3 |427 |0,24 |0,64 |0,56 |239 |717 | |3 |1 |465 |0,26 |0,66 |0,51 |237 |237 | |4 |1 |590 |0,33 |0,70 |0,42 |247 |247 | |5 |1 |652 |0,36 |0,71 |0,40 |260 |260 | |6 |1 |811 |0,45 |0,75 |0,33 |267 |267 | |7 |1 |1545 |0,85 |0,80 |0,25 |386 |386 | |8 |2 |1999 |1,11 |0,80 |0,25 |500 |1000 | |9 |1 |1766 |0,98 |0,80 |0,25 |441 |441 | |10 |1 |1035 |0,57 |0,77 |0,30 |310 |310 | |11 |1 |1249 |0,69 |0,79 |0,26 |324 |324 | |12 |1 |1535 |0,85 |0,80 |0,25 |383 |383 | |13 |1 |1811 |1,00 |0,80 |0,25 |452 |452 | |14 |1 |1839 |1,02 |0,80 |0,25 |459 |459 | |15 |1 |1270 |0,70 |0,79 |0,26 |330 |330 | |16 |1 |1298 |0,72 |0,79 |0,26 |337 |337 | |17 |1 |1444 |0,80 |0,80 |0,25 |361 |361 | |18 |1 |1206 |0,67 |0,79 |0,26 |313 |313 | |19 |1 |831 |0,46 |0,75 |0,33 |274 |274 | |20 |1 |630 |0,35 |0,-0 |0,42 |264 |264 | |21 |1 |612 |0,34 |0,70 |0,42 |257 |257 |.

5.2.Разработка принципової схеми электроснабжения.

Блок-схема системи електропостачання представлена листку 5. Система працює так. За наявності вітру працює В-установка, яка через муфту обертає МПТ і ГПТ. МПТ працює як генератор, який заряджає АБ через комутатор режимів КР. ГПТ подає напруга на навантаження. С-установка через комутатор режимів КР теж підсилює зарядку АБ.

За відсутності вітру або за буревіях В-установка зупиняється і з допомогою муфти від'єднується від МПТ і ГПТ. АБ через КР подає харчування на МПТ, яка працює як двигун, поводить ГПТ. Отже ГПТ в відсутності вітру обертається від МПТ, отримує електроенергію від АБ. Оскільки МПТ споживає струм, перевищує струм від С-установки, то одночасна подзарядка АБ та його розрядка на МПТ неприпустима. І тому у системі передбачено КР, який підключає до С-установке тільки п’яту частину АБ, не задіяною на МПТ, і є задля збереження обертання МПТ як генератора і двигателя.

Відповідна блок-схеме принципова схема приведенна листку 5. Схема працює наступним образом.

При обертанні під впливом вітру вітроколеса перемикач SAI перебуває у становищі 1(генераторное).В цьому випадку GB2(машина постійного струму) працює у режимі генератора і крізь діодний міст VDI… VD6 заряджає ½ акумуляторних батарей (например GB3). У обертання від вітроколеса наводиться і GB1 (генератор змінного струму), який подає напруга до потребителям.

При зупинці вітроколеса, перемикач SA1 перетворюється на становище 2(двигательное) і крізь діодний міст VD1… VD6 напруга з акумуляторних батарей GB3 подається на GB2, що пройшов цього разі працює у руховому режимі обертає GB1 замість ветроколеса.

У схемою предусмотрены:

— сигналізація напруги на навантаженні й у ланцюгах управління (HL1, HL2),.

— захист силовий ланцюга (QF1, QF2),.

— від'єднання електричних машин для ремонтних потреб (QS1).

5.3. Вибір апаратури управління і защиты.

Автоматичний вимикач QF1 (див. рис. 5.2.2.) призначений для захисного відключення генератора змінного струму GB1 при короткому замиканні у ланцюзі навантаження і вибирається з умов /21,46/:

Uан (Uн,.

Iан (Iр.mах,.

(5.3.1.).

Iа.откл (Iк (3). де: Uан, Uн — номінальне напруга автоматичного вимикача і мережі відповідно, В,.

Iан, Iр. mах — відповідно номінальний струм автоматичного вимикача і максимальний робочий струм у мережі, А,.

Iа.откл — максимальне значення струму короткого замикання, яке автомат здатний відключити, залишаючись в працездатному становищі, А,.

Iк (3) — найбільший струм трифазного короткого замикання А.

Струм трифазного короткого замикання при харчуванні від автономної електростанції визначається за такою формулою /21/:

[pic], (5.3.2.) де: [pic]- чинне значення періодичної складової струму К.З. перший період, А, kу — ударний коэффициент.

[pic], (5.3.3.) де: Uн — номінальне лінійне напруга мережі, В,.

Zг — повне опір ланцюга до точки К.З., (опір генератора), Ом. Zг = 4,6 Ом.

[pic],.

(5.3.4.) де: t — час загасання струму К.З., с. Приймаємо t = 0,05 с.

Та — стала часу загасання, з. Принимаем.

Та = 0,1с.

[pic].

Приймаємо, що навантаження розподілено по фазам рівномірно. Тоді розрахунковий максимальний струм равен:

[pic],.

(5.3.5) де: cosfнагр — коефіцієнт потужності нагрузки.

Приймаємо /37/ cosfнагр = 0,9.

[pic].

Приймаємо автоматичний вимикач А3114 (листку 5 QF1) Uн= =500 В, Iан=100А, Iэр = 20 А.

Автоматичний вимикач QF2 захищає GB2 від перевантаження (наприклад при заклинивании GB1) і акумулятори і МПТ від короткі замикання. Тому вибираємо автоматичний вимикач з комбинированым расцепителем по умовам /21,46/:

Uан (Uн.

Iан (Iр mах.

Iу (1,25Iр.mах.

Iм ср (1,25Iпуск де: Iу — струм уставки расцепителя, А,.

Iм порівн — струм відсічення расцепителя, А,.

Iпуск — пускової струм МПТ, А.

Iпуск =225 А.

Iу (1,25 36 = 45 А,.

Iм порівн (1,25 225 = 281 А.

Приймаємо автоматичний вимикач А3113 Iн = 100 А, Струм уставки расцепителя Iу = 50 А, Струм відсічення Iм порівн = 4Iн = 400 А.

Вибираємо апаратуру управління /30,31/ виходячи з її призначення і коммутируемых струмів (таблиця 5.3.1.).

Таблиця 5.3.1.

Апаратура управления.

|Обозначение|Наименование |Параметри |У | |VD1,VD6 |Діод |IIном = 100А |6 | | | |Uном = 400 В | | |SА1 |Перемикач |Iном = 100А |1 | |SA2 |Перемикач |Iном = 100А |1 |.

[pic],.

(5.3.8.).

6. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ МОНТАЖЕ І ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕНЕРГОУСТАНОВОК НА ВДЕ 6.1.Опасности, пов’язані з монтажем і експлуатацією енергоустановок на ВИЭ.

Монтаж вітроенергетичної установки створює небезпеку, характерні під час спорудження висотних щоглових пристроїв. У цьому необхідно остерігатися падіння самої щогли і тяжких предметів. При монтажі сонячних колекторів також можливі їх падения.

Змонтована вітроенергетичну установка піддається вітровим навантажень, тому є велика небезпека її опрокидывания.

З іншого боку енергоустановка є енергетичний вузол, до складу якого трифазний генератор змінного струму з четырехпводной електричної мережею, машину постійного струму, батарею коммутируемых акумуляторів ємністю більш 3000 А (ч. Така сукупність електроустаткування створює природні небезпеки поразки електричним струмом і небезпечних в пожежному відношенні ситуацій /7.8.9/.

Висока ємність акумуляторних батарей створює, ще, небезпека вибуху водню при зарядку і розрядці, отруєння парами водню і сірчаної кислоти, небезпека кислотних опіків /10.11/.

6.2. Монтаж энергоустановок.

Ветроустановка проводить землі двома призматичних підставках в горизонтальному становищі. Поворотна майданчик В-колеса фіксується. Установку щогли з В-колесом і електричними машинами виробляється з допомогою автокрана зі стропальщиками /20/. На щоглі обладнуються анкерные петлі і сходові металеві сходинки. При підйомі троса стропилятся за анкерные петлі. Після підйому щогли і установки в фундамент, вона фіксується шістьма розтяжками, закріпленими по три в розквіті 2/5 і 2/3 від висоти щогли. Кути розтяжок з віссю щогли повинні состовлять 40 градусів для нижнього ярусу і 30 градусів для верхнього ярусу, розтяжки би мало бути розведені на 120 градусів між собою кожному ярусі і 60 градусів між ярусами.

Після установки щогли в вертикальне ситуацію і її фіксації, вона звільняється з монтажних строп і сполучається з контуром заземления.

Оскільки прийнята чотирьох дротова трифазна мережу, то нейтраль синхронного генератора глухо заземляется /12,33/.

Після монтажу проводяться такі вимірювання, і випробування /33,34/.

Генератор змінного струму має відповідати ГОСТ 12.2.007.1−75 /13/. Відповідно до ПУЭ перед його експлуатацією потрібно виконати такі мероприятия/35,34/.

Вимірювання опору ізоляції. Опір ізоляції має быть:

— обмотки статора щонайменше 0,5 МОм, обмірюване за нормальної температури 10…30 оС мегаомметром з напругою 1 кВ,.

— обмотки ротора щонайменше 0,5 МОм, обмірюване за ті самі умовах, або мегаомметром з напругою 500 У. Оскільки ротор не явно полярний. Допускається введення в експлуатацію генератора, має опір ротора 0,2 МОм за нормальної температури 20 оС,.

— збудника щонайменше 1 МОм, обмірюване мегаомметром з напругою 1000 В.

Вимірювання опору постійному току.

Опір статорных обмоток різних фаз на повинен відрізнятися друг від друга більш, ніж 5%, а роторній більш, ніж 2% від заводських данных.

Перевірка випускний документації. Перевіряються позначки про випробування підвищеним напругою, випробуваннях на гомін лісу і вибрацию.

Машина постійного струму має відповідати ГОСТ 12.2.007.1−75 /13/. Відповідно до ПУЭ потрібно проводити такі виміру /33/.

Опір ізоляції (виробляється мегаомметром на напруга 1000 У) має бути між обмотками і «кожної обмотки щодо корпусу не менш 0,5 МОм за нормальної температури 10…30 оС.

Опір обмотки порушення постійному току на повинен відрізнятиметься від заводських даних більш, ніж 2%.

Опір обмотки якоря постійному току між коллекторными пластинами на повинен вирізняються друг від друга більш, ніж 10%.

Пускорегулирующая і захисна апаратура має відповідати ГОСТ 12.2.007.6−75 /14/. Опір ізоляції вторинних ланцюгів з усіма приєднаними, але з включеними під напруга, приладами має бути щонайменше 1 МОм обмірюване мегаомметром на напруга 0,5−1,0 кВ /34/.

Сонячні колектори повинні відповідати ГОСТ 12.2.006−83, і ГОСТ 12.2.007.11 /15,16/. Опір постійному току у протилежному напрямі має вирізняються від заводських даних трохи більше, ніж 10%, а окремих колекторів друг від друга трохи більше, ніж 5%.

Акумуляторні батареї повинні відповідати ГОСТ 12.2.007.12−75. Перед експлуатацією слід провести такі виміру /17/.

Вимірювання щільності електроліту. Щільність електроліту (з огляду на те, що акумулятори працюють у стаціонарному режимі) мусить бути 1,24…1,25 г/см.

Вимірювання температури електроліту. Температура електроліту мусить бути не вище 40 оС.

Вимірювання напруги холостого ходу з кожної банку (проводиться нагрузочной виделкою з виключеними резисторами). Напруга має бути 2,2…2,3 В.

Вимірювання напруги під стартерной навантаженням (проводиться нагрузочной виделкою з увімкненими резисторами). Напруга має не меншим 1,7 В.

Заземляющее пристрій перевіряється відповідно до ПУЭ /34/ і ПТЭ і ПТБ /33/.

Перевірка включает:

— огляд видимих частин заземляющего устрою (ЗУ), повинно бути видимих обривів, надійність зварювання перевіряють ударом молотка,.

— перевірка опору ланцюга фаза-нуль в нагрузочной мережі. Розрахунковий струм однофазного короткого замикання може бути щонайменше 28 Хіба відповідає Iк.з.(1) (1,4 Iэ.р.,.

— перевірка опору ЗУ, опір має не більше 4 Ом, опір заземляющих провідників має не більше 0,5 Ом.

Електричні машини, шафу управління і сонячні колектори повинні відповідати класу 01 чи 1 по ГОСТ 12.2.007−75 /18/.

6.3. Експлуатація энергоустановок.

Експлуатація енергоустановок виробляється у відповідність до ПТЭ і ПТБ /34/. У цьому проводяться такі періодичні мероприятия:

— вимір опору ізоляції (1 разів у 4 месяца),.

— вимір опору ЗУ (1 разів у 3 месяца),.

— вимір щільності і температури електроліту (1 разів у 6 месяцев),.

— вимір напруги акумуляторів на холостому ходу і за стартерной навантаженні (1 разів у 6 месяцев),.

— вимір напруги сонячного колектора (1 разів у 6 місяців при ясною погоде).

Усі виміру виробляються при відключених ГПТ і МПТ і остановленом і застопоренном Вколесе. З іншого боку перевіряється напруга на клемах МПТ, яка працює генераторному режимі, і непередбачуване напруження на клемах ГПТ при відключеною навантаженні. Виміри проводяться 1 разів у 6 месяцев.

Вимірювання проводяться обслуговуючої організацією чи користувачем. У цьому разі він має отримати третю групу допуску по електробезпеки, чого він має надати медичну довідку про відсутності протипоказань, вказаних у документі «Перелік медичних протипоказань до допускам працювати трудящих з метою попередження захворювань, нещасних випадків та безпеки праці в певних видів робіт «/34/. Користувач має не до 18-ти років і періодично проходити перевірку знань по ПТЭ І ПТБ у відповідній комісії. При видачі посвідчення на право допуску, повинен бути ознайомлений із правилами періодичної перевірки і попереджений про конкретні строки її проведения.

При відхиленнях вимірюваних величин від значень, вказаних у п. 6.2., користувач повинен припинити експлуатацію енергоустановки й повідомити обслуговуючої организации.

У процесі експлуатації має проводитися 1 разів у чотири місяці поточний ремонт енергоустановок, виконуваному обслуговуючої організацією. Як обслуговуючої організації може бути електротехнічна служба хозяйства.

6.4. Захисні кошти й кошти надання першої помощи.

Для захисту електроустаткування від аварійних режимів роботи застосовуються автоматичний вимикач А3114 (захист генератора змінного струму від К.З.), автоматичний вимикач А3113 (захист машини постійного струму від перевантаження і К.З., защита акумуляторів від К.З.), запобіжник Iв =1,5 А (захист вторинних ланцюгів управління від К.З.).

Для захисту людини від поразки електричним струмом застосовується заземляющее пристрій разом із вищезгаданими автоматичними выключателями.

Для захисту енергоустановки від поразки блискавкою застосовується молниезащита, навіщо металева щогла вітроустановки і металевий каркас сонячної установки сполучається з контуром заземления.

На виконання контрольних вимірів і обслуговування енергоустановок використовуються такі кошти й пристосування: ареометр з гумової грушею, нагрузочная виделка з ізолюючої рукояткою, респіратор, термометр зі шкалою (0−50 оС), монтажний пояс, электроинструмент (викрутка, пассатижи) з ізолюючими рукоятками, мегаомметр, харчова сода і його 10% розчин, пісок, вогнегасник, аптечка з установленою МОЗом набором медикаментов.

Драбина на щоглі Уустановки має починатися в розквіті щонайменше 1,5 м, приставна драбина повинна замикатися в окремому приміщенні, що відверне влезание дітей на мачту.

Акумулятори має перебувати в окремому приміщенні, пофарбованому зсередини кислотостойкой фарбою і що має вытяжную шахту.

Зазначені заходи забезпечать безпечну експлуатацію енергоустановок з урахуванням відновлювальних джерел энергии.

7. ЕКОНОМІЧНА ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ РАБОТЫ.

Економічний розрахунок ведеться для двадцятирічного періоду — проектованого терміну служби енергоустановок. Капітальні вкладення по проектованого варіанту визначаються за такою формулою / 26 /:

Кн = Св + Сс + Са + Соб + См,.

(7.1.).

де: Св, Сс6 Са — вартість вітроустановки, сонячної встановлення і акумуляторних батарей відповідно, руб.,.

Соб — вартість електроустаткування, руб.,.

Див — вартість монтажу, руб.

Вартість вітроустановки з монтажем визначається за такою формулою /18/:

Св = Кб (1000(Nв = 30(1000(3 = 90 000 (руб.).

Тут: Кб — курс долара США, руб.,.

Nв — потужність вітроустановки, кВт.

Вартість сонячної установки з монтажем визначається за такою формулою /18/:

Сс = Кд (4(Nс = 30(4(720 =88 400 (руб.).

Тут: Nс — потужність сонячної установки, Вт.

Вартість акумуляторів дорівнює /35/:

Са = ц (n = 480(15 = 7200 (руб.).

Тут: ц — ціна акумулятора 6СТ — 210, крб., n — кількість аккумуляторов.

Вартість електроустаткування та її монтажу приведено в таблиці 7.1. за даними /35/.

Капітальні вкладення по проектованого варіанту равны:

Кн = 90 000 + 88 400 +7200 + 1877 + 94 = 185 894 (руб.).

Капітальні вкладення за базовим варіанту (електропостачання від електромережі) визначаються по формуле:

КБ = Стп + Слэп + Сву,.

(7.2.) де: Стп, Слэп — вартість трансформаторній підстанції і ЛЕП відповідно, яка припадає однією садибу, руб.,.

Сву — вартість вступного устрою, включаючи лічильник електроенергії, руб.

Таблиця 7.1.

Вартість електроустаткування та її монтажа.

|Наименование |Ціна, |Кол-во|Стоимость, |Вартість | | |крб. | |крб. |монтажу, | | | | | |.крб. | |1.Автоматический вимикач |350,0 |1 |350,0 |17,5 | |А3113 | | | | | |2.Автоматический вимикач |350,0 |1 |350,0 |17,5 | |А3114 | | | | | |РАЗОМ: | | |700,0 |36,0 |.

Вартість трансформаторній підстанції з монтажем визначається по формуле:

[pic](руб.).

Тут: ЦТ, ЦР.У. — ціна силового трансформатора і розподільного устрою, руб.,.

КМ — коефіцієнт монтажа,.

Вартість ЛЕП, що припадає однією садибу, можна визначити по формуле:

СЛЭП = КМ (ЦОП (NО + ЦПР (LО) (7.3.) де: Цоп, Цпр — ціна однієї опори разом і самого км. дроти, руб.,.

No, Lo — відповідно кількість опор й довжину дротів, що припадають однією усадьбу.

Приймаємо, що у одну садибу приходится:

— опор ВЛ-10 кВ — 10 шт,.

— опор ВЛ-0,4 кВ — 1 шт,.

Тоді однією садибу доводиться провода:

LО 10 = 10(LПР 10(3 = 10(60(3 =1800 (м),.

LО 0,4 = 1(LПР 0,4(4 = 1(40(4 =160 (м).

Тут: Lo 10, Lo 0,4 — довжина дроти для ВЛ-10 і ВЛ-0,4 відповідно, м,.

Lпр — довжина прольоту, м.

Приймаємо провода:

— для ВЛ-10 АС-50.

— для ВЛ-0,4 АС-35.

Ціна однієї опори разом ровна:

ЦОП 10 = Цст 10 + 3Циз + Цтр = 616,045+3*3,0+95,651 = 720,696 (руб.).

Цоп 0,4 = Цст 0,4 + 4Циз + Цтр = 515,333+4*3,0+115,889 = 623,222 (руб.).

Тут: Цст, Циз, Цтр — відповідно ціна стійки, ізолятора і траверси, руб.

Ціна провода:

Ц ас50 = 2136,4 руб./км.

Ц ас35 = 3123,6 руб./км.

Вартість лінії електропередач однією садибу у разі буде ровна:

Слэп = 2,0((1720*10 + 2136*1,8 + 643*1 + 3123* 0,16) =44 375 (руб.).

Вартість вступного устрою визначається по формуле:

Сву = (Цоп + Ц а16(0,02 + Цсч) (Км = (1643+ 4127(0,02 +200) (2,0 =.

=1925 (руб.).

Капітальні вкладення за базовим варіанту равны:

Кб = 43 780 +44 375 + 1925 = 90 000 (руб.).

Експлуатаційні витрати з проектованого варіанту рівні затратам на проведення ТР сторонньої організацією, і може визначити за такою формулою /40/:

Ін = Цтр (Nтр, (7.4.).

де: Цтр — ціна одного умовного ТР, руб.,.

Nтр — кількість ТР за розрахунковий термін їхньої служби. Кількість ремонтних впливів визначається за методикою /40/, з одного ремонту в год:

Nтр = 36 у.е.р.

Експлуатаційні витрати з проектованого варіанту ровны:

Ін = 56,0(36 = 2016 (руб.).

Експлуатаційні витрати з базовому варіанту визначаються витратами на електроенергію, і витратами поточний ремонт вступних пристроїв /40/:

Вб = Цтр*Nтр + Цто*Nто + Еге (7.5.) де: Еге — видатки електроенергію, руб.

За розрахунковий період (20 років) споживання становитиме (див. п. 2.1.):

Wэ = 163 812 кВт (ч.

За ціни електроенергії 0,45 крб. за 1 кВт (час (для сільській місцевості) видатки її придбання будуть ровны:

Еге = Цэ (Wэ = 0,45(163 812 = 73 715 (руб.).

Кількість умовних ремонтів вступного устрою за розрахунковий період дорівнюватиме /40/:

Nтр = 1,5(Nто = 109 у.е. р.

Витрати на ТЕ і ТР дорівнюватимуть /27,41/:

Зто = Цто (Nто = 4,48(109 = 488 (руб.).

Зтр = Цтр (Nтр = 56,0(1,5 = 84 (руб.).

Експлуатаційні витрати будуть равны:

Вб = 84 + 488 + 73 715 = 74 287 (руб.).

Наведені витрати протягом року составляют:

ZОБЩ = 0,15КН + ІН = 0,15*43 270 + 101 = 6592 (руб.).

ZОБЩ = 0,15Кб + Вб = 0,15*90 000 + 3700 = 17 200 (руб.).

Собівартість електроенергії составляет:

— у новій варианту:

[pic] (руб.).

— за базовим варианту:

[pic] (руб.).

Результати підрахунків зведені в таблицю 7.2.

Таблиця 7.2.

Результати економічних розрахунків | | |Проектований | |Показники |Базовий варіант |Варіант | |1.Капитальные вкладення, крб. |90 000 |43 270 | |2.Эксплуатационные витрати, |3700 |101 | |крб. | | | |зокрема. оплата електроенергії |2186 |- | |3.Стоимость електроенергії | | | |руб./кВт (час. |2,00 |0,80 | |4. Економічний ефект, крб. |- |3600 | |5. Коефіцієнт ефективності |- |0,1 | |капітальних вкладень | | |.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Подальший розвиток традиційної електроенергетики зіштовхнулося із низкою проблем, основними у тому числі являются:

— екологічна загроза человечеству,.

— швидке виснаження запасів викопного топлива,.

— значне зростання ціни електроенергію (для России).

У цьому, найперспективнішим напрямом в електроенергетиці може бути застосування відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), що підтверджено світової практикой.

У даний запропоноване технічне рішення використання ВДЕ для електропостачання сільській садиби. У процесі вироблення отримані такі науково-практичні результаты:

— обгрунтована і поліпшено конструкція вітроенергетичної і сонячної установок,.

— розроблена електрична схема управління електропостачанням на основі ВИЭ,.

— вирішені деякі економічні завдання й завдання безпеки жизнедеятельности.

За результатами роботи можна зробити такі выводы.

1. У Ростовській області найперспективніші з відомих ВДЕ вітер і солнце.

2.Для надійного автономного електропостачання сільській садиби з еквівалентній навантаженням P= 2,1 кВт найдоцільніше з економічної погляду комплексне використання вітроустановки, сонячної установки і акумуляторного резерву у поєднанні 3,0 кВт, 0,72кВт і 3150 А (часов соответственно.

3.Подтверждена ефективність спрямування ветрогенераторов трехлопастного ветроколеса.

4. Максимальна ефективність фіксованого сонячного колектора в районі р. Зернограда характеризується азимутальном вугіллі і вугіллі нахилу до обрію 42 градуса.

5. Для системи автономного електропостачання сільській садиби з урахуванням ВДЕ пропонується використовувати синхронний генератор СГВ-6/500У1 і машину постійного струму 2ПБВ112SУ1.

7. Вартість електроенергії вироблюваної ВДЕ, становить для споживача 0,80 руб/кВт (ч.

1. Акумуляторні батареї. Експлуатація, технічне обслуговування може й ремонт. / НИИАТ, — М., Транспорт, 1970.

2. Андріанов У. М. Електричні машини та апарати. — М., Колос,.

1971.

3. Атлас Ростовській області. /РГУ, Гол. упр. геодезії і картографії. ;

М., 1973.

4. Асинхронні двигуни серії 4А. Довідник/ А7Э7 Кравчик та інших. ;

М., Энергоиздат, 1988.

5. Гмурман У. Є. Теорія ймовірностей і математична статистика. ;

М., Вищу школу, 1977.

6. ГОСТ 12.1.013 — 78. ССБТ. Будівництво. Электробезопасность.

Загальні требования.

7. ГОСТ 12.1.018 — 86. ССБТ Статична электричество.

Искробезопасность. Загальні требования.

8. ГОСТ 12.1.019 — 79. ССБТ Электробезопасность. Загальні требования.

9. ГОСТ 12.1.010 — 76. ССБТ Взрывобезопасность. Загальні вимоги. (СТ.

РЕВ 3617 — 81).

10. ГОСТ 12.1.007 — 76 ССБТ. Шкідливі речовини. Класифікація. Загальні вимоги безопасности.

11. ГОСТ 12.1.030 — 81. ССБТ Электрообезопасность. Захисний заземлення, зануление.

12. ГОСТ 12.2. 007.1 — 75. ССБТ. Машини електричні вращающиеся.

Вимоги безопасности.

13. ГОСТ 12.2. 007.7 — 75. ССБТ. Устрою управління комплектні на напруга до 1000 У. Вимоги безопасности.

14. ГОСТ 12.2. 006 — 83. ССБТ. Апаратура радіоелектронна бытовая.

Загальні вимоги безопасности.

15. ГОСТ 12.2.007.11 — 83. ССБТ. Перетворювачі енергії - статичні силові. Вимоги безопасности.

16. ГОСТ 12.2. 007.12 — 75. ССБТ. Джерела струму хімічні. Вимоги безопасности.

17. ГОСТ 12.2. 007 — 75.ССБТ. Вироби електротехнічні. Загальні вимоги безопасности.

18. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Поновлювальні джерела (Пер. з анг.). — М., Энергоатомиздат, 1990.

19. Драгилев У. А., Рязанцев М. І. Будівництво розподільних електромереж. Довідник электролинейщика. — Тула, Приокское книжкове видавництво, 1970.

20. Пилюгіна В.В., Гурьянов В. А. Застосування сонячної і вітрової енергії у сільському хозяйстве. Обзорная инф.-М.: ВАСГНІЛ, 1981.

21. Каганів І. Л. Курсове і дипломне проектування. — М., Колос,.

1980.

22. Кажинский Б., Перли З. Вітроелектростанції. — М., ДТСААФ, 1966.

23. Корабльов А. Д. Економія енергоресурсів сільському господарстві. — М.,.

Агропромиздат, 1988.

24. Костенко М. П. Питровский Л. М. Електричні машини. Ч.1.

Машини постійного струму. Трансформатори. — Л., Енергія, 1973.

25. Костенко М. П. Піотровський Л. М. Електричні машини. Ч.2.

Машини змінного струму. — Л., Енергія, 1973.

26. Козюменко У. Ф., Дорощук Про. М. Методичні вказівки з економічного обґрунтування спец. конструкцій, розроблюваних в дипломних проектах, виконуваних на факультеті електрифікації. ;

Зерноград, АЧИМСХ, 1993.

27. Використання сонячної енергії для теплопостачання будинків. / Еге. В.

Сарнацкий та інших. — Київ, Будевильник, 1985.

28. Машини електричні. Довідник. Т.2, Ч.1. — М., ВНИИ.

— стандартэлектро, 1991.

29. Машини електричні. Довідник. Т.2, Ч.2. — М., ВНДІ - стандартэлектро, 1991.

30. Низьковольтні електричні апарати. Довідник. Ч.1. Пускачі, контакторы. — М., ВНИИстандартэлектро, 1991.

31. Низьковольтні електричні апарати. Довідник. Ч.2.

Електричні реле. — М., ВНИИстандартэлектро, 1991.

32. Піскунов М. З. Диференціальний і інтегральне літочислення. Т.1. ;

М., Наука, 1985.

33. Правила устрою електроустановок (ПУЭ)./ Міненерго СРСР. — М.,.

Энергоатомиздат, 1985.

34. Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів и.

Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів (ПТЭ і ПТБ). — М., Энергоатомиздат, 1986.

35. ПРОНТО. Еженедельный інформаційний бюлетень товарів та послуг. ;

Ростов Н/Д, QWERTY, 1997.

36. Керівні матеріали з приводу проектування електропостачання сільського господарства. — М., Сельэнергопроект, 1981.

37. Довідник з клімату СРСР. Вип. 13. Сонячна радіація, радіаційний баланс і сонячне сяйво. — Л., Метеорологія, 1976.

38. Довідник з клімату СРСР. Вип. 96. (Північний Кавказ, Нижнее.

Поволжі). Вітер. — Л., Метеорологія, 1976.

39. Стребков Д. З повагою та ін. Фотоэлектрическая енергетика сільського господарства. Техніка в з. x., N1, 1988.

40. Таранов М. А. Методичні вказівки до виконання курсової роботи «.

Обгрунтування раціональної електротехнічній служби у господарстві «. ;

Зерноград, АЧИМСХ, 1990.

41. Таранов М. А., Воронін С.М., Воронін О. С. Правила приведення випадкових величин. У рб: Адаптивні технологій і технічні засоби у рільництві і тваринництві. — Зерноград: ВНИПТИМЭСХ,.

2000. З. 287−289.

42. Тлеулов А. Х. Методи оцінки характеристик вітроенергетичних і гелиоустановок сільськогосподарських об'єктів. Автор буд. т. н.,.

Челябінськ, 1996.

43. Фатеев Є. М. Вітродвигуни і вітроустановки. — М., Сельхозгиз,.

1957.

44. Фомічев У. Т., Шиян І. Р. Визначення кута нахилу гелионагревателей. Техніка в з. x., N1, 1988.

45. .Д. Дэвинс. Энергия.-М.: Энергоатомиздат. 1985.

46. Шичков Л. П., Коломієць А. П. Електроустаткування і кошти автоматизації сільськогосподарської техніки. — М., Колос, 1995.

47. Юндин М. А., Корольов А. М. Методичні вказівки до виконання курсових і дипломних проектів із електропостачанню сільського господарства. — Зерноград, 1991.

———————————;

h.

Рис. 1.1.2. Параметри ориентации.

h — висота Сонця, град, — кут нахилу, град, — азимут Полдень Мощность сонячного излучения.

Рис. 1.1.3. Приклад розподілу солнечного.

випромінювання протягом суток.

[pic].

[pic].

[pic].