Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Математична модель використання енергії біомаси

Для дослідження можливості розширеного використання ене­ргії біомаси була розроблена математична модель, основними еле­ментами якої є інформаційно-енергетична мережа паливно — біоенергетичного балансу і база даних біоенергетичного устатку­вання, докладно описана авторами [2].

Запропонований алгоритм розв’язку (рис. 12.6) є ітераційною процедурою, що складається із семи етапів:

1. Оцінка енергоспоживання для базового року.

2. Розрахунки цінових рівнянь у напрямку руху енергетичного потоку.

3. Оцінка попиту на енергоресурси.

4. Послідовний розв’язок рівнянь енергетичного балансу у зворотному порядку, починаючи з вузлів попиту й закінчуючи вузлами енергоресурсів.

5. Оцінка транспортування енергоносіїв у даний регіон.

6. Оцінки показників екологічної ефективності системи енергетичної конверсії на основі показника зниження емісії парникових газів.

7. Перевірка збіжності ітераційного процесу.

Кожний вузол і — енергоресурсу має обмеження:

Qi ~ Qmax. i ’ (12.1)

де Qi, Qmax, i — можливе й максимальне значення кількості енергії в ре­сурсі, що надходить на перетворення, кВт-год.

Для всіх вузлів виконувалося рівняння збереження потоку енергії (рівняння енергетичного балансу).

Рисунок 12.6 — Блок схема чисельного дослідження використання енергії біомаси [156, 516]

Для вузлів перетворення й транспорту енергії рівняння енер­гетичного балансу мало вигляд:

L

E<5?=EQ5i-fj.

/=і n=i

де Q-,),, — кількість енергії відповідно на виході і на вході в г-

вузол перетворення (або транспорту енергії) за рік t для всіх j — енергоперетворюючих технологій, кВт-год; fj — ККД процесу перетворення;

Ьвих — кількість вихідних ліній;

NBX — кількість вхідних ліній.

Для вузлів резерву енергетичний баланс записувався у вигля­ді:

QT = Q7 • (12-3)

На всі вузли накладалася умова незаперечності змінних:

Q > 0, Р > 0, (12.4)

де Q — кількість енергії, кВт-год;

Р — ціна енергії, грн./кВт-год.

Розроблена математична модель ефективного використання енергії біомаси в енергетичнім господарстві АПК регіону дозволяє вибирати раціональне компонування енергоустаткування, визнача­ти оптимальну структуру споживчих енергоресурсів і собівартість енергії, що генерується. Для розробленої моделі запропонований метод реалізації алгоритму чисельних досліджень ефективного ви­користання енергії біомаси в АПК регіону, представлений далі. Да­ний метод включає наступні етапи, детально описані у [156]:

1 етап. У кожний вузол енергоресурсу за рік t за ціною Pit на­дходить енергоресурс, КІЛЬКІСТЬ енергії В якому дорівнює Qit. Зале­жність між кількістю енергії Qit і ціною ресурсу Рд описана за до­помогою кривої пропозиції, визначеної в результаті аналізу статис­тичних даних. Для року t рівняння кривої пропозиції представлено в наступному виді:

Р„ = А„ • (1+а,) + В„ • Qit_, + С„ • QL, (12.5)

де Рц — ціна і-енергоресурсу за рік t, грн./кВт-год; ait — темп приросту вартості енергоресурсу;

Ait — ціна енергоресурсу за попередній рік, грн./кВт-год;

Bit, Сй — коефіцієнти кривої пропозиції;

Qit -1 — кількість і-енергоресурсу в t-1 рік, кВт-год.

2 етап. У цінових рівняннях усіх вузлів, пов’язаних з перетво­ренням і транспортом енергії, використовується метод дисконтова­них інтегральних витрат. У якості розрахункового періоду взятий нормативний термін служби устаткування. Прийнята умова, що ка­піталовкладення здійснюються одноразово, а експлуатаційні витра­ти постійні по роках розрахункового періоду (Тс). Розрахункова формула дисконтованих інтегральних витрат для j-енергоустановки має вигляд:

де Р||их — дисконтовані інтегральні витрати, грн./кВт-год;

Р-|х — ціна енергоресурсу (енергії), грн./кВт-год;

Uj — середньорічні експлуатаційні витрати без амортизаційної складо­вої, грн./кВт-год;

Kj — повні капітальні витрати, грн;

Pj — коефіцієнт приведення різночасних витрат до одного моменту часу; Qj — річне вироблення енергії j-енергоустановки, кВт-год; hj — фактичний час експлуатації установки, доба.

Величина капіталовкладень Kj визначена по формулі:

Кі=к°б + К]д, (12.7)

К°б = Ц°б + Ц* + К” + К“ + К™, (12.8)

КГ=ЦГрзд, (12-9)

де К°б, К^д — витрати на устаткування і виробничу будівлю, грн;

Ц° , Ц’-, Ц | — ціни устаткування, комплектуючих і 1 м площі будинку, грн; К"1 — витрати на транспортування устаткування, грн;

К“ — витрати на монтаж устаткування, грн;

К™ — витрати на пусконалагоджувальні роботи, грн;

F3;i — площа будинку, необхідна для розміщення нового устаткування, м. Середньорічні експлуатаційні витрати Uj j — енергоустановки визначені як:

идм + иев + иро + изп + икр

_ J___________ J______ J________ J_______ J_

i_ Qj

де U” м — вартість допоміжних матеріалів, грн;

Ujв — вартість допоміжного устаткування, грн;

Up ° — вартість ремонту і обслуговування, грн;

U-п — заробітна плата, грн;

UjKp — плата за кредит, грн.

Коефіцієнт приведення (3j визначався вираженням:

де qj — норма дисконту;

Tcj — нормативний строк експлуатації j-технології, років.

Норма дисконту визначена як:

qj = IR + MRRj • RIj, (12.12)

де IR — темп інфляції, отн. ед.;

MRRj — мінімальна реальна норма прибутку, отн. ед.;

RIj — коефіцієнт, що враховує ступінь інвестиційного ризику, отн. ед.

З етап. Кількість енергії, необхідна для покриття потреб за рік t, визначена по формулі:

де Q))°’p — необхідна кількість енергії за рік t, кВт-год;

QnoTP _ КщЬКість енергії, що спожита за t — 1 рік, кВт-год;

і|ііХ — темп приросту споживання енергоресурсу (енергії) за рік t.

4 етап. Принциповою основою для знаходження рівноважного ринкового розвитку системи є припущення, що частки енергетич­них ресурсів на ринку зворотно пропорційні їх цінам. Для розраху­нку ринкової частки енергоресурсу використовувалася формула:

D„=T?^-, (12.14)

Ечг

j=l

де Pit — ціна і-го енергоресурсу, грн./кВт-год;

NBX

— сума цін енергоресурсів, розглянутих у даному вузлі, грн./кВт-год;

j

Dit — частка і-го енергоресурсу на ринку,

XPit =1; і — вид енергоресурсу;

NBX — кількість вхідних ліній вузла;

v — коефіцієнт цінової чутливості, значення якого варіюється від 0 до 15.

Значення v=0 відповідає найменшому ступеню цінової чутли­вості, при якій частки всіх енергоресурсів на ринку однакові. Зна­чення v>0 підсилює залежність ринкової частки від значення відно­сної ціни і наближає ситуацію, при якій весь ринок займає один енергоресурс, що має менше значення Pit.

5 етап. Рівноважна модель, що відповідає мережі, визначена шляхом знаходження кількості енергії і сукупності дисконтованих інтегральних витрат, які задовольняють усім рівнянням і нерівнос­тям. Для розв’язку використовувалася павутино подібна модель ри­нку, яка полягає в знаходженні рівноважної ціни шляхом послідов­них наближень. Система рівнянь, відповідна до моделі паливно- енергетичного балансу, складається з Nc рівнянь,

мс

Nc=X(nBx. r+nBHX. r)5

Г=1

де Мс — число вузлів мережі,

Пвх г 5 ПвЬх г " ЧИСЛО вхідних і вихідних ліній г-го вузла.

Внаслідок того, що отримана система рівнянь була неліній­ною, запропонований ітераційний алгоритм здобуття рішення для кожного року запланованого періоду. У якості початкового набли­ження для Q|;, описаних у вузлах енергетичних ресурсів, взяті зна­чення базового року (першого року періоду дослідження), тобто qk _ дбаз. рік дал| послідовно вирішувалися рівняння, що дозволяють

обчислити дисконтовані інтегральні витрати на вхідних і вихідних лініях всіх вузлів мережі («прямий хід»). Після цього робиться розрахунок, в результаті якого визначаються значення Q|t, відпові­дні вихідним лініям вузлів енергетичних ресурсів («зворотний хід»). Потім значення Q” порівнюються із значеннями Qjt, отрима­ними після першої ітерації. Якщо погрішність перевищує задану

величину, то процес повторюється з набутих значень і т. д. Ітерації повторювалися до виконання наступної умови:

де в — задане значення відносної погрішності ітераційного процесу; k — номер ітерації.

На основі розробленого алгоритму чисельного методу розра­хунку використання енергії біомаси в АПК регіону виконаний ком­плекс досліджень, запропоновані і обґрунтовані рекомендації по створенню раціональної компоновки біоенергетичного устаткуван­ня для енергетичного господарства підприємств АПК РТ.

Розроблена програма до даного алгоритму має вигляд:

Program prog;

Var ait, Ait, Bit, Cit, Kj, Uj, Qj, hj, Tcj, qj, v, Qit-Цпотр), cpit, Toe, Tnp, Узагр, Qit(k), Qit(6a3.piK), £Угаз, M, Пр(терм), Уг(терм), Пр(мез), Уг(мез), Qh, Дсут. м, См, Тм, Q1,Q2, FI, dt, F2, Qro, Gm, Cp, t, Qt3, Qmh, Gmh, Смл, Тмл, G, x, L, M, b, N, Pjt(BHx), Qjt, Dj, mj, I, J, О, P, R, W, є: real; k: integer; begin

writeln( ‘ввести ait, Ait, Bit, Cit, Kj, Uj, Qj, hj, Tcj, qj, v, Qit-l(noTp), cpit,

Toe, Tnp, Узагр’);

readln(ait, Ait, Bit, Cit, Kj, Uj, Qj, hj, Tcj, qj, v, Qit-l(noTp), cpit, Toe,

Tnp,

Узагр);

k:=0;

Qit(k):= Qit(6a3.piK); if 45<T<55 then begin ХУгаз:=1,4087-ехр(0,8639-1п(Узагр)); M:=56,131 • ехр(0,02454п(Узагр)); Пр(терм):=0,7919- ехр(0,88744п(Узагр)); Уг(терм):=0,2655- ехр(0,28384п(Узагр)) else

Yy газ:=1,7437 — ехр(0,5933 — Іп(Узагр)); М:=65,352- ехр(0,059Нп(Узагр)); Пр(мез):=1,1363- ехр(0,5152Тп(Узагр)); V г(мез): =0,3755 • ехр(0,5191 • ln( V загр)); end;

Qh:= Дсут. м • См ■ (Тм — Toe);

Ql:=kl-FI-dt;

Q2:=k2- F2- dt;

Qro:= Gm — Cp — k2- (exp(Hn(t)) -1);

Qt3:= Gm — Cp — k3- (exp(t-ln(t)) -1);

Qmh:= Смл — Смл — (Тмл — Toe);

G:=((x/100)-A +L+M — b)/N; repeat

I:= Математичний розрахунок кривої пропозиції енергетичного ресурсу і пропозиції енергетичного ресурсу і розрахунок середньозваженого значення ціни енергоресурсу;

J:= Розрахунок дисконтованих інтегральних витрат виробництва енер­гії;

0:= Визначення потреби в енергії на рік t;

Р:= Розрахунок оптимальної ринкової частки енергоресурсу і визна­чення оптимальної кількості підведеної енергії для j-установки;

R:= Вибір складу устаткування; k:=k+l;

until abs((exp((k-l)-ln(Qit)) — exp(k — ln(Qit)))/exp(k — ln(Qit)))<=s;

W:= Розрахунок екологічного показника коефіцієнту емісії;

writeln( ‘ Pjt(BHx)= Pjt(BHx):3:3,’ Qjt=’, Qjt:3:2,’ Dj=’, Dj:5:3, ‘ mj=’,

mj:4:3,

‘G-, G:3:2, коефіцієнт емісіїкоефіцієнт емісії);

readln;

end.

Оставить комментарий