Формирование автономных систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии

• Автор: Воронин, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 338 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОНОМНЫХ СЕЛБСКОХОЗЯЙСТВЕНЫХ

ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

1.1. Сельскохозяйственные объекты автономного электроснабжения.

1.2. Анализ вариантов электроснабжения

1.3. Анализ возобновляемых источников энергии.

1.4. Анализ научнотехнических достижений в области применения возобновляемых источников энергии

в сельском хозяйстве.

1.5. Формулировка проблемы и задачи научных исследований

2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.1 Управление исследований.
2.2. Методы исследований
3. СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
3.1. Построение системы автономного электроснабжения и определение ее границ
3.2. Анализ потребителей электрической энергии
3.3. Исследование потоков поступления энергии.
4. АНАЛИЗ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И АККУМУЛЯТОРОВ
ЭНЕРГИИ
3.1. Преобразователи энергии солнечного излучения
3.2. Преобразователи энергии ветра.
3.4. Аккумуляторы энергии
5. МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
5.1. Обоснование целевой функции оптимизации автономных
систем электроснабжения.
5.2. Автономная система электроснабжения на основе солнечной электростанции
5.3. Автономная солнечная электростанция с разделенной во времени бытовой и производственной нагрузкой
5.4. Автономная электростанция на базе ветроэнергетической установки пропеллерного типа
5.5. Автономная электростанция на базе вегроэнергсгической установки роторного типа
5.6. Автономная система электроснабжения на базе ветроустановки и топливной электростанции.
5.7. Автономная система электроснабжения на основе солнечной электростанции и ветроэнергетической установки
5.8. Методы определения параметров автономных систем электроснабжения при их формировании
6. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ
ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГ ИИ
6.1. Экономически целесообразные условия применения.
6.2. Экономическая эффективность автономных систем электроснабжения, сформированных по предлагаемым методикам.
Заключение
Литература


Заметим, что эти расчеты неизбежно изменяться в будущем в пользу солнечных энергоустановок, за счет разведки новых месторождений алюминия, замены его другими материалами (в том числе и искусственными полимерными), повышения КПД солнечных преобразователей, использования "занятых" площадей, например крыш зданий, охранных территорий и т. Кроме того, необходимо учесть сокращение расходов алюминия на производство электропроводов. Тем не менее, даже с учетом возможных улучшений, реально в этом столетии можно ожидать некоторое увеличение доли атомных электростанций (в 2 - 2,5 раза), некоторое уменьшение топливных электростанций (причем с заметным уменьшением доли нефтепродуктов), и увеличение доли возобновляемых источников энергии до - %. То есть, централизованное электроснабжение будет иметь традиционное состояние (с увеличением доли природного газа, атомного топлива, угля), но с некоторым увеличением возобновляемых источников энергии. В таблице 1. Как следует из таблицы 1. Гидроэнергия и энергия биотоплива может быть эффективна для электроснабжения сосредоточенных потребителей, причем большой мощности, но при этом не устраняются экологические проблемы. Кроме того, электроэнергия, получаемая на гидроэлектростанциях, на сегодняшний день, вместе с электроэнергией, получаемой на атомных электростанциях, наиболее дорогая. Таблица 1. Солнечное излучение 1. Рассредоточено 1. График поступления энергии регулярный для рассеянного излучения и случайный для прямого излучения. КПД преобразователей энергии солнечного излучения в электроэнергию низкий (особенно для ФЭП). Отсутствует в ночное время. Можно преобразовывать в электроэнергию непосредственно у потребителя. Известны периоды, когда можно использовать ФЭП. Для крупных потребителей необходимо транспортировать к потребителю. Мощность, снимаемая с ФЭП - случайная величина. Требуется дублирование или завышение мощности ФЭП и аккумулирование. Увеличивается стоимость. Требуется аккумулирование или дублирование. Продолжение таблицы 1. Энергия ветра 2. График поступления энергии случайный. КПД ветроэнергетических установок высокий. Предпосылки для снижения стоимости. Требуется дублирование или завышение мощности ветро-установки и аккумулирование. Энергия рек (гидроэнергия) 3. Регулярная и прогнозируемая с высокой точностью. Сосредоточена в месте преобразования. Требуются плотины. Вероятность энергообеспечения высокая. Можно получать большие мощности 3. Требуется транспортирование к рассредоточенным потребителям. Негативное влияние на экологию. Энергия биотоплива 4. Рассредоточена. Преобразованная в биотопливо, легко применяется в топливных электростанциях. Можно экономить ископаемое топливо. Требуется сбор и транспортировка биомассы к месту преобразования 4. Можно предположить, что комбинированное использование возобновляемых источников энергии позволит увеличить надежность электроснабжения, но может привести к увеличению стоимости электроэнергии. Наиболее мощным источником энергии на поверхности Земли является солнечное излучение. Мощность солнечного излучения на Землю составляет около 4- Вт [8, , , , 7 и др. Вт/м [, 7]. Следует отметить, что значительная часть этой энергии задерживается в атмосфере, и на поверхности Земли поток солнечного излучения составляет 0,2 - 1 кВт/м2. Это значение весьма приближенное, и зависит от многих факторов, среди которых есть и случайные величины. Гак, мощность потока солнечного излучения зависит от времени года и суток, географического места на Земле, состояния атмосферы, погодных условий и т. Солнечное излучение в атмосфере частично поглощается, преломляется, отражается и свободно проходит к поверхности Земли. Поверхность Земли также частично поглощает, а частично отражает солнечные лучи. Отраженные и преломленные лучи имеют свои источники испускания, которые рассредоточены по всему освещенному объему атмосферы. Таким образом, солнечное излучение можно разделить на два вида -прямое и рассеянное. Суммарное солнечное излучения эквивалентно совместному действию прямого и рассеянного солнечного излучения. На рисунках 1. Земли на широте Ростовской области [2]. Как следует из приведенных графиков, мощность солнечного излучения на широте Ростовской области сильно зависит от сезона. В таблице 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1.