Повышение эффективности энергоснабжения лесных пасек на базе комбинированных с ветроэлектрогенератором гелиоустановок

• Автор: Осташенков, Алексей Петрович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПАСЕК
1.1 Характеристика лесных пасечных хозяйств
1.2 Исследование в области энергоснабжения лесных пасек
1.3 Исследование потенциала возобновляемых источников энергии
1.4 Методология научных исследований в области систем автономного энергообеспечения на базе ВИЭ
1.5 Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПАСЕК НА
БАЗЕ КОМБИНИРОВАННОЙ С ВЕТРОЭЛЕТРОГЕНЕРАТОРОМ ГЕЛИОУСТАНОВКИ
2.1 Обоснование структуры комплекса
2.2 Описание методики моделирования функционирования комплекса
2.3 Математическая модель функционирования комплекса
2.4 Результаты численного моделирования функционирования комплекса..
2.5 Обоснование критериев эффективности и оптимизируемых параметров.
2.6 Обоснование целевых функций оптимизации комплекса
2.7 Исследование в области номинальных рядов ВЭУ, ФМ, СК, АКБ, ТА
2.8 Описание процесса оптимизации
2.9 Пример результатов оптимизации
2.10 Комплексы на базе комбинированных гелиоустановок
2.11 Вывод
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Условия и задачи экспериментальных исследований
3.2 Описание экспериментального образца
3.3 Программа и методика экспериментальных исследований
3.4 Вывод
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Анализ результатов полигонных экспериментальных исследований.
4.2 Вывод
5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОУСТАНОВКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время, в связи с увеличением количества фермерских хозяйств, потребность в применении автономных энергогенерирующих установок в сельскохозяйственном секторе экономики многократно возросла. Так, в республике Марий Эл численность лесных пасек насчитывает 300 шт. В Приволжском федеральном округе число пасек составляет 2500 шт. В этой связи особую привлекательность получают альтернативные варианты энергоснабжения удаленных потребителей на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
В контексте рассмотрения лесных пасек наиболее доступными видами возобновляемой энергии являются энергия солнечного излучения, ветра и биотоплива, что обусловлено как требованиями к размещению хозяйств, так и традиционным местоположением пасек в Российской Федерации в областях с относительно высокой инсоляцией и умеренными скоростями ветра. В этой связи создаются предпосылки к применению автономного энергогенерирующего оборудования на основе ВИЭ. Причем следует отметить перспективность применения данного подхода к энергоснабжению в зимние периоды, когда требуется непрерывное функционирование оборудования предназначенного для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев. По оценкам специалистов, в течение проведения зимовки пчелиных семей должна под держиваться температура +5 °С и относительная влажность воздуха 80%.
Растущая потребность пасечных хозяйств в применении автономных энергогенериругощих комплексов на базе ВИЭ в зимний период диктует необходимость повышения эффективности данных систем, что возможно путем оптимизации их параметров. В этой связи настоящие исследования были посвящены рассмотрению подходов к проектированию комплекса для энергоснабжения лесных пасек в зимний период, разработке и оптимизации его технических параметров.
количество шагов моделирования текущий UI
3 Временной интервал шага моделирования, с 3
4 'Входные параметры Суммарная выделяемая влага, г/ч 1,666
5 количество ульев, шт 18 Суммарное выделяемое количество С02. л;ч 1.666
б Солнечный коллектор Суммарная мощность неуправляемого источнзпса, Вт 5.
7 Бг -коэффнщ!ент отвода теплоты от солнечного коллектора 0.95 Температура внутри ульев, 'С
8 та - приведенная поглошаюшая способность солнечного коллектора 0.8 Абсолютная влажность внутри ульев, г/мл3 5.
9 и - полный коэффициент тепловых потерь солнечного коллектора. Вт* 0.3 Содержание углекислого газа. л/ыЛ3
10! А - плошадь апертуры солнечного коллектора. мА2 1 количество влаги выделяемое единичным неуправляемы источником. 1.666
11 Бг' - коэффициент, учитывающий влияние теплообменника 0.9 количество С02 выделяемое единичным неуправляемы источником, л 1,666
12 .угол наклона солнечного коллектора к горизонту, град 88 единичная тепловая мощность неуправляемого источника, Вт 5.
13, теплоемкость сухого воздуха. Дж/(кг*К) 1
14 іВетряк (ВЭС) плотность сухого воздуха при т4 °С, кг/мА3 1,
15 'Высота установки ветроколеса. м 10 коэффициент связи между объемами приточного и вытяжного воздуха
16 'Коэффициент мощности ветроколеса 0,35 Тепловой аккумулятор
17 [Оыетаеыая ветроколесом плошадь. мл2 4 U6 - полный коэффициент тепловых потерь теплового аккумулятора. В 0.
18! Солнечная батарея (ФЭП) Аб - плошадь теплового аккумулятора, мл2
j 19 [Средний КПД ФЭП 0.16 Too - температура теплоносителя в аккумуляторе в начальный период.
20 [Площадь ФЭП. мЛ2 1.3 Со - удельная теплоемкость теплоносителя в аккумуляторе. (Дж/(кг К)) 4
21 :Ко!істр)Юіівньіс параметры едшгнчного улья об - плотность теплоносзпеля в аккумуляторе, кг/мл3 1
22 высота, м 0,325 V6 - объем бака аккумулятора, мА3
23 'длина, м 0.45 Тепловой аккумулятор - ульи
24 ширина, м 0.445 Скорость теплоносителя, и'с 0.
25 коэффициент теплопотерь черед стены, пол. потолок 4 Плотность теплоносителя ТА-ульн, кг/мл3 1,
26 Эл. энергетические параметры Суммарная площадь поперечного сечения потока теплоносителя. мЛ2 0,
27 номинальный ток циркуляционного насоса солн. кол-pa, А 4 Теплоемкость теплоносителя ТА-узгыт. Дж/(кг*К) 1
28 номинальный ток приточного вентилятора. А 0,3 площадь поверхносп! теплообмена (воздуховод-окр. воздух), м2
29 номинальный ток системы управления. А 0.5 коэффициент теплопередачи ТА-ульп. Вт/(мЛ2*К) 1,
30 Прочие константы Электролігпічесиш аккумулятор (АКБ) - потребители
31 широта местности, град 56.38 Емкость АКБ, А*ч
32 коэффициент отражения Номинальное напряжение АКБ, В
33 зимой (при наличии снежного погрова) 0.7 Удельное сопротивление соедигаггельных проводов, Ом/м 0.
34 летом 0.2 Длина соединительных проводов, м
35 количество пчелиных семей размещенных в улье, пт 1 Величина глубокого разряда АКБ, Ч о
36 Объем единичного улья, ыл3 0.06508 коэффициент, учитывающий влияние контроллеров ФЭП и ВЭС 0.
Рисунок 2.3 - Внешний вид окна ввода значений постоянных параметров