Реферат на тему Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ

АННОТАЦИЯ

В дипломной работе проанализированы возобновляемые источники энергии (ВИЭ), получены графики изменения электрической нагрузки путем экспертной оценки. Обоснован вариант энергоснабжения сельской усадьбы на основе ВИЭ, установлены наиболее экономичные соотношения между мощностями энергоустановок (ветроустановка - 3,0 кВт, солнечная установка - 0,8 кВт, аккумуляторная батарея - 3150 А×час.). Определены оптимальные параметры ориентации фиксированного солнечного коллектора для Зерноградского района ( азимутный угол равен 17,5 о С, угол наклона к горизонту равен 41,6 о С ), обоснованы параметры ветроэнергетической установки и выбраны электрические машины и аппаратура управления и защиты.

Разработаны мероприятия по безопасной эксплуатации и монтажу энергоустановок.

Выполнен расчет экономической эффективности предлагаемого варианта энергоснабжения сельской усадьбы и определены условия эффективного применения.

Библ. 47 наим. 5 рис.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 6

1.АНАЛИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ................... 8

1.1.Солнечное излучение ................................................................................. 8

1.2.Энергия ветра ............................................................................................. 14

2.ВЫБОР ВАРИАНТА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ............................................ 19

2.1.Графики потребления электроэнергии ...................................................... 19

2.2.Выбор основного и вспомогательного источника энергии ...................... 24

2.3. Определение мощности энергетических установок........................................26

3.ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ ...........................................................................................................31

3.1.Выбор типа ветроэнергетической установки ............................................ 31

3.2.Обоснование и расчет ветроколеса ........................................................... 32

4.КОНСТРУКЦИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ .......................... 37

5.РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ .. 40

5.1.Выбор электрических машин .................................................................... 40

5.2.Разработка принципиальной схемы электроснабжения ........................... 45

5.3.Выбор аппаратуры управления и защиты ................................................ 45

6.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ

И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ВИЭ ........................... 49

6.1.Опасности, связанные с монтажом и эксплуатацией

энергоустановок на ВИЭ............................................................................. 49

6.2.Монтаж энергоустановок ........................................................................... 49

6.3.Эксплуатация энергоустановок ................................................................. 52

7.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ....................... 55

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 61

ЛИТЕРАТУРА .................................................................................................. 63

ВВЕДЕНИЕ

Во все времена для обеспечения своей жизнедеятельности, удовлетворения различных потребностей человек создавал, совершенствовал и развивал различные виды производства. Изобретение топливных двигателей, а затем и электрических машин, явилось в свое время значительным событием в развитии энергетики. Оно определило и современное состояние электроэнергетики, в основе которой лежат тепловые электростанции, работающие на различном ископаемом топливе.

Но в последнее время, когда казалось, что перспективы традиционной энергетики на ископаемом топливе достаточно устойчивы, в нарастающем темпе стали проявляться ее негативные стороны - загрязнение окружающей среды в сочетании с быстрым уменьшением легкодоступных запасов угля, нефти, газа. Так, по данным ЮНЕСКО /18/, при сохранении существующих тенденций потребления мировых запасов ископаемого топлива хватит на 40 - 100 лет.

Естественно, что человечество попыталось среагировать на появляющиеся проблемы и было выдвинуто ряд решений по их преодолению. В частности, были найдены возможности использования термоядерных реакций, которые могут обеспечить человечество энергией на многие тысячелетия. Однако, экологические проблемы при этом не снимаются, а наоборот, еще более обостряются из-за необходимости хранения радиоактивных отходов и возможности аварий атомных электростанций. Таким образом, можно полагать, что освоение атомной энергии не устраняет проблем энергообеспечения.

В настоящее время во многих странах Мира (в том числе развитых и обладающих атомной энергией) все большее внимание уделяется возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), при этом исследуются возможности использования энергии Солнца, ветра, рек, приливов биотоплива и др. ВИЭ находятся в природе в естественном состоянии, поэтому не создают экологических проблем, и в силу своей возобновляемости являются неисчерпаемыми. Однако, применение ВИЭ для энергоснабжения различных объектов в настоящее время тоже в некоторой степени является проблематичным.

Так, для некоторых ВИЭ характерно непостоянство мощности во времени. Причем график изменения мощности ВИЭ может не совпадать с графиком потребности в энергии (проблема несовпадения). Кроме того, в настоящее время капитальные затраты на сооружение энергоустановок на основе ВИЭ превышают капитальные затраты на энергоустановки на ископаемом топливе (проблема стоимости). Существуют и еще менее значительные проблемы, связанные в основном с конструкцией энергоустановок на ВИЭ.

Однако, все эти проблемы не являются принципиально неустранимыми, а порождены, на наш взгляд, недостаточной разработкой вопросов использования ВИЭ. Разнообразие ВИЭ, современные достижения науки и техники в области электротехники (включая аккумулирование и повышение к.п.д. электроприемников), а также непрерывный рост стоимости традиционной энергии на фоне снижения стоимости энергоустановок на ВИЭ /18,20,39/ дают основания надеяться на успешное преодоление основных проблем их использования.

Учитывая высокую рассредоточенность и близость ВИЭ к потребителям, а также необходимость аккумулирования энергии, особенно привлекательным становится энергообеспечение на их основе небольших объектов.

Исходя из изложенного, целью настоящей работы является разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ типичной фермерской усадьбы.


1.1. Солнечное излучение

Одним из перспективных ВИЭ является солнечное излучение. Так, полная средняя мощность солнечного излучения на Землю составляет 1,2×1017 Вт, т.е. на одного человека приходится около 30 Мвт /18/.

Мощность солнечного излучения зависит от широты местности, времени года и суток. Кроме того, мощность солнечного излучения, практически достигающего поверхности Земли (т.е. за вычетом потерь в атмосфере), зависит также и от состояния атмосферы (наличия облаков, тумана, пыли и т. п.). Так как состояние атмосферы зависит от многих случайных факторов, то суточные и годовые графики поступления солнечной энергии имеют сложный характер. Графики их изменения при этом можно представить двумя величинами:

- детерминированной, функционально связанной с временем суток, года и широтой местности;

- случайной, зависящей от состояния атмосферы. Математическое выражение мощности при этом имеет вид:

, (1.1.1.)

где: - плотность мощности солнечного излучения, достигающего горизонтальной поверхности Земли Вт/м2;

Sг (t,T,f) - функция плотности солнечного излучения на горизонтальную поверхность от времени суток , времени года , широты местности ;

S(x) - потери мощности солнечного излучения в атмосфере, Вт;

F - горизонтальная проекция поверхности Земли, над которой измеряется солнечное излучение, м2

Sкг = (t,T,f) называется в соответствии со своей сущностью космическим солнечным излучением / 18 /.

Введем понятие коэффициента прозрачности:

, (1.1.2.)

С учетом (1.1.1.), получаем:

(1.1.3.)

где: - плотность потерь мощности солнечного излучения в атмосфере, Вт/м2

Теоретически коэффициент прозрачности может изменятся от 1 (потери в атмосфере равны нулю) до 0 (солнечное излучение полностью теряется в атмосфере). Практически kпр находится в пределах 0-0,8 .Это обусловлено тем, что даже в совершенно ясную погоду происходит поглощение и отражение солнечного излучения молекулами воздуха.

Введение коэффициента прозрачности позволяет записать (1.1.1) в следующем виде:

, (1.1.4.)

Функция космического солнечного излучения в силу своей строгой детерменированности хорошо изучена и затабулирована /37/. На рис. 1.1.1 приведен график функции Sг(T) - зависимость плотности мощности космического солнечного излучения от времени года для широты Ростовской области.

Здесь же показан график суточной энергии космического солнечного излучения, построенный по данным /18/.

Отметим, что мощность солнечного излучения, падающего на единичную площадку сориентированную каким-либо образом, зависит от ориентации этой площадки. Для ориентации единичной площадки введем следующие параметры (рис. 1.2):

h - угол высоты Солнца над горизонтом;

&946; - угол наклона площадки над горизонтом;

&947; - азимутальный угол, т.е. угол отклонения проекции нормали к площадке от направления на солнечный полдень.

Похожие рефераты:

Реферат на тему Распределение доходов Реферат на тему Распределение зарплаты по наряду путем коэффициента заработка (приработка ) Реферат на тему Расходы бюджета на народное хозяйство Реферат на тему Расходы госбюджета Беларусь Реферат на тему Расчет заработной платы плавсостава Реферат на тему Расчет капитальных вложений для АТС квазиэлектронного типа и координатной АТС Реферат на тему Расчет некоторых технико-экономических показателей топливно-энергетического комплекса за 1990-1998 гг. Реферат на тему Расчет планируемых показателей производственнохозяйственной деятельности предприятия Реферат на тему Расчет показателей системы национальных счетов на базе имеющейся статистики Реферат на тему Расчет производительности труда Реферат на тему Расчет себестоимости и основных показателей работы подвижного состава Реферат на тему Расчет себестоимости продукции Реферат на тему Расчет сетевого графика Реферат на тему Расчет среднего заработка Реферат на тему Расчет стоимости программного средства Реферат на тему Расчет технико-экономических показателей Реферат на тему Расчеты некоторых экономических показателей Реферат на тему Расширенное воспроизводство Реферат на тему Реализация работ, товаров и услуг в условиях рыночной экономики Реферат на тему Ревизия финансово-хозяйственной деятельности бюджетных учреждений Реферат на тему Региональные проблемы малого предпринимательства Реферат на тему Регистрация предприятий Реферат на тему Регулирование государственной монополии Реферат на тему Регулирование естественной монополии (тарифная политика в области электросвязи) Реферат на тему Регулирование предпринимательской деятельности административными и экономическими методами Реферат на тему Регулирование рынков несовершенной конкуренции Реферат на тему Регулирование ценообразования Реферат на тему Резервные требования Реферат на тему Резервные требования как инструмент регулирования экономических процессов Реферат на тему Резервы улучшения качества и ассортимента продукции на АО Алматинский пивзавод 1 Реферат на тему Рейганомика Реферат на тему Реклама и современный бизнес Реферат на тему Рекламное дело Реферат на тему Рентабельність підприємства Реферат на тему Рентабельность предприятия Реферат на тему Реструктуризація підприємств Реферат на тему Реструктуризация предприятий в современной России Реферат на тему Ресурсосбережение и определение оптимального соотношения ресурсов Реферат на тему Рефинансирование коммерческих банков Реферат на тему Реформа жилищно-комуннального хозяйства. Реферат на тему Реформа системы регулирования естественных монополий Реферат на тему Реформирование трудовых отношений и социальное партнерство Реферат на тему Реформирование экономики Восточной Германии Реферат на тему Ринкова інфраструктура Реферат на тему Ринкова пропозиція та її еластичність Реферат на тему Ринок Реферат на тему Ринок зерна в Україні Реферат на тему Ринок овочів і баштанних в Україні Реферат на тему Ринок праці, політика зайнятості, відтворення робочої сили Реферат на тему Ринок фруктів і ягід Реферат на тему Ринок цінних паперів та його роль у суспільному відтворенні Реферат на тему Риски в предпринимательской деятельности Реферат на тему Розвиток та розміщення хімічної промисловості України Реферат на тему Розничный товарооборот Реферат на тему Роль і значення АПК для господарства України Реферат на тему Роль России в мировом топливно-энергетическом комплексе Реферат на тему Роль Центрального банка в формировании финансово-кредитного рынка Российской Федерации Реферат на тему Роль государства в повышении качества продукции Реферат на тему Роль государства в экономике Реферат на тему Роль государства в экономическом развитии страны (на примере России) Реферат на тему Роль держави в економіці Реферат на тему Роль и значение финансовой системы Украины в становлении рыночных отношений Реферат на тему Роль и место сертификации в решении проблем качества Реферат на тему Роль иностранных инвестиций в экономике России и Приморского края: проблемы и перспективы развития Реферат на тему Роль комплексного анализа в управлении Реферат на тему Роль малых предприятий в современной российской экономике. Перспективы малого предпринимательства в России Реферат на тему Роль мелкого бизнеса в экономике Реферат на тему Роль природного газа в энергетике и экономике капиталистического мира Реферат на тему Роль центрального банка Реферат на тему Российская Федерация в мировой экономике Реферат на тему Российская экономика в 1991-1999 гг. Реферат на тему Российский экспорт топливно-энергетических ресурсов Реферат на тему Россия в мировой экономике Реферат на тему Рынки ресурсов и распределение доходов Реферат на тему Рынки факторов производства Реферат на тему Рынок Реферат на тему Рынок драгоценных металлов в России Реферат на тему Рынок земли в современной Российской экономике и перспективы его развития при сложившейся экономической ситуации Реферат на тему Рынок и его инфраструктура Реферат на тему Рынок информации и информационные технологии Реферат на тему Рынок как форма организации общественного хозяйства Реферат на тему Рынок как экономическая категория Реферат на тему Рынок совершенной и несовершенной конкуренции Реферат на тему Рынок совершенной конкуренции Реферат на тему Рынок труда Реферат на тему Рынок труда Реферат на тему Рынок труда Реферат на тему Рынок труда Реферат на тему Рынок труда Мурманской области Реферат на тему Рынок труда в России Реферат на тему Рынок ценных бумаг Реферат на тему Рынок ценных бумаг в России до 1917 года Реферат на тему Рынок, его структура и механизм функционирования Реферат на тему Рынок: сущность, функции и условия формирования Реферат на тему Рынок: типы, функции, структура Реферат на тему Рыночная экономика Реферат на тему Рыночная экономика Реферат на тему Рыночное равновесие Реферат на тему Рыночный механизм и его элементы Реферат на тему Рыночный спрос и предложение, рынок олигополии