Диссертация (1144128), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сент. Окт. Нояб. Дек.МесяцРисунок 19 – Годовой график потребления электроэнергии потребителями крановых узловИз таблицы5 следует, что потребление электроэнергии является существеннонеравномерным. Особенно это относится к декабрю-месяцу, в котором наблюдается какмаксимальное, так и минимальное значение нагрузки за год в целом. О неравномерностипотребления электроэнергии также можно судить по среднегодовому значению нагрузки,которое составляет около 30 % от максимальной нагрузки в году и равно 1,69 кВт.Неравномерность потребления объясняется тем, что часть потребителей кранового узлаработают в повторно-кратковременном режиме.Из рисунка 19 видно, что потребление электроэнергии в зимние месяцы (январь,декабрь) больше, чем в летний период. Об этом также свидетельствуют суточные графикинагрузки за 14 января и 16 июля, приведенные на рисунке 20.Нагрузка, кВт3,532,5214.0116.071,5ср.год.10,50123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Час суток, чРисунок 20 – Зимний и летний суточные графики нагрузки крановых узлов933.3 Оценка ветроэнергетических ресурсов и ресурсов солнечной энергетики впредполагаемом районе строительства энергокомплексаБлижайшая к объекту метеорологическая станция – «Алдан» (координаты 58.62 с.ш.,125.03 в.д.).
Оценка ветроэнергетических ресурсов и ресурсов солнечной энергетикивыполнена на основе данных обработки многолетних наблюдений, проводившихся наметеостанции.В таблице Г.1 [105] приложения Г представлена повторяемость направления ветра иштилей, на основе которой изображена роза ветров (рисунок 21).Высота флюгера на метеостанции «Алдан» – 10,5 м. Класс открытости метеостанции поЮ.В. Милевскому – 7в.ССЗЗ302520151050СВВЮЗЮВЮРисунок 21 – Роза ветровКак следует из приведенных данных, в районе метеостанции преобладает ЮгоЗападный ветер.В таблицах Г.2 – Г.7 [105] приложения Г приведены характерные статистическиеданные обработки многолетних наблюдений за скоростью ветра для метеостанции «Алдан».Из этих данных следует, что бóльшая ветровая активность приходится на весенниемесяцы, а также на октябрь и ноябрь, когда средняя месячная скорость ветра находится вдиапазоне от 2,9 до 3,4 м/с.
Об этом также свидетельствует динамика изменениясреднесуточной скорости ветра для зимнего, весеннего, летнего и осеннего месяцев,представленная на рисунке 22.Вместе с тем, порывы ветра свыше 12 м/с возможны также в июне, сентябре и декабре.94Скорость ветра, м/с654ЯнварьАпрель3Июль2Октябрь101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31СуткиРисунок 22 – Динамика изменения среднесуточной скорости ветраНа основе приведенных статистических данных смоделирован годовой почасовойпрофиль скорости ветра на высоте флюгера метеостанции, представленный на рисунке 23.В целом, из приведенных данных следует, что рассматриваемый район характеризуетсядовольно низкой ветровой активностью – среднегодовая скорость ветра составляет 2,8 м/с.Это может привести к нецелесообразности использования ВЭУ в составе ЭК, так как данноезначение скорости ветра для большинства ВЭУ близко, равно или ниже минимальнойрабочей скорости ветра, при которой ВЭУ начинает вырабатывать электроэнергию.
Однакосуществуют типы ВЭУ, в том числе и отечественного производства, которые специальноспроектированы для работы в условиях низких скоростей ветра. Это могут быть какгоризонтально-осевые, так и ортогональные ВЭУ. Как правило, минимальная рабочаяскорость ветра у них составляет около 2 м/с. Кроме того, как показывает смоделированныйпочасовой профиль скорости ветра на высоте флюгера, в течение года достаточно многочасов, когда скорость ветра составляет 4, 6 и более м/с, с порывами вплоть до 15 м/с. А навысоте мачты ВЭУ скорость ветра может быть в 1,2-1,5 раза выше, в зависимости от высотымачты. Поэтому на данном этапе ВЭУ, как потенциально возможный источник энергии всоставе ЭК, не исключаются из рассмотрения.В таблицах Г.8 и Г.9 [105] приложения Г приведены, соответственно, средниемноголетниесуммысуммарнойирассеянной(диффузной)солнечнойрадиации,приходящиеся на горизонтальную приемную площадку при средних условиях облачности, заразличные интервалы времени (час, сутки, месяц и год).Данные по диффузной радиации необходимы для определения оптимальных угловрасположения приемной площадки по отношению к горизонту и к Югу.9511513014516017519011051120113511501165118011951210122512401255127012851300131513301345136013751390140514201435145014651480149515101525154015551570158516001615163016451660167516901705172017351750176517801795181018251840185518701Скорость ветра, м/с1614121086420Час года, чРисунок 23 – Почасовой профиль скорости ветра на высоте флюгера метеостанции «Алдан»96На рисунке 24 представлено помесячное распределение годового прихода суммарнойсолнечной радиации на горизонтальную площадку в районе расположения метеостанции«Алдан».
На рисунке 25 показано поступление солнечной радиации на горизонтальнуюплощадку в течение суток для каждого месяца года.Солнечная радиация, кВт∙ч/м2/мес180160140120100806040200МесяцРисунок 24 – Помесячное распределение годового прихода суммарной солнечной радиацииСолнечная радиация, Вт∙ч/м2700Январь600ФевральМарт500Апрель400МайИюнь300Июль200Август100СентябрьОктябрь01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24ЧасНоябрьРисунок 25 – Поступление солнечной радиации в течение сутокИз приведенных данных следует, что наибольшая солнечная активность характерна длявесенне-летних месяцев, а именно: для мая, июня и июля. Минимальная же активностьхарактерна для осенне-зимних месяцев: ноября, декабря и января.
В целом район обладаетдостаточно хорошим потенциалом для использования ФЭМ.97Проблемы с электроснабжением от ВИЭ могут быть в зимние месяцы, когдапреобладает низкая ветровая и солнечная активность, и в ночные часы, когда солнечноесияние отсутствует. Поэтому необходимо выбрать оптимальные параметры традиционногоисточника питания и накопителя энергии.3.4 Обоснование состава и параметров энергокомплекса по усредненнымпоказателямВариант оптимизации ЭК по усредненным показателям позволяет оценить виды ВИЭ,эффективное использование которых возможно в рассматриваемом географическом районе,количество энергоустановок по каждому виду источника и уровень их мощности.Известны: среднегодовая скорость ветра по данным метеостанции «Алдан»= 2,8м/с, годовое поступление суммарной солнечной радиации при средних условиях облачности= 3905 МДж/(м2∙год), годовое потребление энергии потребителями КУкВт∙ч/год и максимальное значение нагрузки в году= 14784,3= 5,612 кВт.
Для учета возможныхотклонений расчетных величин нагрузки от их фактических значений принято, что= 1,1.Необходимо выбрать тип, мощность и количество ФЭМ и ВЭУ, тип и мощностьтрадиционного источника, емкость АБ в составе ЭК, чтобы значениепериодза расчетный= 20 лет было минимальным (рассматривается третий уровень оптимизации покритерию (8)). При этом срок окупаемости не должен превышать 8 лет. Ставкадисконтирования – 12 %.Выбор типа энергоустановки на основе ВИЭ для каждого рассматриваемого видавозобновляемого энергоресурса согласно разработанной методике осуществляется покритерию (101). В настоящем примере рассматривается два вида ресурса ВИЭ –ветроэнергетический и энергия солнечного излучения, то естьветроэнергетический ресурс,– энергия солнечного излучения,(где–).Выбор ВЭУ осуществляется из 27 типов установок, наиболее подходящих для работы врассматриваемых условиях.
Их технико-экономические характеристики представлены втаблице Д.1 приложения Д.Для каждой ВЭУ по формуле (20) определяется среднегодовая скорость ветра,приведенная к высоте башни ВЭУ, где фактический класс открытости метеостанциирассчитывается по формуле (21) по данным таблицы Г.1 и составляет:98∑(110)Коэффициент изменения скорости ветра, учитывающий специфику рельефа местности,принят равным:1.Например, на высоте башни ВЭУ STORM USE 3 kW-48V равной 12 м скорость ветрабудет составлять:()(111)Мощность ВЭУ при среднегодовой скорости ветра, приведенной к высоте башни,определяется по паспортной зависимости мощности от скорости ветра.
На рисунке 26показана подобная зависимость для ВЭУ STORM USE 3 kW-48V.4500Мощность, Вт4000350030002500200015001000500024681012Скорость ветра, м/с141618Рисунок 26 – Зависимость мощности ветроэнергетической установки STORM USE 3 kW-48Vот скорости ветраИз рисунка видно, что при скорости ветрасоставляет= 3,12 м/с мощность ВЭУ= 372,4 Вт.Далее по (11) определяется количество ВЭУ, необходимое для покрытия среднегодовойнагрузки:⌈⌉⌈⌉(112)Для рассчитанного числа ВЭУ в составе ВЭС определяется мощность ВЭС и выработкаэлектроэнергии ВЭС в течение года при среднегодовой скорости ветра, приведенной квысоте башни:99(113)(114)Выработка ВЭС при номинальной мощности (при номинальной скорости ветра) равна,соответственно:(115)КИУМ ВЭУ рассчитывается по формуле:(116)Аналогичные расчеты проводятся для всех других типов ВЭУ.
Результаты расчетаКИУМ приведены в таблице Д.2 приложения Д.Как следует из таблицы, максимальный КИУМ получен у ВЭУ STORM USE 3 kW-48Vи составляет 12,41 %.Выбор ФЭУ осуществляется из 15 типов поликристаллических и монокристаллическихмодулей, технико-экономические характеристики которых представлены в таблице Д.3приложения Д.По известному значению годового поступления суммарной солнечной радиации присредних условиях облачности= 3905 МДж/(м2∙год) или= 1085 кВт∙ч/м2 определяетсядневная среднечасовая энергетическая освещенность в течение года (так как солнечныемодули вырабатывают электроэнергию за световой день, а ночью их выработка равно нулю,сутки условно разделяются пополам: 12 ч – день, 12 ч – ночь):(117)Мощностьсолнечногомодуляпридневнойсреднечасовойэнергетическойосвещенности в течение года рассчитывается по формуле (44).Например, для солнечного модуля КСМ-180 мощность при дневной среднечасовойэнергетической освещенности в районе расположения объекта будет составлять:(118)По (11) определяется количество модулей, необходимое для покрытия среднегодовойнагрузки:⌈⌉⌈⌉(119)Для рассчитанного числа модулей в составе СЭС определяется мощность СЭС ивыработка электроэнергии СЭС в течение года при дневной среднечасовой энергетическойосвещенности:100(120)(121)Выработка СЭС при номинальной мощности (при номинальной энергетическойосвещенности равной 1000 Вт/м2) равна, соответственно:(122)КИУМ ФЭМ рассчитывается по формуле:(123)Аналогичные расчеты проводятся для всех других типов ФЭМ.
Результаты расчетовКИУМ приведены в таблице Д.4 приложения Д.Как следует из таблицы, максимальный КИУМ получен у ФЭМ КСМ-180 и составляет25,83 %.Далее необходимо определить тип и мощность традиционного источника, емкость АБ всоставе ЭК.В расчетах по усредненным показателям мощность традиционного источника следуетвыбирать исходя из максимума нагрузки:⌈⌉(124)В настоящем примере в качестве традиционного источника рассматривается ДГУ.Согласно разработанной методике тип ДГУ выбирается по критерию (108).Использование этого критерия в укрупненных расчетах сводится к сравнению паспортныхудельных расходов топлива различных ДГУ одинаковой мощности и выбору типа снаименьшим из них.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
