Диссертация (1144128), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Поэтому продолжительность времени, в течение которого АБ можетнаходиться в состоянии близком к разряженному до минимально допустимой емкости, будетопределяться именно этим фактором.Обобщая формулы (66) – (99), запишем математическую модель режимов работы ЭК.71∑()(){∑((())(())){∑(())(100){∑(){((){72)∑()(){∑∑()(){()()∑((())(())∑){73∑()(∑)()()({)∑()(((∑))(){())Используя математическую модель (100) режимов работы ЭК, рассмотрим покрытиесуточного графика нагрузки, представленного на рисунке 14.В качестве исходных данных принято, что номинальная емкость АБ соответствуетмощности, равной 3 о.е., минимально допустимая емкость АБ соответствует мощности,равной 1 о.е. На начало суток АБ полностью заряжены до номинальной емкости.Покрытие суточного графика нагрузки представлено на рисунке 16, а соответствующиеему режимы заряда и разряда АБ – на рисунке 17.74Рисунок 16 – Покрытие суточного графика нагрузкиРисунок 17 – Режимы заряда и разряда аккумуляторной батареи в течение сутокПредставленное на рисунке 16 покрытие графика нагрузки отражает следующиевозможные частные случаи:1) 1, 2, 6 и 16 ч – покрытие нагрузки осуществляется с помощью ВИЭ и АБ;2) 10 и 15 ч – соблюдается баланс между вырабатываемой энергоустановками на основеВИЭ энергией и потребляемой энергией;3) 3 ч – выработка энергии энергоустановками на основе ВИЭ равна нулю, покрытиенагрузки осуществляется с помощью АБ и традиционного источника питания;754) 4, 5, 11 и 12 ч – выработка энергии энергоустановками на основе ВИЭ расходуетсяна покрытие нагрузки и заряд АБ, при этом в 12 ч наблюдается избыточная энергия ВИЭ,которая не используется, как и в 13 и 14 ч;5) 7, 9, 17, 19, 21 и 23 ч – нагрузка покрывается за счет ВИЭ, АБ и традиционногоисточника питания;6) 8, 18, 20, 22 и 24 ч – нагрузка покрывается за счет ВИЭ и традиционного источникапитания, при этом традиционный источник также заряжает АБ.2.5 Разработка алгоритма оптимизации состава и параметров энергокомплекса наоснове ВИЭСформированныйвпараграфе2.2подходреализуетпоэтапноерешениеоптимизационной задачи по обоснованию состава и параметров оборудования ЭК на основеВИЭ для ВТП МГ.На первом этапе (подготовительном) анализируются: состав и установленные мощности потребителей объекта в соответствии с введеннойклассификацией, графики нагрузок; поступление ресурсов ВИЭ в географическом районе расположения объекта; технические характеристики источников энергии и возможность использованияпоступающих энергетических ресурсов в районе расположения объекта.На втором этапе (этап оптимизации первого уровня) выбираются: виды возобновляемых энергетических ресурсов, использование которых в районерасположения объекта энергетически потенциально эффективно; тип и количество энергоустановок на основе ВИЭ, использование которых в районерасположения объекта энергетически целесообразно; тип, номинальная емкость и количество элементов АБ для более эффективногоиспользования энергии ВИЭ; тип, мощность и количество энергоустановок, использующих традиционныеэнергоресурсы, для электроснабжения потребителей и заряда АБ в моменты недостаткавырабатываемой энергоустановками на основе ВИЭ электроэнергии; схема подключения энергоисточников в ЭК; тип и количество преобразователей электроэнергии (ВЗУ, инверторы, стабилизаторынапряжения, конвертеры напряжения и т.д.), необходимых для обеспечения заданныхпоказателей качества электроэнергии, предъявляемых со стороны потребителей.76На третьем этапе (этап оптимизации второго и третьего уровней) выполняетсяобоснование инвестиций для принятого решения.

Если по результатам обоснованияинвестиций выбранный состав источников оценивается как экономически неэффективный,выполняется выбор нового варианта состава источников, энергетические характеристикикоторогонаиболееблизкипосвоимчисленнымзначениямкэнергетическимхарактеристикам предыдущего варианта.

В случае полного отсутствия оптимальныхрешений (несоответствия экономических характеристик состава источников предъявляемымтребованиям), принимается решение о необходимости использования дополнительныхисходных данных или других критериев оптимизации.Блок-схемаалгоритмареализациипредлагаемогометодическогоподходакобоснованию состава и параметров ЭК на основе ВИЭ, отражающая последовательностьоптимизационных расчетов, представлена на рисунке 18.77Рисунок 18 – Блок-схема алгоритма оптимизации состава и параметров оборудования автономного энергокомплекса на основе возобновляемых источников энергии78Этап 1В блоке этапа 1 анализируются и подготавливаются необходимые исходные данные:а)повозобновляемыминевозобновляемымресурсам,присутствующимвгеографическом районе расположения объекта: вероятностные характеристики (скоростные, мощностные, расходные и так далее)поступления возобновляемых энергетических ресурсов; вероятностные характеристики изменения климата (температура, давление ивлажность атмосферного воздуха, облачность и так далее) в течение суток, месяца, года; химические свойства (состав, теплотворная способность, температура застывания ит.д.) невозобновляемых энергетических ресурсов; характеристики(тип,протяженность,пропускнаяспособностьипрочее)транспортных магистралей, по которым возможна доставка (передача) и пополнение запасовосновных и резервных видов невозобновляемых энергетических ресурсов;б) по энергетическим установкам, использующим ВИЭ и традиционные энергетическиересурсы, которые возможно применять в данных условиях для электроснабжения ВТП МГ: номинальная, предельно допустимая максимальная и минимальная мощность; расходные и нагрузочные характеристики в основных эксплуатационных режимахфункционирования; допустимые режимы работы, а также периодичности технических обслуживаний иремонтов; допустимые отклонения параметров качества электрической энергии; показателинадежностифункционирования(наработканаотказ,времявосстановления, ресурс, срок службы и так далее); стоимость оборудования, его климатическое, конструктивное (массогабаритное ит.д.) исполнение;в) по потребителям объекта: требования к качеству (допустимые отклонения по частоте и напряжению)потребляемой электроэнергии по категориям надежности электроснабжения (на основеданного анализа формируется состав потребителей по подгруппам в соответствии свведенной классификацией (таблица 1)); установленные мощности по подгруппам потребителей в соответствии с введеннойклассификацией (таблица 1); режимы энергопотребления (суточные, месячные и годовые графики нагрузки), атакже периодичности технических обслуживаний и ремонтов;79 показателинадежностифункционирования(наработканаотказ,времявосстановления, ресурс, срок службы и так далее).По результатам анализа определяется необходимый объем исходных данных, качествоимеющихся исходных данных и возможность их использования в дальнейших расчетах.Целесообразность потенциального использования того или иного возобновляемогоэнергоресурса для преобразования в электрическую энергию в рассматриваемом районерасположения ЭК может быть оценена на основе данных проведенных мезомасштабныхоценок пространственного распределения ресурсов ВИЭ по территории России.

Этомунаправлению посвящены работы Авакяна А.Б., Безруких П.П., Борисенко М.М., ВасильеваЮ.С., Виссарионова В.И., Вознесенского А.Н., Григорьева С.В., Елистратова В.В.,Кобышевой Н.В., Ландберга Л., Малинина Н.К., Михайлова Л.П., Николаева В.Г., СидоренкоГ.И., Старкова А.Н. и других ученых, результаты которых содержатся в литературныхисточниках [26; 87 – 93].Для использования модели почасовых расчетов режимов работы энергетическихустановок в составе автономного ЭК необходимы почасовые данные по поступлениювозобновляемых энергоресурсов в предполагаемом месте размещения ЭК, которые могутбыть получены двумя способами: с помощью специализированных измерительных комплексов, установленныхнепосредственно в потенциальном месте размещения ЭК и проводящих замеры поступленияресурсов ВИЭ в течение не менее 3-5 лет; с помощью стандартных статистических данных по поступлению ресурсов ВИЭ,основанных на многолетних рядах наблюдений ближайших метеорологических станций.В первом случае обеспечивается точность по территориальному фактору оценкивозобновляемых энергоресурсов и учету влияния характеристик географии местности напоступление ресурсов ВИЭ, а также получение данных в необходимом формате.

Однаковвиду ограниченного временного интервала наблюдений снижается степень достоверностиэтой информации при ее использовании для расчета прогнозных показателей работы ЭК и,следовательно, повышается погрешность конечных результатов оптимизации. В то же времятребуются дополнительные финансовые затраты на проведение измерений и необходимыйзапас по времени для проведения измерений до начала строительства объекта.Главнымнаблюденийдостоинствомметеорологическихиспользованиястанцийстатистическихявляетсявысокаяданныхстепеньмноголетнихдостоверностиинформации при ее использовании для расчета прогнозных показателей (как правило, рядынаблюдений составляют 15-20 лет и более). Недостатками при использовании этих данныхявляются в большинстве случаев удаленность станции от предполагаемого места80размещения ЭК, что требует применения специальных методик пересчета (экстраполяции)данных по горизонтали и вертикали с учетом множества влияющих факторов, а такжеформат рядов данных, из которых необходимо формировать массивы почасовых данных.Для оценки ресурсов ВИЭ на региональном микромасштабном уровне непосредственнов предполагаемом месте размещения ЭК используются методы численного моделированиядля экстраполяции известных данных с ближайшей метеостанции в необходимую точкускоординатами (φ° с.ш.; ψ° в.д.).В частности для пересчета ветроэнергетического потенциала подобными функциямиобладают, например, программный комплекс WINDPRO, в котором реализована линейнаямодель ветрового потока (WAsP), и программный комплекс Meteodyn WT, в которомреализован нелинейный метод численного моделирования ветрового потока.

Методылинейного моделирования ветрового потока являются хорошо апробированными, однакопреимуществонелинейныхмоделейзаключаетсявсохранениинелинейностиадаптированных к атмосферным потокам уравнений Навье-Стокса и описывают какколичество движения воздушных масс, так и турбулентность ветрового потока. Недостаткомнелинейных моделей является зависимость результатов от пользовательских настроек,благодаря чему результат может иметь субъективных характер [94].Для расчета валовых ресурсов солнечной энергетики в точке(φ° с.ш.; ψ° в.д.) изаданной площади территории S могут использоваться формулы Ангстрема, Пейджа, С.А.Клейна, Лю и Джордана [73].

Характеристики

Список файлов диссертации