Автореферат (Исследование эффективности использования энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии для зарядки электротранспорта), страница 4

Полученные результатыпозволили:−оценитьвлияниесоставаоборудованиякомплексанаэнергопотребление из сети или выработку дизельных электростанций (ДЭС);−определить оптимальное с точки зрения минимума сетевогоэнергопотребления или экономии дизельного топлива количество оборудованияразного типа.Пример результатов расчёта режимов работы ГЭК в графическом видепредставлен на рисунке 7.Экономическая оценка эффективности каждого из рассмотренных вариантовГЭК в работе осуществлялась на основе результатов двух исследований, гдекритерием эффективности являлось максимальное положительное значениечистого дисконтированного дохода (ЧДД). В ходе первого исследования для ГЭК,имеющих подключение к электрической сети, изменялись тарифы на сетевуюэлектроэнергию, а для автономных ГЭК изменялась стоимость дизельного топлива.В результате оказалось, что для того, чтобы ГЭК на основе ВИЭ стали более16эффективны, чем ГЭК, работающие только от сети, тарифы на электроэнергиюдолжны вырасти более чем в 2 раза, что в ближайшее время маловероятно.Энергия, потребляемая из сети за год, МВт·ч5000 СМ400500 СМ3001000 СМ2002000 СМ5000 СМ10000250500750100012501500Кол-во аккумуляторных батарей на станции, шт.500 СМ1000 СМ2000 СМ5000 СМ0 СМРисунок 7 – ГЭК с дневной зарядной станцией.

Зависимость энергии,потребляемой комплексом из электрической сети за год,от количества солнечных модулей и АКБ.Иначе обстоит дело с автономными ГЭК, работающими ответроэлектростанций (ВЭС) – по результатам расчётов было установлено, чтотакие комплексы уже сейчас вполне могут составить конкуренцию ГЭК,энергоснабжение которых осуществляется только от ДЭС, и даже быть болееэффективны. Так, для комплексов, расположенных на значительном удалении отнаселённых пунктов и ЛЭП (стоимость дизельного топлива с учётом доставкипревышает 100 руб./л), ВЭС становятся эффективными уже при среднегодовойскорости ветра 3-3,5 м/c.

В свою очередь для менее удалённых от ЛЭП районовГЭК на основе ВЭС становятся актуальными при среднегодовой скорости ветра неменее 4,5 м/с.Другим способом оценки экономического эффекта применения ГЭК наоснове ВИЭ, включающих в свой состав разные типы станций подзарядки,являлось сравнение стоимости электрозарядки со стоимостью заправки бензиномавтомобилей. Для этого в ходе расчётов изменялась величина тарифа напродаваемую потребителям электроэнергию, что позволило определить длякаждого из рассмотренных вариантов ГЭК такую стоимость электроэнергии, прикоторой бы эти комплексы окупались в течение расчётного периода в 20 лет.Пример результатов расчёта в графическом виде см. на рисунке 8.Представленные на рисунке 8 зависимости соответствуют местности снаименьшими значениями среднегодового прихода СИ (125 Вт/м2) исреднегодовой скорости ветра (2,5 м/с) из рассмотренных в работе.

Таким образом,для ГЭК, расположенных в других регионах страны, стоимость продаваемойэлектроэнергии может оказаться меньше. Зона окупаемости ГЭК на рисункесоответствует значениям ЧДД>0. Причём, чем больше значение ЧДД, тем меньше17срок окупаемости комплекса. Равенство ЧДД нулю в свою очередь соответствуетсроку окупаемости в 20 лет.Рисунок 8 – Зависимость ЧДД от стоимости продаваемой электроэнергии для ГЭК,основное энергоснабжение которого осуществляется либо от сети,либо от СФЭС, либо от ВЭС и т.д.Для легковых автомобилей расход топлива на 100 км пробега составляетпорядка 8-10 л, что эквивалентно стоимости в 250-315 руб. для бензина А-95 иоколо 260-320 руб.

для дизельного топлива. В свою очередь, электромобили типаNissan Leaf, согласно тестам Агентства по охране окружающей среды США,потребляют 21 кВт·ч на 100 км пробега. Гибридные электромобили типа ChevroletVolt на 160 км пробега потребляют 39 кВт·ч.

В пересчёте на 100 км этосоответствует энергопотреблению в 23 кВт·ч. Таким образом, было установлено,что затраты на электроэнергию:1.на зарядной станции, работающей от централизованной сети,составляют порядка 80-120 руб., на станции, работающей от СФЭС – 330-400 руб.,от ВЭС – 105-240 руб., от комплекса СФЭС и ВЭС – 350-510 руб.;2.на станции замены аккумуляторных батарей, работающей отцентрализованной сети, составляют порядка 110-130 руб., на станции, работающейот СФЭС – 245-350 руб., от ВЭС – 120-225 руб., от комплекса СФЭС и ВЭС – 255445 руб.;3.на автономной станции замены АКБ, работающей от ДЭС, составляютоколо 510 руб., на автономной станции, работающей от СФЭС – 805-865 руб., отВЭС – 425-655 руб., от комплекса СФЭС и ВЭС – 745-1000 руб.ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ1.

На основе анализа принципов работы современных станций подзарядкиразработаны математические модели зарядных станций и станций замены АКБсредств электрического транспорта, имитирующие работу этих станций в разныхусловиях эксплуатации. Разработанные модели станций включены вматематическую модель ГЭК;182. Разработана математическая модель ГЭК, включающего в себягенерирующие электроустановки на основе солнечной и ветровой энергии,типовые АКБ или АКБ электромобилей и зарядные станции или станции заменыАКБ средств электрического транспорта с резервированием энергоснабжения отэлектрической сети или ДЭС;3. Исследование влияния состава и параметров ГЭК на режимы егоработы показало, что:−для энергоснабжения потребителей электроэнергии выгоднееиспользовать малое количество электроустановок с большой установленноймощностью, чем большое количество установок с маленькой установленноймощностью;−в составе ГЭК, имеющих подключение к электрической сети, наиболееэффективно с точки зрения снижения сетевого энергопотребления использоватьстанции подзарядки, пик энергопотребления которых приходится на вечернееночное время суток;−для ГЭК с подключением к электрической сети, включающих станциюподзарядки и работающих от ВИЭ или только от сети, наибольшее снижениесетевого энергопотребления (для ГЭК, работающих только от сети – днём)наблюдается при количестве АКБ, изменяющимся от 0 до 500 шт.

для заряднойстанции и от минимально допустимого количества до 50 АКБ для станции заменыАКБ;−для автономных ГЭК, включающих станцию замены АКБ иработающих от СФЭС и ДЭС или только от ДЭС, количество АКБ на станциидолжно быть минимальным;−для автономных ГЭК, включающих станцию замены АКБ иработающих от ВЭС и ДЭС, оптимальное количество АКБ может изменяться вдиапазоне от минимально допустимого количества до 50 АКБ;4.Разработанная методика обоснования состава и параметров ГЭКреализована в виде программ, написанных в программной среде Microsoft OfficeExcel. Программы имеют модульную структуру и включают в себя математическиемодели элементов ГЭК, что позволяет изменять, модернизировать и приотсутствии необходимости не использовать отдельные элементы ГЭК;5.Сравнение стоимости подзарядки АКБ электромобиля со стоимостьюзаправкибензиномавтомобилядлярайоновсцентрализованнымэлектроснабжением показывает, что:−ГЭК, работающие от ВЭС и включающие зарядную станцию,эффективны при среднегодовой скорости ветра от 2,5 м/с.

Подзарядкаэлектромобилей от зарядной станции в этом случае будет дешевле (от 105 до240 руб.), чем заправка автомобилей (250-315 руб.);−ГЭК, работающие от СФЭС и включающие зарядную станцию,эффективны при среднегодовом приходе СИ от 190 Вт/м2. Стоимость подзарядкиот зарядной станции (около 330 руб.) здесь почти эквивалентна заправкеавтомобиля (315 руб.);−ГЭК, работающие от ВЭС или СФЭС и включающие станцию заменыАКБ, эффективны при среднегодовой скорости ветра или среднегодовом приходеСИ от 2,5 м/с и от 125 Вт/м2 соответственно.

Стоимость подзарядки АКБ в этомслучае может составлять 120-225 руб. и 245-350 руб.;19−ГЭК, работающие одновременно и от ВЭС, и от СФЭС, эффективныпри среднегодовой скорости ветра или среднегодовом приходе СИ от 2,5 м/с и от125 Вт/м2 соответственно, но только в том случае, если они, во-первых, включают всебя станцию замены АКБ, а во-вторых, работают на объекты с большимавтопарком (более 100 замен АКБ в сутки). Стоимость электрозарядки здесь можетизменяться от 255 до 315 руб.;Для районов, удалённых от ЛЭП, автономные ГЭК, работающие отВЭС и включающие станцию замены АКБ, могут быть более эффективны, чемГЭК, работающие только от ДЭС, уже при среднегодовой скорости от 3-4,5 м/c;6.

Разработаны рекомендации по определению оптимальной структурытиповых ГЭК на основе станций подзарядки и ВИЭ, позволяющие представителяммалых и средних предприятий оценивать эффективность использования ГЭК вразличных регионах страны. Определение мест размещения ГЭК по территорииРоссии осуществляется с помощью гео-информационных систем при задании длякаждой территории значений валового потенциала ВИЭ.Основные положения диссертационной работы отражены в следующихпубликациях:1.Тягунов М.Г., Шарапов С.А., Шуркалов П.С. Гибридныеэнергетические комплексы и алгоритмы управления ими // Вестник МЭИ №4,М.: Издательский дом МЭИ, 2013, с. 64-67;2.Шуркалов П.С., Тягунов М.Г. Возможности подзарядкиэлектромобилей от установок на основе возобновляемых источников энергии// Вестник МЭИ №5, М.: Издательский дом МЭИ, 2013, с.

61-66;3.Шуркалов П.С. Инфраструктура зарядных станций для электрическихтранспортных средств на основе возобновляемых источников энергии //Возобновляемые источники энергии: материалы восьмой научной молодежнойшколы с международным участием – М.: Университетская книга, 2012, с.

465-469;4.П.С. Шуркалов, М.Г. Тягунов. Зарядные станции на основевозобновляемыхисточниковэнергии//РАДИОЭЛЕКТРОНИКА,ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Девятнадцатая Междунар. науч.-техн.конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 4. М.: Издательский дом МЭИ,2013, с. 308.20Подписано в печатьПолиграфический центр МЭИКрасноказарменная ул., д. 13Зак.Тир.П.л..