Диссертация (Исследование эффективности использования энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии для зарядки электротранспорта), страница 13

рисунок 3.2) и,соответственно, к необходимости их более частой замены. Следствиемэтого в свою очередь является удорожание системы;Рисунок 3.1 – Зависимость ёмкости аккумулятора от количестваотработанных циклов.3.Срокслужбыаккумуляторныхбатарейпринимаетсяравнымуказанному в паспорте (см. Приложение 5), т.е. количество цикловразряда-заряда не учитывается;4.Аккумуляторы проходят полный цикл разряда-заряда, т.е. пока АКБнаходятся в стадии разряда, заряжаться они не могут. Аналогично состадией заряда;5.Потери в линиях электропередачи, соединяющих элементы ГЭК, неучитываются;6.В случае если энергия ВИЭ избыточна, происходит отключениенекоторого количества генерирующих установок. Причём вначалеотключаются солнечные модули, а потом ВЭУ.

Если же и после этихмероприятий остаётся небольшая избыточная мощность, то онанаправляется на балластную нагрузку.96ГЭК с одной системой АКБ и энергоснабжением от сетиРисунок 3.2 – Структурно-функциональная схема ГЭК: АКБ – аккумуляторная батарея,СН – собственные нужды станции, ЗУ – зарядное устройство, ЭМ – электромобиль.Вэтойэнергокомплексасхеметиповыеиспользуютсяаккумуляторныедлябатареиаккумуляциигибридногодешёвойночнойэлектроэнергии (с 23.00 до 6.00, когда тариф на неё более низкий) ипоследующего её использования в дневное время суток для энергоснабжениязарядной станции и собственных нужд ГЭК.В зависимости от того, какое количество аккумуляторных батарейимеется в составе ГЭК, возможны 2 варианта режима работы:1.Количество АКБ равно 0, тогда в каждый момент времени балансмощности выполняется за счёт потребления электроэнергии изэлектрической сети:N Сети t   PГЭК t  ,гдеN Сети t  – мощность, потребляемая из сети, кВт;PГЭК t  – график нагрузки комплекса, кВт.(3.1)972.Количество АКБ больше 0.

В этом случае возможны следующиеварианты:2.1.Действует ночной тариф на электроэнергию, т.еЭнергоснабжениекомплексаосуществляетсяt  23.00  6.00 .спомощьюэлектрической сети. Если аккумуляторы ГЭК находятся в стадиизаряда, то электроэнергия для их подзарядки также берётся из сети:Зар .N Сети t   PГЭК t   N АКБ Выпр. ,где(3.2)Зар .N АКБ– мощность, которая идёт на заряд АКБ, кВт; Выпр.

– КПД выпрямителя, о.е.Если АКБ находятся в стадии разряда, то:N Сети t   PГЭК t  .2.2.Действует дневной тариф на электроэнергию, т.е. t  6.00  23.00 . Еслиаккумуляторныебатареинаходятсявстадииразряда,тоэнергоснабжение ГЭК осуществляется в первую очередь с помощьюэнергии АКБ:Разр .t   PГЭК t   Инв. ,N АКБгде(3.3)Разр .t  – мощность разряда, которую выдаёт АКБ, кВт;N АКБ Инв. – КПД инвертора, о.е.Если же энергии аккумуляторов не достаточно для энергоснабжениязарядной станции и собственных нужд гибридного энергокомплекса,98недостатокэнергиикомпенсируетсязасчётэнергопотребленияизэлектрической сети:Разр .

maxN Сети t   PГЭК t   N АКБ  Выпр. ,где(3.4)Разр . maxN АКБ– максимальная мощность разряда, которую могут выдатьАКБ, кВт.В случае если АКБ находятся в стадии заряда, то:N Сети t   PГЭК t  .ГЭК с двумя системами АКБ и энергоснабжением от сетиРисунок 3.3 – Структурно-функциональная схема ГЭК: АКБ – аккумуляторная батарея,СН – собственные нужды станции, ЗУ – зарядное устройство, ЭМ – электромобиль.В этом варианте общее количество аккумуляторных батарей, входящихв состав энергокомплекса, условно разбито на 2 системы АКБ (группыразряда и заряда). Таким образом, пока одна система аккумуляторовразряжается в дневное время суток, другая система может заряжаться от сетив ночное время. Это позволяет более полно использовать дешёвую ночную99энергию. Как и в предыдущем случае, подзарядка АКБ в дневное время сутоки их разрядка в ночное время не допускаются.Алгоритмрасчётарежимаработыгибридногоэнергетическогокомплекса с 2 системами АКБ аналогичен алгоритму расчёта с однойсистемой за исключением следующих моментов:1.Так как систем АКБ в комплексе две, то предполагается, что они будутработать в «противофазе», т.е.

пока одна система находится в стадиизаряда, другая должна находиться в стадии разряда;2.Несмотря на то, что сказано в пункте 1, всё же могут встречатьсяслучаи, когда обе системы находятся либо в стадии заряда, либо встадии разряда. В таком случае, если обе системы АКБ находятся встадии заряда, вначале осуществляется подзарядка той системы,уровень заряда которой наибольший, а уже потом подзаряжаетсявторая система АКБ. В другом случае, сперва разряжается системааккумуляторов с наименьшим уровнем заряда. Если её энергиинедостаточнодлявыполнениябалансамощности,тотогдаподключается вторая система.

Недостаток электроэнергии, еслитаковойимеетместобыть,компенсируетсязасчётэнергииэлектрической сети только тогда, когда обе системы достиглиминимального уровня разряда.100ГЭК с одной системой АКБ и энергоснабжением от возобновляемыхисточников энергии (резервное энергоснабжение – от сети)Рисунок 3.4 – Структурно-функциональная схема ГЭК: ВЭУ – ветроэлектрическаяустановка, ФЭУ – фотоэлектрическая установка, ММ – устройство отбора максимальноймощности, АКБ – аккумуляторная батарея, СН – собственные нужды станции,ЗУ – зарядное устройство, ЭМ – электромобиль.Типовыекомплекса,аккумуляторныеиспользуютсявозобновляемыхбатареи,толькоисточниковдляэнергиивходящиевсоставперераспределениявовремени.такогоэнергииПодзарядкааккумуляторных батарей от сети не допускается.В зависимости от того, какое количество аккумуляторных батарейимеется, возможны 2 варианта режима работы ГЭК:1.Количество АКБ на станции равно 0.

Тогда в зависимости отсоотношения мощностей PГЭК t  и N ВИЭ t  возможно следующее:1.1.PГЭК t   Инв.  N ВИЭ t   Преобр. ,гдеN ВИЭ t  – мощность, вырабатываемая ВИЭ, кВт. Определяется согласноп. 2.4.1 и 2.4.2;(3.5)101 Преобр. – КПД преобразователя, о.е.Здесь нагрузка ГЭК в первую очередь снабжается электроэнергией,вырабатываемой установками ВИЭ, а недостаток энергии компенсируетсяэнергопотреблением из сети:N Сети t   PГЭК t   N ВИЭ t   Преобр.

  Инв. .1.2.PГЭК t   Инв.  N ВИЭ t    Преобр. .(3.6)(3.7)Здесь комплекс снабжается электроэнергией только от возобновляемыхисточников энергии. Мощность, потребляемая из сети, при этом равна 0:N Сети t   0 .Вслучаееслиэнергия,вырабатываемаявозобновляемымиисточниками, сильно превосходит потребности ГЭК, тогда производитсяотключение лишних энергоустановок. Избыточная мощность, оставшаясяпослеотключениягенерирующегооборудования,направляетсянабалластную нагрузку:гдеПолн .N Изб. t   N ВИЭ t    Преобр .  PГЭК t   Инв . ;(3.8)Факт.Факт.N Изб. t   N ВИЭ t    Преобр.

 PГЭК t   Инв . ,(3.9)Полн.N Изб. t  – избыточная мощность, которая имеет место при работе всехгенерирующих установок, кВт;Факт.N Изб. t  – избыточная мощность, которая осталась после отключениянекоторого количества установок, кВт;102Факт.t N ВИЭ– фактическая мощность, вырабатываемая оставшимисяустановками, кВт.2.Количество АКБ на станции больше 0. В зависимости от соотношениямощностей PГЭК t  и N ВИЭ t  , а также от мощности, которую можетРазр . maxЗар . maxвыдать при разряде N АКБили потребить при заряде N АКБгруппааккумуляторных батарей, возможны следующие варианты работыэнергокомплекса:2.1.PГЭК t   Инв.

 N ВИЭ t   Преобр. .В этом случае баланс мощности в первую очередь выполняется за счётВИЭ. Если аккумуляторные батареи ГЭК станции находятся в стадииразряда, то они также участвуют в энергоснабжении нагрузки ГЭК. В связи сэтим рассмотрим два случая:2.1.1. Энергии АКБ достаточно для восполнения недостатка энергии.

В этомслучае мощность, потребляемая из сети, равна 0.N Сети t   0 .2.1.2. Энергии АКБ либо не достаточно для восполнения недостатка энергии,либо максимальнаямощность, которую может выдать группааккумуляторов при разряде, меньше необходимой мощности. Такимобразом, недостаток энергии восполняется за счёт энергии из сети:(3.10)(3.11)Разр .t   Инв.N Сети t   PГЭК t   N ВИЭ t    Преобр.  N АКБилиРазр . maxN Сети t   PГЭК t   N ВИЭ t    Преобр.  N АКБ  Инв. .103Если же аккумуляторные батареи находятся в стадии заряда, то тогдабаланс мощности будет выполняться с участием только электрической сети:N Сети t   PГЭК t   N ВИЭ t    Преобр.

  Инв. .2.2.PГЭК t   Инв.  N ВИЭ t    Преобр.Энергоснабжениепроизводитсяотгибридноговозобновляемыхэнергетическогоисточниковэнергии.комплексаМощность,потребляемая из сети, равна 0:N Сети t   0 .В случае если система аккумуляторных батарей находится в стадиизаряда, то тогда возможно следующее:2.2.1. Избыточной мощности ВИЭ достаточно для подзарядки АКБ, и она непревышает максимальной мощности заряда АКБ. В таком случае всяизбыточная мощность направляется на подзарядку аккумуляторныхбатарей и отключения энергоустановок не требуется:Зар .t   N ВИЭ t   Преобр.