Диссертация (1144128), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При этом формулы Ангстрема и Пейджа используются длягоризонтальной приемной площадки. Формула С.А. Клейна позволяет пересчитать приходсреднесуточной (среднемесячной) солнечной радиации с горизонтальной приемнойплощадки на наклоненную к югу приемную площадку при азимуте приемной площадки γ неболее ±45° в любой точке (φ°; ψ°).Получение данных о непрерывном графике изменения солнечного излучения вовремени или среднечасовых данных о приходе солнечного излучения на заданнуюпроизвольно ориентированную приемную площадку требует специальной методики расчета,изложенной в [73].На основе методов обработки результатов измерений, изложенных в ГОСТ [95],возможно формирование массива почасовых данных по стандартным данным многолетнихнаблюдений метеостанций.Информация о ветровой и солнечной активности на основе данных многолетнихнаблюдений метеорологических станций содержится в Научно-прикладном справочнике«Климат России» (электронная версия доступна на портале [96]), на электронных ресурсах«ГИС ВИЭ» [97], «Погода России» [98], «Погода в мире» [99], на основе спутниковых81наблюдений – в базе данных NASA SSE [100], на основе комплекса спутниковыхнаблюдений и наблюдений метеостанций – в базе данных METEONORM [101], а так же вбазах данных реанализа CFSR [102], MERRA [103], NCEP/NCAR [104].Этап 2Оптимизационныерасчетыпервогоуровня(покритериюэнергетическойэффективности) выполняются в блоке этапа 2.
Цель данного уровня оптимизации –подобрать такой состав энергетических установок в ЭК, чтобы при стохастическомпоступлениивозобновляемыхресурсовэлектроэнергия,вырабатываемаяВИЭ,использовалась максимально. При этом экономические ограничения на данном уровнеоптимизации не учитываются.Выборj-гопреобразованиятипаi-гоконструктивноговозобновляемогоисполненияэнергоресурса,энергоустановкикакнаэнергетическиосновенаиболееэффективного источника из рассматриваемых типов энергоустановок по i-му виду ресурса,осуществляется по максимальному значению ее КИУМ:(101)Из отобранных по данному критерию установокформируется матрицавозможных вариантов их состава в ЭК.
Количество столбцов данной матрицы соответствуетколичеству G возможных вариантов состава, количество строк соответствует количеству Iвидов рассматриваемых ресурсов, а элементами выступает количество установок,изменяемое от 0 до, где– количество установок по i–му виду ресурса,необходимое для покрытия потребности только с помощью этого вида ресурса:(102)[При формировании матрицы]учитываются ограничения (10) на годовоепотребление электроэнергии и на максимальное количество установок по каждому , цельввода которых описана в параграфе 2.2.Для оптимизации состава и количества энергоисточников на основе ВИЭ на ЭВМпоиск максимума целевой функции (9) заменяется вычислением коэффициента замещениятрадиционного ресурсадля каждоговарианта, по максимальному значениюкоторого определяется энергетически оптимальный вариантпреобразующих ВИЭ:82состава источников,(103)Для вариантавыбираются АБ и традиционные источники питания.Выбор АБ осуществляется из вектораразличных типов аккумуляторов (литий-ионные, свинцово-кислотные и др.) и векторазначениями,,заданных номинальных емкостей со.Для формирования АБ емкостьюподбираются типовые элементы из вектораэлементов с номинальными емкостямии напряжениями,.
Подбор,элементов осуществляется по критерию минимальной занимаемой площади АБ:(104)Если площадь, занимаемая АБ, составленной из элементов разных емкостей оказаласьодинаковой, вступает в силу критерий отбора, по которому емкость изсоединенных элементов должна быть наиболее близкой к заданной емкостипараллельно:(105)Далее определяются требования к показателям качества потребляемой электроэнергиипотребителями переменного тока (к отклонениям частотыи напряжения), атакже доля установленной мощности потребителей постоянного тока от суммарнойустановленной мощности потребителей, в зависимости от которой осуществляетсявыбор схемы соединений энергоисточников в ЭК и соответствующий этой схеме составпреобразователей электроэнергии.
Если доля установленной мощности потребителейпостоянного тока составляет меньше половины от суммарной установленной мощностипотребителей, то отдается предпочтение схеме подключения энергоисточников к линиипеременного тока, в противном случае – к шине постоянного тока.Выбор преобразователей электроэнергии осуществляется по их входным и выходнымпараметрам для обеспечения заданныхии по критерию минимальных потерь впреобразователе:(106)При наличии потребителей ОГ-1 определяется расчетное время их возможногорезервирования от рассматриваемой АБэнергии в преобразователях:. Есливремени резервирования потребителей ОГ-1емкости АБ из векторапредыдущей (-го типа емкостьюс учетом потерьоказывается меньше необходимого, то осуществляется переход к следующейзаданных номинальных емкостей, которая больше.
Для новой емкости АБ заново подбираются элементы и83преобразователи (т.к. выбор ВЗУ зависит, в том числе, и от допустимого тока заряда АБ,который, в свою очередь, определяется током заряда подобранного элемента) и вновьосуществляется проверка по времени резервирования ОГ-1. Подбор емкости повторяется дотех пор, пока не будет выполнено условие:(107)Если условие (107) выполняется, то для этой рассматриваемой АБ и составапреобразователей подбирается электроагрегат на основе традиционного энергоносителя извектораразличных типов с номинальными мощностями. С помощью моделипочасовых расчетов режимов работы ЭК, разработанной на основе математической модели(100), в зависимости от величины потребляемой мощностиэлектрической мощности, генерируемой, и емкости АБтопливав момент временисоставом энергоустановок на основе ВИЭопределяется годовая выработкарассматриваемого,агрегата, необходимое количествотакже рекомендуемая номинальная мощность агрегата.и годовой расходагрегатов, аопределяется взависимости от полученного в процессе расчета коэффициента минимальной загрузкиагрегата в году, значение которого по СТО [65] рекомендуется больше 40 %.может совпадать или не совпадать счисло моточасов работы агрегатов.
Кроме того, в модели рассчитывается годовоеи число циклов полного заряда и разряда АБ,необходимые для определения расчетного срока службы агрегатов и АБ.Выборагрегата осуществляется по критерию минимального удельного годовогоэффективного расхода топлива:(108)Если в процессе расчета оказалось, что традиционный электроагрегат в течение года неиспользуется (), то по требованиям надежности электроснабжения состав ЭК безрезервного традиционного источника питания возможно будет использовать только дляпотребителей третьей категории по надежности электроснабжения (мощность ответственныхпотребителей ОГ-1, первой и второй категории должна быть равно нулю:).
Крометого, выполняется проверка по длительности резервирования с помощью АБ нагрузкитретьей категории в течение заданного временипри отсутствии ресурсов ВИЭ.Например, чтобы емкости заряженной АБ было достаточно для питания потребителей втечение суток. Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то состав ЭК безрезервного традиционного электроагрегата не принимается.84После того, как для всех рассматриваемыхтипов и емкостейАБ с помощьюмодели почасовых расчетов режимов работы ЭК по критерию (108) выбраны традиционныеэлектроагрегатытипов с годовой выработкой электроэнергииосуществляется выбор самой АБ. Оптимальной считается АБ,типа емкостью,,, длякоторой годовая выработка традиционного источника минимальна:(109)По частному критерию (109) формируется окончательный вариант состава АБ,преобразователей и традиционных электроагрегатов длясостава энергоустановок наоснове ВИЭ, отвечающий главному критерию (9) энергетической эффективности первогоуровня оптимизации ЭК.Этап 3На третьем этапе осуществляется оценка экономической эффективности выбранногоЭК.В зависимости от требований к системе электроснабжения ВТП МГ принимаетсярешение, по какому из критериев экономической эффективности производить дальнейшуюоптимизацию.
Если для выбираемого ЭК на основе ВИЭ должна обеспечиватьсямаксимальная эффективность при заданных ограничениях в виде затрат, то достаточенвторой уровень оптимизации и ограничиваются критерием (13). Если необходимо, чтобыбыл достигнут минимум удельных затрат на выработку электроэнергии при заданныхзначениях показателей функционирования, то используется также и третий уровеньоптимизации, и вступает в силу критерий (8).Блок-схема, представленная на рисунке 18, отражает более сложный вариант – стретьим уровнем оптимизации. В настоящий работе данный вариант принимается заосновной и дальнейшие исследования направлены именно на его реализацию.Для выбранного на этапе 2 ЭК рассчитываются суммарные дисконтированные затратыв течение заданного срока окупаемостис учетом полученных расчетных ресурсовагрегатов и АБ (если ресурс оборудования оказывается меньше расчетного периода, тоучитываются затраты на замену этого оборудования).
По критерию (13) оцениваетсяэкономическая эффективность рассматриваемого варианта ЭК. Если данный вариант ЭКэкономически эффективен по сравнению с традиционной системой электроснабжения, то длянего по (16) рассчитывается и запоминается средняя расчетная себестоимость производстваэлектроэнергии на протяжении всего жизненного цикла – LCOE. Затем из множестваформируется новый вариант состава ЭК по описанным трем уровням оптимизации, при этом85из множестваисключается рассмотренныйсостав энергоустановок на основе ВИЭ:.Если же вариант ЭК на втором уровне оптимизации признается экономическинеэффективным, переход к формированию нового варианта ЭК осуществляется без расчетаLCOE.Итерационный процесс трехуровневой оптимизации повторяется для всего множестваи путем последовательного сравнения LCOE экономически эффективных по критерию (13)вариантов достигается критерий (8).Однако возможен случай, когда для сформированных из всего множествавариантовЭК не удается достигнуть экономического эффекта по сравнению с традиционной системойэлектроснабжения,тоесть:.Тогдаизвыбирается установка, стоимость которой больше, чем у остальныхисключается из множествапо возобновляемому ресурсу:, и.
Процесстрехуровневой оптимизации повторяется уже без данной установки.В случае, когда экономический эффект ЭК на основе ВИЭ по сравнению страдиционной системой электроснабжения так и не достигнут, а из множествавозобновляемому ресурсурассмотрения сам ресурс:исключены все установки (по, тогда исключается из.При исключении последнего возобновляемого ресурса из рассмотрения ()делается вывод, что строительство ЭК на основе ВИЭ на базе рассматриваемых типовэнергоустановок нецелесообразно.В таблице2 приведен перечень оптимизируемых параметров ЭК, в таблице3 –перечень расчетных параметров, получаемых в результате оптимизации по разработанномуалгоритму.Таблица 2 – Перечень оптимизируемых параметров энергокомплекса№п/п12345678Параметр оптимизацииПо ВИЭВид ресурса, который используется для преобразования в электрическую энергиюТип установки по каждому виду ресурсаМощность установки по каждому виду ресурсаКоличество установок по каждому виду ресурсаПо АБТипНоминальная емкостьТип элементаНоминальная емкость элемента86Обозначение№п/п9Количество элементов1011По традиционному источнику питанияТип электроагрегатаНоминальная мощность электроагрегата12Количество электроагрегатов1314151617181920212223242526Параметр оптимизацииОбозначениеПо преобразователям электрической энергииТип ВЗУТип инвертораТип стабилизатора напряжения переменного тока для установок на основе ВИЭ свыходным нестабилизированным напряжением переменного тока (при их наличии всоставе ЭК и использовании схемы подключения энергоисточников к линии переменноготока)Количество стабилизаторов напряжения переменного тока для установок на основе ВИЭ свыходным нестабилизированным напряжением переменного тока (при их наличии всоставе ЭК и использовании схемы подключения энергоисточников к линии переменноготока)Тип инвертора для установок на основе ВИЭ с выходным нестандартным напряжениемпостоянного тока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемы подключенияэнергоисточников к линии переменного тока)Количество инверторов для установок на основе ВИЭ с выходным нестандартнымнапряжением постоянного тока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемыподключения энергоисточников к линии переменного тока)Тип инвертора для установок на основе ВИЭ с выходным стандартным напряжениемпостоянного тока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемы подключенияэнергоисточников к линии переменного тока)Количество инверторов для установок на основе ВИЭ с выходным стандартнымнапряжением постоянного тока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемыподключения энергоисточников к линии переменного тока)Тип выпрямителей для установок на основе ВИЭ с выходным напряжением переменноготока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемы подключенияэнергоисточников к линии постоянного тока)Количество выпрямителей для установок на основе ВИЭ с выходным напряжениемпеременного тока (при их наличии в составе ЭК и использовании схемы подключенияэнергоисточников к линии постоянного тока)Тип стабилизатора напряжения постоянного тока для установок на основе ВИЭ свыходным нестандартным напряжением постоянного тока (при их наличии в составе ЭКи использовании схемы подключения энергоисточников к линии постоянного тока)Количество стабилизаторов напряжения постоянного тока для установок на основе ВИЭ свыходным нестандартным напряжением постоянного тока (при их наличии в составе ЭКи использовании схемы подключения энергоисточников к линии постоянного тока)Тип конвертера напряжения постоянного тока для установок на основе ВИЭ с выходнымстандартным напряжением постоянного тока, не равным напряжению линииподключения энергоисточников (при их наличии в составе ЭК и использовании схемыподключения энергоисточников к линии постоянного тока)Тип конвертера напряжения постоянного тока для установок на основе ВИЭ с выходнымстандартным напряжением постоянного тока, не равным напряжению линииподключения энергоисточников (при их наличии в составе ЭК и использовании схемыподключения энергоисточников к линии постоянного тока)Таблица 3 – Перечень расчетных параметров энергокомплекса№п/пРасчетный параметр12По ВИЭВозможная годовая выработка электроэнергииИспользуемое количество электроэнергии (на питание потребителей и заряд АБ)3Коэффициент использования электроэнергии87Обозначение№п/п4Расчетный параметр7Коэффициент замещения традиционного ресурсаПо АБНоминальное напряжениеСрок службыПо традиционному источнику питанияГодовой расход топлива89Годовая выработка электроэнергииКоэффициент минимальной загрузки агрегата в году10Рекомендуемая номинальная мощность агрегата11Срок службы5613По электрическим схемам ЭКВариант схемы подключения источников электрической энергии в ЭКПо стоимостным показателям ЭККапитальные затраты на строительство ЭК14Ежегодные эксплуатационные затраты на ЭК1516Ежегодные амортизационные издержки ЭКПо показателям экономической эффективностиСуммарные дисконтированные затраты на ЭК в течение срока окупаемости1718Возможный срок окупаемости ЭКНормированная стоимость электроэнергии12Обозначение2.6 Выводы по главе 21.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
