научный журнал «Актуальные исследования» #42 (69), октябрь '21

Автономное электроснабжение с использованием возобновляемых источников энергии

Устойчивое экономическое развитие требует рационального и продуманного использования возобновляемых источников энергии. Несмотря на свои преимущества, возобновляемые источники энергии характеризуются сезонностью и значительной нестабильностью. Доступ к возобновляемым источникам энергии меняется ежедневно и сезонно, поэтому необходимо активизировать деятельность, способствующую использованию автономных гибридных энергосистем. Представленное исследование направлено на разработку автономного источника питания (АЭС), основанного на так называемом энергетическом балансе. Такая система работает в изолированном устройстве и служит для надежного снабжения электроэнергией из возобновляемых источников для небольших жилых или коммунальных устройств в городской местности.

Аннотация статьи
первичный источник энергии
вторичный источник энергии
контактор
система безопасности
нагрузки
автономное электроснабжение
Ключевые слова

Системы проектирования для автоматического управления техническим управлением зданием, зависит от анализа энергопотребления независимого, автономного источника питания (APS) системы для производства электроэнергии.

Такие системы обычно проектируются на основе возобновляемых источников энергии в гибридных схемах. Предлагаемая микросетка включает в себя различные источники энергии, такие как фотоэлектрическая решетка и ветряная турбина с накопителями энергии, такими как аккумуляторная батарея.

Интеграция ветряной турбины и фотоэлектрических панелей (бинарная система) является желательным решением, поскольку фотоэлектрическая система обеспечивает энергией только днем, в то время как ветряные турбины способны вырабатывать энергию как днем, так и ночью.

Концепция автономного электроснабжения: типичная система APS состоит из нескольких основных элементов, концептуально они разделены на базовые модули, т.е. основной источник питания, резервный источник питания, источник бесперебойного питания, система управления и накопитель энергии. Схема также включает в себя защиту системы питания и приемники.

APS делятся на 2 типа, в зависимости от потребностей, местоположения и возможностей их использования.

Первая – это островная автономная энергосистема (IAPS) (иногда называемая сельской AP - RAPS). Он используется там, где нет возможности подключения к сети.

 

Рис. 1. Структурная схема Автономной энергосистемы (АPS)

Второй тип APS – это городская автономная система электроснабжения (UAPS), этот тип системы должен иметь возможность подключаться к другим автономным системам.

Первичный источник питания должен обеспечивать систему энергией в диапазоне от 60 % до 80 % от потребности. В большинстве случаев они будут использовать фотоэлектрические панели для прямого производства энергии. Резервная система подачи энергии в диапазоне от 20% до 40% нагрузки.

Для проекта была разработана система освещения Intelligent Lighting System (ILS) для 6-этажного жилого здания.

Рис. 2. Схемы интеграции APS со зданием

Компоненты API описаны в таблице.

Таблица 1

Компоненты систем APS

 

Вид APS

 

лаборатория

лестница

остановка

кабинеты

Первичный источник

Тип модулей
6× PV:
ET Solar
ETP660240Wp

2 × TSM-240PC05

1 × PV модулей
type: 20 W 12 V
Celine
CL020-12P

4 × TSM-240PC05

Суммарный первичного кВт

1,43

0,48

0,03

0,97

Вторичный источник

1 × Тип HAWT: IstaBreeze 500

W 24 V AC

Прототип 1 × C-VAWT

Нет

Прототип 1×C-VAWT

Суммарный вторичного кВт

0,7

0,4

-

0,5

Сум первичного, вторичного

2,1

0,88

0,02

1,43

Спроектированная APS обеспечивает покрытие потребления электроэнергии в размере 3 кВт*ч в сутки в период с марта по октябрь, а в оставшийся период года ‒ 1 кВт*ч в сутки.

Первичный источник питания – базовая система электроснабжения должна быть рассчитана на подачу энергии до 80 % от общей нагрузки.

Вторичный источник питания – резервный источник питания должен использовать другой вид энергии. Если первичный источник использует прямую солнечную энергию, то желательно использовать энергию ветра.

ветроэнергетическая сеть (до 10 кВт) может быть расположена непосредственно у потребителей электроэнергии и подключена к электрической системе.

Это практически устраняет потери энергии в электрической системе и улучшает рабочее напряжение.

Область движения воздушных масс можно разделить по высоте на три зоны:

  1. Зона на уровне земли. Эта зона расположена на высоте до нескольких метров над землей.
  2. Архитектурная зона. Эта зона расположена на высоте до нескольких метров над самыми высокими зданиями или объектами в рассматриваемой зоне.
  3. Энергетическая зона. Эта зона расположена над архитектурной зоной.

Хранение энергии: наиболее распространенная система хранение энергии состоит из электрических аккумуляторов, собранных в батареях.

Кислотные аккумуляторы с гелевым электролитом являются экономически эффективными и наиболее часто используемыми.

Контроллер используемый в предлагаемой APS, представляет собой интегрированную систему управления фотоэлектрической и ветровой турбиной. Он оснащен системой отслеживания максимальной мощности и инвертором постоянного/переменного тока.

Системы такого типа помогают экономить энергию, контролировать рабочие параметры устройств внутри системы и повышать комфорт.

Аварийный источник питания если применяется подключение к сети, сеть может обеспечить накопление энергии.

Преимущества разработанных APS заключаются в следующем:

  • Гибридная технология, которая позволяет диверсифицировать источники энергии и работать независимо;
  • Здания, имеющие уникальную APS, преобразуются в независимую энергетическую систему.
Текст статьи
  1. Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего / В.Г. Рoдиoнoв. - М.: ЭНAC, 2010. - 352 c.
  2. Кудрин Б.И., Лагуткин О.Е., Ошурков М.Г. Ценологический ранговый анализ в электрике. Вып.40. «Ценологические исследования». - М.: Технетика, 2008. 116с.
  3. Грозных В.А. Разработка методики повышения надежности электроснабжения отдалённых поселений за счёт ветроэнергетики (на примере Астраханской области). НИУ МЭИ. - 169 с.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 06 августа по 12 августа
Осталось 3 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
16 августа
Загрузка в eLibrary
16 августа
Рассылка печатных экземпляров
26 августа