Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Принципы реализации ветроэнергетических установок

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) — это комплекс взаимосвязан­ного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии (механическую, тепловую, электри­ческую и т. п.). поэтому ветроэнергетические установки по назначению можно подразделить на ветро-механические, обеспечивающие привод ме­ханизмов; ветро-тепловые, производящие тепло; и ветро-электрические. преобладающее значение в промышленной вет-роэнергетике имеют ве­троэлектрические установки, в результате чего аббревиатура вэу отне­сена в основном к ветроэлектрическим установкам.

схематичное изображение преобразования энергии ветра в энер­гию пользования отображает лишь некоторые связи общей системы ис­пользования ветроэнергетического потенциала (рис. 100).

Принципы реализации ветроэнергетических установок

рис. 100. принципиальная схема преобразования энергии ветра в энергию пользования [Методические рекомендации..2003]

Критерии целесообразности возведения ВЭУ. Технический вет­роэнергетический ресурс республики достаточно велик, чтобы игно­рировать его возможности в ликвидации прогнозируемого в ближай­шем будущем дефицита энергии традиционных топливных источников энергии. Мощные ВЭУ и ВЭС по рекомендациям Ветроэнергетиче­ского кадастра Беларуси [нир 06.4.1, 1998] целесообразно возводить в точках, определенных ветроэнергетическим атласом [нир № 12 488, 1995] по региональным признакам. это холмы, продуваемые долины рек, прибрежные зоны крупных водных массивов (заславское и вилей — ское водохранилище, оз. нарочь и пр.). приведенные рекомендации распространяются на создание ветроэлектрических вэу и вэс, пред­назначенных для подключения к общественным электросетям.

требования к параметрам вэу определяются в первую очередь условиями ее возведения:

• продажа электроэнергии местному предприятию электроснаб­жения или общественным электросетям;

• выработка энергии для собственных нужд с целью снижения собственных затрат на приобретение энергии.

Автономное энергообеспечение характеризуется наличием ветроу­становок невысокой мощности (до 100 кБт), так как исходит из сообра­жений наивысшей экономичности локального хозяйственного объекта и на удовлетворение собственных нужд (рис. 101).

Маломощные установки (до 10 квт) возможно возводить и соб­ственными силами, т. к. такое оборудование не требует специальных транспортных, подъемных и монтажных средств. Однако созданием ветроагрегатов мощностью выше 10 квт обычно занимаются специа­лизированные предприятия. следует учитывать, что каждая установка должна пройти техническую приемку и получить разрешение на экс­плуатацию. При поставке серийно изготавливаемых ветроагрегатов приемочной комиссии необходимо предъявить свидетельство о типо­вых производственных испытаниях. возведенные вЭУ заказчиком са­мостоятельно (или по лицензиям) должны приниматься по отдельно­сти и поэтапно.

Несмотря на достаточно развитую систему государственного элек­троснабжения, всегда существует потребность в автономном энер­гообеспечении, независимом от централизованной поставки энергии. вызвано это тенденцией развития мелких, но весьма эффективных фермерских хозяйств усадебного типа. Не исчезли проблемы в энер­госнабжении и крупных сельскохозяйственных предприятий, объеди­няющих в силу своей производственной специфики, обширную сеть локально расположенных производственных объектов на довольно большом расстоянии от электросетей. Сложности, решаемые приме­нением дизель-электрических агрегатов «в прошлом», усугубились в настоящее время снижением поставок жидкого топлива, в основном по экономическим причинам. Следует иметь в виду, что применение вЭУ в качестве энергопоставщика не освобождает ее электроэнергию, а вместе с ней и ветроустановку, от соблюдения определенных каче­ственных показателей.

Принципы реализации ветроэнергетических установок

рис. 101. ветроэнергетическая установка для автономного энергоснабжения индивидуального жилого дома [Ермашкевич, в., 2000]

Б период слабых ветров (науровне старта ветродвигателя) авто­матическое управление БЭУ обеспечивает остановку ветроустановки, предупреждая напрасные износы узлов и агрегатов.

Б диапазоне работы БЭУ на мощности ниже расчетной возможно применение электронного преобразователя, обеспечивающего каче­ственные показатели, соответствующие требованиям государственных электросетей. Без преобразователя БЭУ работает на объекты, которые не требуют высокого качества энергии, например на подогрев воды те­пловым электронагревателем (ТЭНом).

Б режиме работы БЭУ на расчетной мощности выходная мощность электрогенератора посредством систем управления установки обеспе­чивает поставку потребителю качественной энергии, ограничивая пре­образование ветровой энергии аэродинамическим подтормаживанием приводного вала ветродвигателя. Б настоящее время увеличение вы­работки электроэнергии в диапазоне расчетной мощности достигается применением более мощных многополюсных электрогенераторов с ре­гулировкой частоты электрического тока [Позняк, С. С., 2006].

На территории учебно-научного комплекса «Международный эко­логический парк «Болма» — демонстрационная площадка возобнов­ляемых источников энергии» введена в эксплуатацию ветроэнергети­ческая установка БЭУ-6 производства фирмы «Аэролла» (Республика Беларусь) для автономного обеспечения электрической энергией тер­ритории комплекса и хозяйственных помещений (рис. 102).

Подпись: Рис. 102. Автономная лопастная ветроэнергетическая установка ВЭУ-6
Принципы реализации ветроэнергетических установок

Конструкция вэу-6 позволяет при скорости ветра более 2 м/с на­чать с помощью генератора зарядку блока аккумуляторных батарей. потребители соединены с блоком аккумуляторных батарей через ин­вертор, который преобразует энергию, запасенную в аккумуляторах (24 В, 760 А/ч, 10 кВт-ч) в стандартное для большинства потребителей напряжение 220 В, 50 Гц. Такая схема (использование аккумуляторов) позволяет в определенное время, независимо от наличия ветра, обе­спечивать потребителей электроэнергией [Позняк, С. С., 2005, Кун — дас, С. П., 2007]. Мощность установки зависит от скорости ветра и отражена в табл. 21.

Таблица 21

Зависимость мощности установки от скорости ветра

Скорость ветра, м/сек

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

25

Мощность установки, кВт

0,15

0,35

0,65

1,1

1,8

2,7

3,9

5,25

6,0

6,0

6,0

6,0

таким образом, имея в наличии автономную ветроэнергетическую установку ВЭУ-6, потребитель, независимо от скорости ветра в кон­кретное время, имеет в распоряжении мощность, ограниченную только мощностью инвертора, и может применять вырабатываемую электри­ческую энергию как для электроснабжения отдельно стоящих жилых домов, бытовых помещений (вагончиков) строителей, геологов, ферме­ров; водоподъемных насосов оросительных и мелиоративных систем; телекоммуникационных ретрансляторов; станций катодной защиты нефте — и газопроводов; так и в качестве резервного источника электро­снабжения различных объектов.

Использование маломощных ВЭУ в условиях сельскохозяйст­венного производства. При расчетах эффективности ветротехники следует учитывать характер как сезонного, так и суточного распреде­ления энергетической нагрузки. на рис. 103 представлены характерные графики потребляемой мощности для некоторых потребителей энер­гии (усадьба с автономным энергоснабжением (а), включающая жилой дом и хозяйственную постройку; пункт механизированной дойки стада из пятидесяти коров (б); пункт подогрева воды фермы на 50 коров (в); водоподъемную установку (г) [лаврентьев, н. А., жуков, Д. Д., 2002].

Принципы реализации ветроэнергетических установок

рис. 103. суточное распределение нагрузки на технологический объект

в случае усадьбы с автономным энергоснабжением суточное рас­пределение энергетической нагрузки имеет два пика: меньший (утрен­ний) и больший (вечерний). они связаны с приготовлением пищи, интенсивной работой освещения и бытовых электроприборов, обслу­живанием скота и птицы и пр. нагрузки между пиками обусловлены работой холодильников, дежурным освещением, обогревом помеще­ний, водопотреблением и т. п.

График распределения нагрузки для этого дома построен исходя из следующих расчетных данных (рис. 104) [Харитонов, В. П., 1984]:

— максимальная нагрузка: Р = 4,0 квт (зимой) и Р = 3,2 кБт

max max 7

(летом);

— среднесуточное потребление энергии:

24

E =Z PT, (45)

i=l

где P. — текущая нагрузка, кВт; Т. — отрезки времени, ч; Еа = 34,4 кВт-ч (зимой); Еа = 27,4 кВт-ч (летом);

— среднесуточная нагрузка:

P = E / T, (46)

cp a cp

где Т = 24 ч; Рр = 1,43 кВт (зимой); Рр = 1,14 кВт (летом);

— коэффициент нагрузки (коэффициент заполнения графика на­грузки):

K = Р / Р, (47)

н ср max

Подпись: і * в к 1Ь 2Й Т.¥ ] 4 в к m М I.T Рис. 104. Суточные распределения мощности ВЭУ в 4 кВт, совмещенного с графиком нагрузки на технологическом объекте

где Кн = 0,36 (зимой); Кн = 0,29 (летом).

— пункт подогрева воды на ферме для 50 коров;

FZ?) — хутор, пасека и другой хозяйственный или жилой объект;

——— — вырабатываемая мощность на холме 30 м (Н = 200 м);

* * и ■ — вырабатываемая мощность на холме 60 м (Но = 200 м);

— уровень горячего водоснабжения (ВЭУ+ гелиоводонагреватель+бойлер).

График нагрузки пункта механизированной дойки стада из пятиде­сяти коров представляет собой два пика зимой (утренний и вечерний) и три пика летом (утренний, дневной и вечерний), которые, по воз­можности, должны иметь минимальную ширину (с целью сокращения времени использования доильных аппаратов). этот график построен исходя из следующих расчетных данных:

Ртх = 4,0 кБт (зимой и летом);

Еа = 33,0 кВт-ч (зимой); Еа = 16,0 кВт-ч (летом);

Рр = 1,38 кВт (зимой); Рр = 0,67 кВт (летом);

Кн = 0,35 (зимой); Кн = 0,17 (летом).

Пункт подогрева воды на постоянную потребность в 4 кВт предна­значен для ухода за скотом. Емкость с теплой водой (бойлер) служит аккумулятором тепловой энергии и может давать следующее количе­ство тепла в сутки:

Q = 860Pm3XTcp, (48)

где Ртах = 4 кВт (зимой и летом); 860 — тепловой эквивалент электриче­ской энергии, ккал/кВт-ч; 0=82400 ккал-сут.

Вода нагревается от 10 до 60 °С. Средняя теплоемкость в указанном диапазоне температур G = 1,00 ккал/ (кг°С). При КПД водогрейного котла, равном 85 %, объем нагретой воды составит 1 390 л в сут.

Показатели графика энергетической нагрузки пункта подогрева воды независимо от сезона следующие:

Е = 92 кВт-ч; Р = Р = 4 кВт-ч; К = 1

а 7 ср max 7 н

Еа = 36 кВт-ч/сут.; Рр = 1,5 кВт; Кн = 0,5.

Сезонный характер нагрузки выражается, помимо прочего, в том, что ее летний уровень составляет примерно 80 % от зимнего уровня [Харитонов, В. П., 1984].

В сельском хозяйстве для подъема воды из любых водоисточни­ков — скважины, колодца, открытого водоема — без применения элек­тропровода или двигателя внутреннего сгорания может быть исполь­зована технология с применением ветронасосных установок, которые принадлежат к числу современных устройств данного класса и при­близительно идентичны по ряду основных параметров. Ветронасосные установки бесшумны в работе, используют энергию ветра, не требуют постоянного контроля за их работой, удобны в эксплуатации, снабжены устройством, позволяющим качать воду при отсутствии ветра в ручном режиме, позволяют подавать воду ритмичными порциями и могут быть использованы при поливе участков по бороздам, капельным методом, дождеванием. при использовании емкости для накопления воды полив может осуществляться прогретой солнцем водой.

проведенными исследованиями установлено, что для этих и им подобных случаев оптимальная мощность источников энергии со­ставляет 4 кБт. именно под этот параметр и была разработана и пред­назначена ветроэлектрическая установка АБЭУ6-4М российского НПО «Бетроэн» (рис. 105) [Ветроэнергетика, 2001].

Принципы реализации ветроэнергетических установок

Рис. 105. Бетроводоподъемная установка

1 — ветроколесо многолопастное; 2 — погружной насос производительностью 0,25 м3/ч; 3- трубчатая опора; 4 — тяга к насосу; 5 — поворотное устройство ветроколеса «на ветер» в сборе с кривошипно-шатунным приводом насоса; 6 — противовес; 7 — обечайка ветроколеса; А — направление движения ветроколеса при аварийной скорости ветра

Установка предназначена для эксплуатации в теплое время года при температуре воздуха не ниже +1 °с. перед наступлением замороз­ков ее необходимо остановить, ветроагрегат целесообразно разобрать и хранить в помещении.

Выработка электроэнергии ВЭУ средней и высокой мощности на общественные электросети. при бивалентном режиме ток от ве­троэнергетической установки, расположенной на территории потре­бителя, используется в качестве дополнительного источника к обще­ственному энергоснабжению. в условиях параллельного автономно­го электроснабжения вырабатываемая электроэнергия используется приоритетно для покрытия в энергии собственных нужд, а «излишки сдаются» в электросети. параметры ветроэнергетической установки в этой ситуации допускаются по мощностным показателям не ниже 10 кБт. ветроэнергетическая установка, возведенная на значительном удалении от потребителя (более 200 м), используется в качестве «ве­троэлектростанции» в составе сети и снабжает ею потребителя через общественную сеть энергоснабжения (рис. 106) [Шакарян, Ю., Алек­сеев, Б., 1995].

Принципы реализации ветроэнергетических установок

Рис. 106. Ветроэнергетическая установка, подключенная к государственной или местной электросети

Б этой ситуации потребитель зависит от технико-энергетических показателей электросети. Возможно, что в местах с большим, эконо­мичным ветровым потенциалом отсутствует значительный спрос на электроэнергию и слабо развита инфраструктура, нет крупных потре­бителей электроэнергии и незначительна плотность населения. про­блема возникает, если местная сеть энергоснабжения слишком слаба для подключения ветроэнергетической установки с ее значительными колебаниями частоты и напряжения. при сильных постоянных ветрах производство электроэнергии может значительно превосходить местные потребности, а у слабо развитой местной сети отсутствует возможность отвода избыточной электроэнергии. все эти колебания и недостаточная мощность электросетей могут быть компенсированы дополнительными энергоустановками (например, дизель-электрической станцией). неко­торые энергоснабжающие предприятия определяют в этой связи поль­зователей ветроэнергетических установок как причину возможных перебоев в выдаче мощности и указывают на это при решении вопроса финансирования увеличения мощности электросети.

Мсходя из вырабатываемой мощности ветроэнергетические уста­новки можно разделить на несколько групп (табл. 22).

Таблица 22

Маломощные установки
(30-5000 Вт)

Установки средней
мощности (5-100 кВт)

Установки большой
мощности (100 кВт — 5 МВт)

Гигантские ВЭУ мощностью
(более 5 МВт)

Как уже упоминалось выше, маломощные установки (30-5000 Вт) (рис.107) применяются как зарядные устройства для аккумуляторных систем и создания локальных электрических сетей в местах, где нет доступа к общей энергосистеме.

Установки средней мощности (5-100 кВт) также чаще всего при­меняются для электропитания изолированных хозяйственных объек­тов (рис. 108).

Установки большой мощности (100 кВт — 5 МВт) и гигантские вет­роустановки используются для коммерческой выработки электроэнер­гии с поставкой ее в электросети, чаще всего в виде ветропарков, об­разующих ветроэлектростанции (рис. 109).

Принципы реализации ветроэнергетических установок

рис. 107. общий вид маломощных автономных ветроустановок

Принципы реализации ветроэнергетических установок

рис. 108. общий вид ветроустановок средней мощности

Принципы реализации ветроэнергетических установок

Рис. 109. Общий вид мощных и сверхмощных ВЭУ (справа Е-112 (6 МВт))

Комментарии запрещены.