Электроэнергетическая система на основе солнечных модулей с энергоемкими конденсаторами для автономных сельскохозяйственных объектов

• Автор: Аруов, Болат Боранбаевич
• Шифр специальности: 05.20.02, 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Содержание

Список сокращений.

Введение.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Маломощные автономные сельскохозяйственные объекты, как потребители электрической энергии.

1.2. Состояние и перспективы применения возобновляемой энергетики

1.3. Использование различных видов возобновляемой энергии

1.3.1. Ветроэнергетика.

1.3.2. Гидроэнергетика.

1.3.3. Геотермальная энергетика

1.3.4. Энергия биомассы

1.3.5. Солнечная энергетика
1.3.6. Применение накопителей энергии в возобновляемой энергетике
1.3.7. Выбор схемы преобразования электрической энергии
Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ СОВМЕСТНО С ЭНЕРГОЕМКИМ КОНДЕНСАТОРОМ
2.1. Режимы работы и параметры накопителя энергии
2.2. Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии
2.2.1. Характеристики фотоэлектрических преобразователей.
2.2.2. Вольтамперная характеристика солнечного модуля
2.3. Математическое и физическое моделирование солнечной электроэнергетической системы.
2.4. Математическая модель солнечной электроэнергетической системы с емкостным энергоемким накопителем
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ
СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСОЙ СИСТЕМЫ
С ЭНЕРГОЕМКИМИ КОНДЕНСАТОРАМИ
3.1. Экономикоматематическое моделирование накопителей энергии
3.2. Экономикоматематическая модель солнечной электроэнергетической системы.
3.3. Применение экономикоматематической модели солнечной электроэнергетической системы.
3.4. Исследование влияния параметров и экономических показателей энергосистемы на оптимальные параметры емкостного накопителя энергии.
3.5. Оптимизация режима работы емкостного накопителя энергии для выравнивания графиков нагрузок
3.5.1. Задача оптимизации режимов работы емкостного накопителя энергии.
3.5.2. Оптимизации режима работы емкостных накопителей энергии.
3.5.3. Алгоритм определения оптимального режима работы емкостного накопителя энергии.
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРО
ВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ЭНЕРГОЕМКИМИ КОНДЕНСАТОРАМИ
4.1. Технические характеристики импульсного энергоемкого конденсатора
4.2. Этапы проведения экспериментальных исследований.
Выводы по главе 4.
ГЛАВА 5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ СОВМЕСТНО С СОЛНЕЧНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ
5.1. Экономические характеристики солнечных модулей
5.2. Методика определения технического потенциала электроэнергии от солнечного излучения и экономического потенциала солнечной энергии региона.
5.2.1. Определение экономического потенциала электроэнергии от солнечного излучения.
5.2.2. Экономическое обоснование использование солнечных электроэнергети
ческих систем.
5.3. Ресурсы солнечной энергии оз. Балхаш Республики Казахстан
5.3.1. Технический и экономический потенциал электроэнергии солнечного излучения.
5.4. Экономическая эффективность емкостных накопителей энергии
5.5. Снижение потерь электроэнергии в линиях электропередач.
5.6. Экономический эффект от внедрения емкостных накопителей энергии.
Выводы по главе 5.
Общие выводы
Литература


Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством энергетики, экологии, продовольствия. По оценке Американского общества инженеровэлектриков, если в г. ВИЭ в мире составляла 1, то к г. По данным Министерства энергетики США, в этой стране к г. ВИЭ может возрасти с до . В странах Европейского Союза планируется увеличение доли использования ВИЭ для производства тепловой и электрической энергии с 6 до . Исходная ситуация в странах ЕС различна. И если в Дании доля использования ВИЭ в г. Нидерланды планируют увеличить долю ВИЭ с 3 в г. Основной результат в общей картине определяет Германия, в которой планируется увеличить долю ВИЭ с 5. Чтобы ощутить масштаб цифр, укажем, что электрическая мощность электростанций на возобновляемых источниках энергии без крупных ГЭС составит 0 0 ГВт, что превышает мощность всех электростанций России 5 ГВт в 1. Выбросы тепловых электростанций состоят, в основном, из углекислого газа, который ответственен за тепличный эффект и изменение климата и, например, приводит к засухе в районах производства зерна и картофеля. Другие выбросы включают окислы серы и азота, которые в атмосфере превращаются в серную и азотную кислоты и возвращаются на землю со снегом или в виде кислотных дождей. Повышенная кислотность воды приводит к снижению плодородия почвы, уменьшению рыбных запасов и засыханию лесов, повреждению строительных конструкций и зданий. Токсичные тяжелые металлы, такие как кадмий, ртуть, свинец, могут растворяться кислотами и попадать в питьевую воду и сельскохозяйственные продукты 6,7. Существует большая неопределенность в определении реальной стоимости электроэнергии, получаемой от атомных электростанций АЭС. Можно утверждать, что реальные цены в атомной энергетике будут определены после того, как будут решены вопросы безопасности АЭС и ядерных технологий по получению топлива и захоронения отходов и разработаны принципы обращения с оборудованием, зданиями и сооружениями АЭС, выводимыми из эксплуатации через тридцать лет работы, и эти цены будут выше существующих. Отечественные и зарубежные оценки прямых социальных затрат, связанных с вредным воздействием электростанций, включая болезни и снижение продолжительности жизни людей, оплату медицинского обслуживания, потери на производстве, снижение урожая, восстановление лесов и ремонт зданий в результате загрязнения воздуха, воды и почвы дают величину добавляющую около мировых цен на топливо и энергию 6,8. По существу, это затраты всего общества экологический налог, который платят граждане за несовершенство энергетических установок, и этот налог должен быть включен в стоимость энергии для формирования государственного фонда энергосбережения и создание новых экологически чистых технологий в энергетике. Если учесть эти скрытые сейчас затраты в тарифах на энергию, то большинство новых технологий возобновляемой энергетики становится конкурентоспособными с существующими технологиями. Одновременно появится источник финансирования новых проектов по экологически чистой энергетике. Именно такой экологический налог в размере от до от стоимости нефти введен в странах ЕЭС 6. Производство солнечных элементов в мире сегодня превышает 0 МВт ежегодно. Если в использовании солнечной энергии в промышленных масштабах еще много проблем, то в повседневный быт многих и многих миллионов людей гелиосистемы вошли прочно и навсегда. Фотоэлектрические станции ФЭС идеальны для путешествий, в вариантах мобильного использования. Фотоэлектрические станции могут быть применены для питания релейных радиокоммуникаций. Фотоэлектрические модули могут обеспечить катодную защиту трубопроводов, металлоконструкций, обеспечить работу знаков водной навигации, водоподъемных установок, бытовой радиоаппаратуры, а также осуществить заряд аккумуляторных батарей для каких бы то ни было других целей. В качестве интересного использования можно привести пример электроизгороди, предназначенной для выгула скота. Источником энергии для генератора импульсного напряжения в электроизгороди служит солнечный модуль мощностью 3 Вт, размером 0 0 мм.