Принципы построения и элементы систем управления автономных комплексов электроснабжения на возобновляемых источниках энергии

• Автор: Берг, Олег Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.05, 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 236 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО
КОМПЛЕКСА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
1.1 Сравнительный анализ возобновляемых источников энергии
1.2 Структурная и функциональная схемы многоканального комплекса электроснабжения на возобновляемых источниках энергии
1.3 Элементы систем управления многоканальных комплексов
электроснабжения на возобновляемых источниках энергии
Выводы по главе
Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
2.1 Разработка чувствительной головки магнитооптического преобразователя перемещений
2.2 Моделирование структуры подвижного носителя магнитных шкал
и меток
2.3 Определение основных параметров разработанного преобразователя перемещений с магнитными шкалами и метками
2.4 Проверка адекватности математической модели разработанного преобразователя перемещений с магнитными шкалами и метками
2.5 Особенности проектирования преобразователей перемещений
с магнитными метками и шкалами для информационно-измерительных
систем возобновляемых источников энергии
Выводы по главе
Глава 3 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВОГО ВЕТРОДВИГАТЕЛЯ
3.1 Методы оптимизации ротора вертикально-осевого ветродвигателя
3.2 Способы повышения момента вращения и снижения момента торможения вертикально-осевого ветродвигателя

3.3 Разработка и исследование каркасной структуры
вертикально-осевого ветродвигателя
3.4 Практическое применение методики проектирования
вертикально-осевого ветродвигателя
Выводы по главе
Глава 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВАРИАНТА АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ АППАРАТУРЫ УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
4.1 Расчет технических характеристик автономного комплекса электроснабжения на возобновляемых источниках энергии
4.2 Расчет функции преобразования ветроэлектрического модуля ветроэлектрической установки
4.3 Сопоставительный анализ разработанной ветроэлектрической установки и существующих аналогов
4.4 Принципы построения и основные аспекты проектирования автономных комплексов возобновляемых источников энергии
материковых зон
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Добыча традиционных ископаемых невозобновляемых источников энергии, таких как нефть, газ, каменный уголь, с каждым годом становится все дороже. Отказ от использования атомной энергии многими государствами обусловлен неэкологичностью ее производства и технологии утилизации отработанного топлива, обширной областью заражения в случае аварии [40].
Развитие «альтернативной», экологически чистой, природосохраняющей энергетики все чаще становится одной из главных тем международных саммитов и форумов. В России государственная политика в сфере использования возобновляемых источников энергии предусматривает рост доли таких источников в энергобалансе страны с 1 % в 2009 г. до 4,5 % к 2020 г. [107].
Актуальной задачей также является обеспечение электроэнергией удаленных и труднодоступных местностей, что стимулирует повышение техникоэксплуатационных характеристик автономных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для мобильного перемещения и простоты сборки-разборки в полевых условиях. На территории Российской Федерации наиболее энергозависимы регионы материковой зоны. Уральский регион, как характерный пример материковой зоны, выбран для расчета и размещения автономных комплексов ВИЭ. Он характеризуется малыми значениями (2,5^-4 м/с) средних скоростей и спонтанной направленностью ветровых потоков, переменной мощностью солнечной энергии в течение года (различная длительность светового дня, преобладание пасмурной погоды), экстремальными условиями эксплуатации ВИЭ (-40-50°С). В данных условиях существующие ВИЭ, как преобразователи различных природных и индустриальных воздействий (ветро-; гидро-; гелио-и т.д.), не соответствуют в полной мере современным требованиям по непрерывности отдачи энергии, стабильности характеристик, устойчивости к изменению параметров окружающей среды, универсальности и надежности.
Рисунок 1.17 - Структурная схема многоканального комплекса ВИЭ:
ВЭУ - ветроэлектрическая установка; ГЭУ - гидравлическая энергетическая установка; СЭУ - солнечная энергетическая установка; ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
АБ - аккумуляторная батарея; РЗР - реле (коммутатор) заряд-разряд АБ;
ПСВ1 -преобразователь скорости вращения ВД;
ПСВ2 - преобразователь скорости вращения турбины ГЭУ; ПГП, ПВП - преобразователь горизонтального и вертикального перемещения СП; КТ - коммутатор тока;
РУ - распределительное устройство; ~П, = П - потребители переменного и постоянного тока; ~ивн - источник переменного внешнего напряжения 220В; ИТ1, ИТ2 - измерители тока
ГЭУ включает гидравлическую турбину и электрогенератор. В процессе работы ГЭУ контролируется уровень воды и скорость вращения турбины. Контроль уровня воды используется для определения нештатной ситуации перегрева или затапливания силовых узлов установки. Информация о скорости вращения турбины ГЭУ позволяет анализировать режимы работы установки при изменении мощности электрической нагрузки (изменении рабочих режимов) [70].
В состав комплекса помимо самих ВИЭ также входят контролирующие и управляющие элементы (рисунки 1.16, 1.17). Управляющим блоком в комплексе