Автономни вятърни дизелови енергийни системи

Перспективи за използването на вятърни дизелови електроцентрали в автономни електрически системи. Режими на работа на елементи на вятърна дизелова електрическа система. Начини за подобряване на енергийната ефективност на хибридна система за захранване.

Изпратете вашата добра работа в базата знания е проста. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, аспиранти, млади учени, използващи базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

1. Перспективи за вятърни дизелови електроцентрали в автономни електрически системи

1.1 Проблеми на автономните електроенергийни системи

1.2 Подобряване на енергийната ефективност на дизеловите енергийни системи, използващи възобновяема енергия

1.3 Опции за изграждане на вятърни дизелови електроцентрали

2. Симулация на статични режими на работа на елементи от автономна вятърно-дизелова енергийна система

2.1 Симулация на електрически товари

2.2 Моделиране на характеристиките на енергията на вятъра

2.3 Симулация на статични режими на работа на вятърна електроцентрала

2.4 Моделиране на съхранението на енергия

2.5 Моделиране на процесите на преобразуване на енергия в дизелова електроцентрала

3. Разработване на препоръки за изграждане на енергийно ефективни вятърни дизелови електрически системи

3.1 Обосновка на възможността за използване на вятърни дизелови енергийни системи за електрозахранване на автономен потребител

3.2 Алгоритъм за рационално формиране на режими за преобразуване на енергия в вятърна дизелова енергийна система

3.3 Подобряване на енергийната ефективност на хибридна система за захранване с използване на променлив баластен товар 43

4. Моделиране на хибридна система за захранване за рационален избор на състава на оборудването и режимите на неговата работа

Списък на използваната литература

Уместност. Днес няколкостотин хиляди души, живеещи в региони, отдалечени от центъра, които не са включени в зоната на обслужване на централизираната енергия, изпитват остър недостиг на електричество. Основните проблеми на електрозахранването на такива потребители, изолирани от енергийните системи, са транспортирането на гориво за местни дизелови електроцентрали (DPP) на дълги разстояния и зависимостта от неговото захранване. В най-недостъпните райони тези проблеми се задълбочават от транспортната схема с много връзки и ограниченото време за сезонна доставка. Възобновяемата енергия, по-специално вятърната енергия, е една от перспективните области за развитие на автономно електрозахранване, което може до голяма степен да реши проблемите на дизеловите електроцентрали. Повече от 30% от всички дизелови електроцентрали (DPP) са разположени в северните райони, където делът на дизеловите електроцентрали в общото производство на електроенергия достига 12-15%, за разлика от други региони, където този показател обикновено не надвишава 1%.

Източниците с ниска мощност, използвани за автономно захранване, като правило имат ниски технически и икономически показатели - специфичният разход на гориво е 500-600 g еквивалент на гориво/kWh и 300-350 kg стандартно гориво/Gcal. Дизеловите електроцентрали и котелните централи често са в лошо състояние. Моторният ресурс е практически изчерпан: износването на агрегатите достига 80-90%.

Нарастващите цени на дизела повишават разходите за електроенергия, генерирана от дизелови електроцентрали. Много региони се характеризират с висок вятърен потенциал, поради което важна насока в развитието на децентрализираното енергийно снабдяване е използването на вятърни електроцентрали (ВЕЦ) като част от автономни електрически мрежи.

Използването на възобновяеми енергийни източници като част от автономни енергийни системи позволява да се намали горивният компонент в цената на генерираната електроенергия, което значително увеличава тяхната техническа и икономическа ефективност. Понастоящем в света се използват различни варианти за изграждане на хибридни електроцентрали, базирани на ВЕЦ, но оптималната структура на системата не е определена. Ефективността на комбинираните енергийни системи до голяма степен зависи от енергийните и експлоатационните характеристики на включените в нея агрегати и техните режими на работа. Важна задача е да се координират режимите на работа на компонентите, съставляващи вятърни дизелови електроцентрали.

Обект на изследване. Автономни вятърни дизелови енергийни системи.

Предмет на изследване. Енергийни процеси в автономна вятърна дизелова електрическа система, методи за тяхното управление и регулиране.

Обективен. Повишаване на енергийната ефективност на автономните вятърно-дизелови енергийни системи чрез рационален избор на основното генериращо оборудване и оптимизиране на неговите режими на работа.

За постигане на тази цел в дипломната работа бяха идентифицирани и решени следните изследователски задачи:

- извършен е сравнителен анализ на възможностите за изграждане на вятърни дизелови електроцентрали, определена е най-обещаващата схема за изграждане на вятърна дизелова електроцентрала за автономно електрозахранване;

- извършен е анализ на съществуващите методи за изчисляване на мощността, генерирана от вятърната централа, предложен е метод, който позволява по-точно изчисляване на електричеството, генерирано от вятърната централа;

- анализ на методи за изчисляване на електрически натоварвания в изолирани енергийни системи, нанасяне на електрически товари за автономен потребител, разработен универсален метод за изчисляване на натоварване на потреблението;

- е изграден алгоритъм за ефективно управление на режимите на работа на VDES, който осигурява максимално използване на потенциала на вятъра, което дава възможност за намаляване на разхода на гориво и увеличаване на експлоатационния живот на оборудването;

- разработен е метод за оценка на икономическата ефективност на автономните вятърни дизелови електроцентрали, който дава възможност за рационален избор на основното генериращо оборудване и неговите режими на работа.

Изследователски методи. При изпълнението на дипломната работа бяха използвани: методи за анализ и обобщаване на данни, дадени в научно-техническата литература, вероятностни и статистически методи за анализ на данни; методи на математическо моделиране, симулация, експериментални изследвания.

вятър дизелова електроцентрала електрическа енергия

1. Перспективи за вятърни дизелови електроцентрали в автономни електрически системи

1.1 Проблеми на автономните електроенергийни системи

Съвременната тенденция в развитието на енергийния сектор е желанието да се балансират енергийните региони, да се увеличи надеждността на електрозахранването на потребителите. Днес недостигът на енергийни ресурси се нарича основният ограничаващ фактор за по-нататъшния икономически растеж на страната. БВП расте от година на година. Но за да расте, трябва да се появят нови производствени мощности, което е невъзможно без увеличаване на потреблението на електроенергия, като същевременно дефицитът на електроенергия непрекъснато нараства. Освен това делът на енергийните разходи съставлява значителна част от себестойността на продуктите и услугите, произведени от местни предприятия, а по-нататъшният неоптимален растеж на цените на енергията може да доведе до липса на конкурентоспособност на нашите производители.

За разлика от голямата енергия, която увеличава капацитета си чрез привличане на значителни инвестиции, малката енергия е в състояние да увеличи капацитета за преки потребители за броени месеци, като по този начин затваря някои от проблемите и позволява на голямата енергия да пренасочи освободения капацитет към друга зона. Автономните системи за електрозахранване (ASE) заемат важно място в стратегията за развитие на електроенергийната индустрия. Напоследък ASE стават все по-широко разпространени в захранващата система не само за специална, но и за обща употреба. Тези електроенергийни системи се използват в почти всички области на националната икономика. Най-големите им потребители са горивните и енергийните, агропромишлените и машиностроителните комплекси на страната. Областите на приложение на такива системи обхващат различни видове електрически блокове (стационарни, корабни, мобилни) и контролирани електромеханични системи (пътно строителство, транспорт, вятърни електроцентрали и малки водноелектрически централи, генератори, които работят на статични честотни преобразуватели и електрическа машина единици), системи за непрекъсваемо захранване за критични потребители, включително модерни изчислителни системи. Необходимостта от ASE възниква там, където е технически невъзможно или икономически неизгодно да се използва централизирано захранване, например в мобилни или труднодостъпни съоръжения, отдалечени от големи електрически системи.

ASE се използват широко в промишлеността, строителството, селското стопанство и комуналните услуги. Те работят в предприятия, във въздушни, морски и речни пристанища, в енергийни блокове на болници, във ферми, в аварийни системи за електрозахранване, в отбранителни съоръжения - навсякъде, където е необходимо електричество, а мрежата е или отдалечена, или работи с прекъсвания.

Понастоящем основата на дребномащабната енергия е до 50 хиляди различни, главно дизелови електроцентрали (повече от 98% от общия брой), със среден капацитет от 340 kW и общ капацитет от 17 милиона kW (8% от общ инсталиран капацитет), генерирайки до 50 млрд. kW * h и консумирайки -17 милиона тона горивен еквивалент. в година.

Проблемът с електрозахранването на автономни потребители е от особено значение, тъй като по-голямата част от територията му е разположена в сурови климатични зони и изискванията за надеждност на системите за електрозахранване трябва да бъдат много строги. Топлоснабдяването на населените места също зависи от електрозахранването, тъй като то се извършва от голям брой електрически котелни помещения.

- ниска гъстота на населението;

- малък брой градове (в тях е съсредоточена индустрията);

- По-голямата част от селските селища не са оборудвани с комунални услуги;

- подчертана сезонност както в селскостопанските дейности на местното население (риболов, лов, отглеждане на северни елени), така и в индустриалната сфера (добив на благородни метали, диаманти и всички видове работи, свързани с изкопни работи във вечни замръзвания);

- липса на стабилни транспортни системи (през лятото - реки, през зимата - доставка на автомобили и трактори) и рязък спад на товарния трафик през последните години поради намаляване на предлагането на гориво, използвано от транспортните предприятия;

- специфична по-висока, отколкото в традиционно развитите региони, необходимостта от развитие на основния отрасъл на националната икономика - енергетиката.

Много дизелови електроцентрали са в лошо състояние. Моторните ресурси на дизеловата електроцентрала са практически изчерпани: при много електроцентрали износването на оборудването е достигнало 80-90%. Необходимо е да се замени оборудването с модерно оборудване с подобрени технически и икономически показатели и да се възстановят или построят нови сгради. Поради икономиите на гориво и пари за закупуването му, доставката на електроенергия за потребителите често е ограничена: до 5 часа на ден през лятото и до 10 часа през зимата.

Основните пречки пред развитието на автономна енергия са:

- липсата на работещи икономически механизми и мерки за стимулиране на нейното развитие - включително лошото разработване на правилата за продажба на електроенергия и малък производствен капацитет на пазара на дребно;

- лоша адаптация на структурите на руската електроенергетика и производство на топлинна енергия към разширяването на участието на малки електроцентрали в тях (както на традиционни горива, така и на възобновяеми енергийни източници);

- липса на механизми за тарифно подпомагане на малкото поколение в жилищния сектор, в резултат на това - липсата на клиент за използването на малко поколение в жилищно-комуналните услуги;

- сложността на технологичното свързване на генериращите централи към една мрежа;

- трудности при получаване на квоти за природен газ за малки генериращи централи.

Натрупаните проблеми в електрозахранването на изолирани потребители изискват решение на следните задачи:

- разработване на системи за електрозахранване на изолирани потребители, намаляване на обема на внесеното гориво в отдалечени и северни региони и намаляване на зависимостта на енергийните източници в тези региони от сезонната доставка на горива;

- подобряване на техническото състояние на енергийния сектор на изолирани потребители, намаляване на специфичния разход на гориво и повишаване на икономическата ефективност на енергоснабдителните системи;

- намаляване на бюджетните субсидии и разходите за доставка на енергия за изолирани потребители.

Сред най-важните области на развитие на електрозахранващите системи за изолирани потребители, които осигуряват повишаване на качеството и икономическата ефективност на електроснабдяването и топлоснабдяването чрез намаляване на разхода на гориво, заедно с реконструкцията, е използването на възобновяеми енергийни източници.

Проектите за възобновяема енергия у нас все още не са търговски атрактивни проекти. В същото време, в някои случаи, особено за суровите северни условия, възстановяването на проекти за изграждане на специфични възобновяеми енергийни източници може да бъде осигурено чрез намаляване на бюджетните субсидии за енергийно снабдяване на потребителите чрез намаляване на потреблението на скъпо внесено дизелово гориво . Следователно разполагането на възобновяеми енергийни източници е препоръчително предимно в отдалечени населени места с високи разходи за гориво и най-добрите показатели за потенциала на възобновяемите енергийни ресурси.

В най-развитите страни използването на възобновяеми енергийни източници е приоритет. В момента на пазара на алтернативна енергия доминират компании от САЩ, Европа, Китай и Япония.