Разработка и исследование автономной системы электроснабжения сельского дома

• Автор: Гусаров, Валентин Александрович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
ОБЗОР СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
1.1 Состояние электроснабжения сельского хозяйства России
1.2. Автономное электроснабжение маломощных потребителей
1.3 Характеристики машинных преобразователей энергии
1.4 Пути повышения коэффициента использования топлива в ДВС
1.5 Использование возобновляемых источников энергии в автономных системах гарантированного электроснабжения
1.6 Направления использования солнечной энергии
1.7 Состояние и развитие ветроэнергетики
1.8 Цель и задачи диссертации
Выводы
ГЛАВА
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
2.1 Принципы оптимизации параметров лопасти ветроколеса ветроагрегатов малой мощности
2.2 Принцип выбора ВЭУ по расчётной мощности
2.3 Коррекция параметров лопастей ветроколеса УВЭ-500 с целью увеличения выработки
2.4 Расчёт профиля лопасти
2.5 Исследования возможности применения асинхронного двигателя в качестве
генератора ветроагрегата
Выводы
ГЛАВА
РАЗРАБОТКА АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ДОМА
3.1 Постановка задач

3.2 Анализ графиков нагрузки для поликомплектного источника
3.3 Структура поликомплектного источника и его обоснование
3.4 Экспериментальные показатели ветроагрегата
3.5 Геометрия солнечных батарей и её обоснование
3.6 Разработка автономной ветро-солнечной энергоустановки с дизельным резервом
3.7 Разработка автоматической системы автономного электроснабжения
3.8 Анализ качества генерируемой электроэнергии в системе бесперебойного питания
3.9 Анализ экономических показателей автоматической системы автономного
электроснабжения
Выводы
ГЛАВА
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Основные положения и принципы оценки эффективности автономной системы электроснабжения
4.2 Экономическое окружение проекта
4.3 Анализ экономической эффективности поликомплектного источника
Выводы
Общие выводы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Возобновляемая энергетика в настоящее время уверенно приобретает реальную значимость. Для того чтобы в ближайшей перспективе она получила широкое развитие, предстоит осуществить методологическую и концептуальную оценку существующих методов использования возобновляемых ресурсов и усилить инновационную составляющую исследований нетрадиционных источников энергии [1].
Значительные потери электроэнергии и низкая надёжность энергоснабжения при использовании автономных источников в сельском хозяйстве России связаны с тем, что ветрогенераторы, солнечные батареи, жидкотопливные электростанции (ЖТЭ) не всегда полно используют свой потенциал. Потери могут составлять до 50% вырабатываемой электроэнергии. Снижение собственных затрат энергии и получение максимальной отдачи от комплекта энергетического оборудования достигается за счёт применения гибридных систем и контроля за процессами выработки энергии. Раздельное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и ЖТЭ в большинстве случаев нецелесообразно. Поэтому нередко ВИЭ используют совместно с ЖТЭ, организуя на их основе гарантированное электроснабжение. Несовместимость энергетических потенциалов и мощности преобразователей ВИЭ в электроэнергию с графиком нагрузки требует решения задачи управления потоками энергии в источнике с учётом требований эргономики для сельскохозяйственных потребителей.
Целью работы является:
Разработка и создание поликомплектного источника гарантированного электроснабжения (ПИГЭ) для сельского жилого дома при эффективном использовании возобновляемых источников энергии. В соответствии с данной целью ставятся и решаются следующие задачи:
1. Оптимизация геометрии лопастей ветроколеса ВЭС по максимальному коэффициенту использования энергии ветра

В общем случае СКУ должно обеспечить [67] :
- контроль тока, напряжения и температуру накопителей;
- защиту батарей от токовых перегрузок;
- отключение или перевод в безопасное состояние вышедших из строя единичных аккумуляторов или групп аккумуляторов;
- выработку управляющих команд для систем терморегулирования батарей;
- прием и отработку внешних управляющих команд, передачу информации о состоянии батарей;
- самотестирование работоспособности блоков, входящих в состав СКУ;
В России, несмотря на нарастающие потребности внутреннего рынка, наблюдается существенное отставание от передовых в техническом отношении стран в разработках и производстве современных электротехнических накопителей. В частности, практически отсутствует производство стационарных и тяговых необслуживаемых аккумуляторных батарей (АБ) всех типов из отечественных компонентов, а их рынок занят импортной продукцией. О ведении разработок в области герметизированных СКА в 2004 году заявили ОАО «Подольский аккумуляторный завод» и ОАО «Электросила» (С.-Петербург») [68].
Отечественные электрохимические конденсаторы (ЭХК) в основном производятся на базе водных электролитов. Исключением является щелочные гибридные ЭХК, производимые фирмой «Эсма» [69].
Несмотря на высокий уровень отечественных первичных литиевых источников тока (ФГУП «Альтен», ОАО «Литий элемент» и др.), до последнего времени литий-ионные аккумуляторы у нас серийно не производились. В начале 2006 года о готовности производить ЛИА ёмкостью 14 А-ч заявило ОАО «Аккумуляторная компания «Ригель» (С.-Петербург) где был введён в эксплуатацию производственный участок производительностью порядка 300 кВт-ч/год [70].
ОАО «Гириконд»(С.-Петербург) ведет НИОКР по созданию ЭХК с органическим электролитом (аналог фирмы «ЭРСОБ») [71].