Энергоэффективные автономные системы электроснабжения с фотоэлектростанциями

• Автор: Саврасов, Фёдор Витальевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Повышение энергоэффективности автономных систем электроснабжения путем использования в них возобновляемых источников энергии
1.1. Проблемы децентрализованного электроснабжения объектов Российской Федерацииіі
1.2. Возможности использования возобновляемых источников энергии в районах децентрализованного энергоснабжения
1.2.1. Основные цели совершенствования автономных систем электроснабжения на основе возобновляемой энергетики
1.2.2. Обзор возможностей использования возобновляемых источников энергии в России
1.3. Перспективы использования солнечной энергии для электрификации удаленных потребителей Томской области
1.4. Выводы по главе
2. Особенности построения автономных систем электроснабжения с использованием фотоэлектростанций
2.1. Анализ технико-экономических характеристик систем автономного электроснабжения на базе дизельных электростанций
2.2. Формулировка условий технико-экономической целесообразности использования фотоэлектрических систем
2.2.1. Технические и экономические характеристики основных компонентов фотоэлектрических систем
2.2.2. Влияние факторов, определяющих уровни электропотребления, на параметры фотоэлектрических систем
2.2.3. Варианты построения автономных систем электроснабжения с использованием фотоэлектрических устройств
2.3. Выводы по главе
3. Оптимизация несущих конструкций фотопреобразователей и режимов работы автономных систем электроснабжения с фотоэлектростанциями
3.1. Исследование возможностей увеличения выработки электроэнергии фотоэлектрическим модулем
3.2. Разработка новых конструктивных решений размещения фотоэлектрических элементов
3.2.1. Фотоэлектрическое устройство на подвижной раме
3.2.2. Фотоэлектрические устройства складного типа
3.3. Математическое моделирование основных компонентов автономной системы электроснабжения
3.4. Разработка алгоритмов функционирования систем управления автономными системами электроснабжения с фотоэлектрическими энергоисточниками
3.4.1. Алгоритм работы гибридной автономной системы без аккумуляторной батареи..
3.4.2. Алгоритм работы гибридной автономной системы с аккумуляторной батареей, работающей в буферном режиме
3.4.3. Алгоритм работы гибридной автономной системы с аккумуляторной батареей, работающей в циклическом режиме
3.4.4. Алгоритм работы автономной системы на основе фотоэлектрической станции без дублирующего энергоисточника
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Перспективы практического использования фотоэлектрических систем в автономных комплексах электроснабжения Томской области

4.1. Исследование режимов работы фотоэлектрических систем в составе гибридной солнечно-дизельной электростанции
4.2. Программа перспективного внедрения фотоэлектрических систем в автономные энергетические комплексы Томской области
4.3. Выводы по главе
Заключение
Перечень источников
Список сокращений
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Введение
Актуальность темы исследования. Актуальность данной работы связана с тем, что на 70% территории России отсутствует централизованное электроснабжение. На этой территории проживают порядка 20 млн. человек. В зонах с централизованным электроснабжением часто возникает необходимость повысить надёжность электроснабжения отдельных потребителей путём введения в систему автономного энергоисточника в качестве резерва. Надежное обеспечение от автономных мобильных источников необходимо и при ликвидации катастроф природного и техногенного характеров.
Во многих регионах (например, на территории Сибирского Федерального округа) обеспечение электричеством объектов, удалённых от центральных энергосетей, осуществляется с помощью дизельных электростанций. Фактически, на арктическом побережье Крайнего Севера основным источником энергии является именно такой тип электростанций. Их общее количество превышает 5 тысяч, а расход топлива - 6 млн. т в год. Доставка топлива осуществляется в бочках, которые не возвращаются; расход металла скопившихся на побережье бочек оценивают в 250 тыс. т. Доставку топлива в эти регионы осуществляют около 60 тыс. человек [1].
Подвоз дизельного топлива иногда осуществляется с помощью авиации, в результате чего транспортные расходы на доставку топлива превышают стоимость последнего. Следует учесть и тот факт, что данный вид топлива дорожает, и в дальнейшем цена на него будет только расти. Также нельзя недооценивать ограниченное количество ископаемых топливных природных ресурсов и экологические проблемы топливной энергетики.
Отсюда вытекает необходимость в разработке надежных автономных комплексов электропитания, независимых от наличия традиционных видов топлива либо от наличия возможности подключения к системам централизованного энергоснабжения. С учётом этого, предполагается, что

Общие технические характеристики существующих ДЭС по районам ТО, испытывающим энергодефицит, приведены в приложении А.
2.2. Формулировка условий технико-экономической целесообразности использования фотоэлектрических систем
2.2.1. Технические и экономические характеристики основных компонентов фотоэлектрических систем
Исходя из информации, представленной выше, предполагается целесообразным рассмотрение экономической и энергетической эффективности электрических станций, использующих гелиоэнергетический потенциал. Электричество, получаемое на основе гелиоэнергетики, образуется за счёт использования фотоэлектрических преобразователей.
В настоящее время сфера использования фотоэлектрических преобразователей стремительно расширяется. Установленная мощность гелиосистем, изготавливаемых в мире, лежит в диапазоне от нескольких Вт до десятков МВт.
Фотоэлектрическое преобразование обладает значительными потенциальными преимуществами:
• не имеет движущихся частей, что существенно упрощает и снижает стоимость обслуживания; срок службы достигает 30 лет, при незначительном снижении эксплуатационных характеристик;
• пригодно для создания установок практически любой мощности;
• не требует высокой квалификации обслуживающего персонала;
• эффективно использует как прямое, так и рассеянное (диффузное) солнечное излучение [35].