Реферат по предмету "Мировая экономика"

Узнать цену реферата по вашей теме


Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ

--PAGE_BREAK--Параметры энергии ветра
Месяц

Часы

Вероятность ветра со скоростью, м/с

1

4

8

12

16 >

20

1

2

3

4

5

6

7

8

1
2


1

7

13

19

1

7

13

19

0,200

0,196

0,103

0,186

0,221

0,198

0,082

0,200

0,471

0,464

0,484

0,472

0,425

0,443

0,414

0,445

0,252

0,288

0,326

0,278

0,239

0,248

0,352

0,220

0,067

0,042

0,077

0,052

0,075

0,095

0,117

0,102

0,010

0,010

0,008

0,012

0,040

0,016

0,035

0,033





0,002













Продолжение табл. 1.2.1
1

2

3

4

5

6

7

8

3
4


     1

7

13

19

1

7

13

19



    0,226

0,207

0,057

0,204

0,215

0,146

0,065

0,192



     0,434

0,444

0,469

0,476

0,523

0,525

0,423

0,546



    0,198

0,228

0,285

0,210

0,181

0,235

0,337

0,189



    0,099

0,102

0,137

0,070

0,052

0,077

0,117

0,048



    0,037

0,017

0,040

0,036

0,023

0,017

0,052

0,023



0,006

0,002

0,012

0,004

0,006



0,006

0,002



5
6
7

1

7

13

19

1

7

13

19

1

7

13

19

0,347

0,183

0,066

0,222

0,390

0,228

0,088

0,287

0,436

0,304

0,090

0,255

0,482

0,584

0,528

0,608

0,519

0,584

0,552

0,562

0,489

0,570

0,608

0,600

0,147

0,203

0,290

0,146

0,081

0,167

0,290

0,123

0,068

0,112

0,243

0,133

0,020

0,028

0,099

0,022

0,004

0,019

0,056

0,025

0,006

0,014

0,046

0,008

0,002

0,002

0,016

0,002

0,006

0,002

0,012

0,000

0,002

0,000

0,013

0,004

0,002



0,002







0,002











8
9


1

7

13

19

1

7

13

19

0,408

0,269

0,108

0,311

0,387

0,302

0,110

0,362

0,510

0,626

0,584

0,607

0,513

0,559

0,541

0,565

0,072

0,099

0,260

0,068

0,090

0,133

0,282

0,069

0,008

0,006

0,038

0,012

0,010

0,004

0,053

0,004

0,002

0,000

0,008

0,002

0,000

0,002

0,014

0,000





0,002











10
11

1

7

13

19

1

7

13

19

0,339

0,298

0,087

0,324

0,208

0,167

0,067

0,167

0,474

0,529

0,516

0,501

0,432

0,478

0,433

0,468

0,154

0,135

0,285

0,131

0,243

0,259

0,333

0,259

0,027

0,032

0,083

0,034

0,080

0,078

0,126

0,069

0,004

0,006

0,025

0,006

0,027

0,012

0,031

0,027

0,002



0,004

0,004

0,010

0,006

0,010

0,010

    продолжение
--PAGE_BREAK--Продолжение табл. 1.2.1


1

2

3

4

5

6

7



12

1

7

13

19

0,210

0,214

0,120

0,196

0,431

0,408

0,446

0,446

0,244

0,262

0,291

0,248

0,088

0,088

0,111

0,082

0,025

0,024

0,032

0,026

0,002

0,004



0,002



Из таблицы 1.2.1. видно, что наиболее вероятные скорости ветра равны 4 — 12 м/с. По данным таблицы 1.2.1. определена мощ­ность ветра через единичную площадку Fо=1м, т.е. удельная мощ­ность ветра, и построены графики (рис.1.2.1.).Удельная мощность, при этом, определялась с учетом вероятностного характера скорости ветра по формуле / 18,43/:

,                                                                      (1.2.3.)

где: St — удельная мощность ветра во время t, Вт;

Vi— i-тая скорость ветра, м/с;

pi(t) — вероятность действия i-той скорости ветра во время t. Для проектирования электроснабжения важным параметром явля­ется продолжительность штиля (V£1м/с). Из таблицы 1.2.1. опре­деляем, что вероятность практического штиля в нашей зоне состав­ляет 0,14 -0,30 в зависимости от времени года, однако максимальное количество идущих подряд штилевых дней для Ростовской области равно четырем /39/.Это обстоятельство следует учитывать при про­ектировании ветроэлектрических установок и определения глубины аккумулирования электроэнергии.


2. ВЫБОР ВАРИАНТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

2.1. Графики потребления электроэнергии
Энергия, потребляемая сельской усадьбой, расходуется на обогрев и приведение в действие различных электроприемников. Для обогрева в сельской местности традиционно используется ископаемое твердое или газообразное топливо, реже жидкое топливо. Применение для этих целей электроэнергии скорее является анахронизмом, неже­ли перспективным направлением.

Если исключить из рассмотрения обогрев, то остальные потре­бители являются электрическими и требуют электроэнергии. В этой связи, для проектирования электроснабжения необходимо иметь ин­формацию о графиках электропотребления или изменении потребляемой мощности.

В руководящих указаниях по проектированию электроснабжения /36/ приведены данные о максимальной нагрузке на вводе в сель­ский жилой дом, которая составляет 1,5...7,5 кВт в зависимости от наличия газификации местности и уклада жизни. Однако, данных об изменении нагрузки в течение суток не приводится. В то же вре­мя, из-за того, что графики поступления энергии от ВИЭ неуправля­емы человеком, для выбора варианта электроснабжения необходимо знать графики потребления электроэнергии.

Потребление электроэнергии является случайной величиной, и для получения графиков рекомендуется проводить соответствующие измерения, накапливая статистические данные. Однако, такой метод получения графиков электропотребления является трудоемким, требующим  большого  числа  наблюдаемых объектов и длительного времени наблюдений.  Так,  для получения графика с надежностью 0,9 и  при доверительном интервале 30%  подвергнуть наблюдениям 622 сельские дома /5/, причем все они должны быть однотипными, а  наблюдения должны проводиться в течение года.

Известны другие методы получения графиков электропотребле­ния, например метод экспертной оценки. Этот метод основан на оп­росе респондентов и позволяет значительно сократить время получе­ния необходимой информации. Однако, для получения достоверных дан­ных необходимо значительное количество объектов (т. е. экспер­тов), что также затруднительно.

В АЧГАА разработана методика получения достоверных данных о графиках электропотребления от небольшого числа экспертов /41/. Эта методика основана на правиле приведения одной случай­ной величины к другой. Сущность этого правила заключается в сле­дующем.

Пусть приводимой является случайная величина Y, следователь­но необходимо так изменить у1, у2… уm, чтобы Y*' = X*, sy' = sx Y*',sy' — параметры распределения приведенной случайной величины Yу1, у2… уm.

Установлено /$$$/, что i-тые значения до и после приведения связа­ны между собой соотношением:

          ,                                                                               (2.1.1.)

где:  - приведенное i-тое значение Yi;

k1, k2— коэффициенты приведения.

,                                                                                           (2.1.2.)

                                                                               (2.1.3.)

Что бы случайную величину Y привести к случайной величине Х, имеющей такой же закон распределения, но другие параметры распре­деления, необходимо i-тые значения случайной величины Y изменить по формуле (2.1.1), вычислив коэффициенты приведения по формулам (2.1.2) и (2.1.3).

В соответствии с описанной методикой было опрошено 7 экспер­тов, владельцев сельских усадеб с высокой насыщенностью электроо­борудования, и получены данные о времени работы i-тых нагрузок. Путем статистической обработки этих данных получе­ны усредненные значения нагрузки в i-тые периоды времени и пара­метры распределения Р¢и σp (таблица 2.1.1.).

Рассчитаны среднесуточные значения параметров распределения нагрузки в соответствии с РУМ-10 по следующим формулам и предс­тавлены в таблице 2.1.2.

           ,                                                                            (2.1.4)

,                                                                   (2.1.5)

,                                                                             (2.1.6)

,                                                                           (2.1.7)

где: , sср-  средние за сутки параметры распределения, Вт;

, sсрс— средние за сутки параметры распределения с учетом сезона, Вт.
    продолжение
--PAGE_BREAK--По (2.1.4.) и (2.1.5.)  рассчитаны  коэффициенты  приведения (таблица 2.1.2.)  и  приведены значения нагрузки в i — тый период времени (таблица 2.1.3.).
Таблица 2.1.1.

Параметры распределения графика нагрузки сельской усадьбы по экспертным данным

Часы суток

Значения нагрузки, Вт

Зима

Весна

Лето

Осень

1

2

3

4

5

0 — 1

1 — 2

2 — 3

3 — 4

4 – 5

5 — 6

6 – 7

7 – 8

8 – 9

9 – 10

10 – 11

11 – 12

12 – 13

13 – 14

14 – 15

15 – 16

16 – 17

133

50

50

50

80

180

230

357

944

1307

1307

1121

536

707

936

1157

1179

217

100

100

100

125

160

203

354

971

1371

1257

943

429

471

700

1271

1264

164

64

50

84

110

110

159

278

1064

1278

1207

893

436

421

650

507

850

467

50

50

50

67

124

203

443

864

1207

1250

986

393

721

664

1143

1274

Продолжение табл. 2.1.1

1

2

3

4

5

17 – 18

18 – 19

19 – 20

20 – 21

21 – 22

22 – 23

23 – 24

724

746

863

673

373

212

198

1264

1356

1183

1173

949

549

246

1200

911

1021

578

709

438

203

1200

1278

1042

967

596

328

192



Таблица 2.1.2.
Параметры распределения  нагрузки  по  данным РУМ — 10
Сезон

Коэффициент сезона

Рср, Вт

Бср, Вт

к1

К2

Зима

Весна

Лето

Осень

1

0,8

0,7

0,9

1100

880

770

990

535

535

375

482

1,25

1,12

0,93

1,08

365

98

251

290



Таблица 2.1.3.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Параметры графика нагрузки, приведенные к генеральной совокупности
Часы суток
Значения нагрузки, Вт
Зима

Весна

Лето

Осень

1

2

3

4

5

0 — 1

531

341

404

794

1 – 2

427

210

312

344

2 – 3

427

210

297

344

3 – 4

427

210

329

344

4 – 5

465

238

353

362

5 – 6

590

272

353

424

6 – 7

652

325

399

499


Продолжение табл. 2.1.3
1

2

3

4

5

7 — 8

811

494

510

768

8 – 9

1545

1185

1240

1223

9 – 10

1999

1633

1440

1594

10 – 11

1999

1506

1373

1640

11 – 12

1766

1154

1081

1355

12 – 13

1035

578

656

714

13 – 14

1249

625

642

1069

14 – 15

1535

882

856

1007

15 – 16

1811

1521

722

1524

16 – 17

1839

1514

1041

1666

17 – 18

1270

1514

1367

1586

18 – 19

1298

1617

1098

1670

19 – 20

1444

1423

1200

1415

20 – 21

1206

1412

788

1334

22 – 23

630

713

658

644

23 – 24

612

384

440

497



Как видно из таблицы 2.1.3., параметры распределения приве­денной нагрузки совпадают с параметрами генеральной совокупности.

По данным таблицы 2.1.3. построены графики нагрузок на вводе в сельскую усадьбу (лист 4).
 
2.2. Выбор основного и вспомогательного возобновляемого

источника энергии.
Возобновляемые источники энергии (ветер и Солнце) являются неуправляемыми человеком, поэтому надо стремиться к тому, чтобы потребление электроэнергии было увязано с ее поступлением. Это яв­ляется особенностью проектирования электроснабжения на основе ВИЭ по сравнению с традиционным электроснабжением.

Так как нагрузка усадьбы и мощность ВИЭ (ветра или Солнца) являются независимыми величинами, то согласованность их графиков оценивается коэффициентом корреляции /5/, который определяется по формуле:

,                                                                                  (2.2.1.)

где:   rxy — коэффициент корреляции случайных величин X и Y;

  mxy— корреляционный момент случайных величин Х и Y.

Корреляционный момент является математическим ожиданием про­изведения отклонений случайных величин Х,Y и вычисляется по фор­муле /5/:

,                                                                   (2.2.2.)

Как видно из формулы (2.2.1.) и (2.2.2.) расчет коэффициен­тов корреляции является довольно трудоемкой операцией, требующей массовых вычислений. Тем более, что коэффициенты корреляции долж­ны вычисляться для каждого сезона отдельно. В этой связи, опреде­ление коэффициентов корреляции было выполнено на ПЭВМ на базе стандартного пакета программ Microsoft Excel. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.2.1.
Таблица 2.2.1.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Коэффициенты  корреляции


rxy

Сезон

Зима

Весна

Лето

Осень

rнв

rнс

0,66

0,59

0,20

0,25

0,44

0,41

0,43

0,34



Здесь:rнв — коэффициент корреляции между нагрузкой и удель­ной мощностью ветра;

rнс— коэффициент корреляции между нагрузкой и плот­ностью солнечного излучения.

Из расчетов коэффициентов корреляции (табл. 2.2.1.) видно, что зимой, летом и осенью удельная мощность ветра более коррели­рует с нагрузкой на вводе в сельскую усадьбу, чем плотность сол­нечного излучения. Весной наоборот, нагрузка более согласуется с солнечным излучением, но коэффициент корреляции очень низкий. На основании этого в качестве основного источника энергии принимает­ся ветер. Так как в течении года наблюдаются штилевые дни, то энергию ветра необходимо дублировать. В этой связи в качестве вспомогательного источника принимается солнечное излучение. Одна­ко прямое солнечное излучение также бывает не каждый день и от­сутствует ночью. Это обусловливает необходимость аккумулирования энергии на периоды одновременного отсутствия ВИЭ ветра и Солнца.

Таким образом, для электроснабжения сельской усадьбы прини­маются следующие источники энергии:

— ветер (основной источник );

— солнечное излучение ( вспомогательный  источник );

— аккумуляторы (резерв ).

Функциональная схема электроснабжения по выбранному варианту показана на листе 5.

Электроснабжение осуществляется следующим образом. Если при­сутствует ветер, то от ветроколеса приводится во вращение машина постоянного тока (МПТ), заряжающая аккумуляторы, и генератор переменного тока (ГПТ). Если ветра нет или ветроколе­со выключено при недопустимо сильном ветре, то аккумулятор питает МТП, которая вращает генератор. Солнечная энергия используется для до зарядки аккумулятора.
2.3. Определение мощности энергетических установок
Мощность ветроэнергетических установок является одной из на­иболее важных характеристик, определяющей надежность системы электроснабжения.

Мощность ветроэнергетической установки (В-установки) должна быть достаточной для питания электроприемников усадьбы и зарядки аккумуляторов такой емкости, которой достаточно для питания электроприемников в штилевые дни ( в течении четырех суток ). При этом нужно учитывать, что в период штиля аккумуляторы могут доза­ряжаться от солнечной энергоустановки (С-установки). Очевидно что суммарная стоимость В — установки, С-установки и аккумуляторов должна быть при этом минимальной. Таким образом, обоснование мощ­ности энергетических установок является оптимизационной задачей, которую можно сформулировать следующим образом — определить мощ­ность В-установки, С-установки и емкость аккумуляторов, достаточ­ные для бесперебойного электроснабжения усадьбы и имеющие мини­мальную стоимость. В этой задаче критерием оптимальности является стоимость, следовательно задача формализуется следующим образом:

,                                           (2.3.1.)

          Wв + Wс = 5Wо                                                                            (2.3.2.)

          Wа = Wв — Wо                                                                                  (2.3.3.)

где: Y — целевая функция;

Sв, Sс, Sа— стоимость электроэнергии, вырабатываемой со­ответственно В-установкой, С-установкой и аккумуля­торами;

Wв, Wс -электроэнергия, вырабатываемая соответственно В- установкой и С-установкой кВт ч;

Wа— электроэнергия, накапливаемая в аккумуляторе, кВт ч;

Wо— суточное расчетное потребление электроэнергии, кВт ч. По  данным п.2.1. Wо=22,4 кВт ч.

Раскроем функции стоимостей электроэнергии и проведем необ­ходимые вычисления в долларах США. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой В-установкой, растет с увеличением Wв нелинейно. Это объясняется опережающим ростом материалоемкости и сложности конс­трукции /18,20,22/.В общем случае можно записать эмпирическое вы­ражение:

        Sв(Wв) = kвWвxх                                                                           (2.3.4.)

где kв, x — эмпирические коэффициенты.

По данным /18/ электроэнергия, выработанная В-установкой мощностью 1 кВт и сроком службы 20 лет стоит 0,5 $, мощностью 3 кВт стоит 0,66 $. За срок службы будет выработано электроэнергии:

Wв = tвNс                                                                                       (2.3.5.)

где:tв — время работы в году, ч;

Nс— срок службы, лет.

По данным п.1.2.  tв=6830 часов.

Подставив эти данные ориентировочно можно записать:



После логарифмирования, получаем:



Откуда:

kв= 0,05; x = 1,2.

Следовательно, функцию стоимости электроэнергии, вырабатыва­емой В- установкой, можно приближенно выразить формулой:

,                                                                                          (2.3.6.)

Стоимость электроэнергии, вырабатываемой С-установкой, имеет линейную зависимость, т. к. в основном определяется площадью фо­тоэлементов, пропорциональной мощности установки. Следовательно, можно записать:

Sс(Wс) = sоWс,                                                                                         (2.3.7.)

где: sо — стоимость 1 кВт часа электроэнергии, вырабатываемой С-установкой, дол/кВт ч..

По данным /18/ sо= 0,1дол/кВт ч.

Подставив численые значения, имеем:

Sс= 0,1 Wс                                                                                  (2.3.8.)

Удельная стоимость аккумуляторов падает с увеличением их ем­кости приблизительно по гиперболической зависимости. Для практи­ческих расчетов в этом случае функцию стоимости электроэнергии, отдаваемой аккумуляторами, можно выразить следующим образом:

Sа = kаWа-2,                                                                                  (2.3.9.)

где: kа — коэффициент пропорциональности.

Для получения численного значения воспользуемся данными о стоимости аккумулятора 6СТ- 75. Его стоимость около 40 долларов. С учетом этого имеем:

40 = kа(0,66)-2

kа = 40(0,66)-2 = 17,4

Здесь  0,66 — электроэнергия,  накапливаемая в аккумуляторе.

Таким образом, функция стоимости электроэнергии, накапливае­мой в аккумуляторах, имеет вид:

Sа = 17,4 Wа-2
                                                                         (2.3.10.)

Подставив (2.3.6.), (2.3.8.) и (2.3.10.) в целевую функцию (2.3.1.), с учетом ограничений (2.3.2.) и (2.3.3.), получаем:

           

Для определения Wв, обращающей целевую функцию в min, про­ведем соответствующие вычисления /32/:

,                                     (2.3.11.)

Уравнение (2.3.11.) является трансцендентным, поэтому его решение находим графически (рис. 2.3.1.)

Как видно из графика, оптимальной будет В-установка мощностью 3 кВт.

Пользуясь формулами (2.3.2.) и (2.3.3.), определяем:
,                            (2.3.13.)

где: t — время  работы  С-установки  за  расчетный период t = 12 ч.

Так как модуль солнечного коллектора равен 0,03 кВт, то при­нимаем 

27×0,03 = 0,81 (кВт)

Для расчета емкости аккумуляторов воспользуемся формулой:

,                                                                                  (2.3.14.)

где: Eа — емкость аккумулятора, А ч;

Uа— напряжение аккумулятора, В.



Принимаем Еа = 10×(6СТ-210) = 2100 А×ч.

Таким образом, параметры энергосистемы на основе ВИЭ следую­щие:

Основной источник В-установка, Рв= 3 кВт;

Дополнительный источник С-установка, Рс= 0,72 кВт;

Резерв, аккумуляторы 6СТ-75  Еа= 10*210 =2100 А×ч.


3. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

3.1. Выбор типа ветроэнергетической установки
Все ветроэнергетические установки (В-установки) можно классифицировать следующим образом (лист 1).

К В-установкам с вертикальной осью вращения относятся ус­тановки карусельного типа. Наиболее эффективной из них по исполь­зованию энергии ветра является В-установка типа ротора Савониу­са, в которой ветер воспринимается приблизительно 2/3 рабочей по­верхности ветроколеса.

К достоинствам такого типа  В-установок относятся:

— простота конструкции;

— не требуется ориентация по ветру;

— для некоторых конструкций (например, ротор Савониуса) до­вольно значительный вращающий момент.

К недостаткам относятся:

— низкая скорость вращения, не более скорости ветра;

— значительная зависимость крутящего момента от скорости ветра.

Так как В-установки с вертикальной осью вращения являются тихоходными, то для привода генератора требуются редукторы с большим передаточным числом. Кроме того, сильно выраженная зависимость их крутящего момента и скорости вращения от скорости ветра тре­буют ряда усовершенствований, увеличивающих их сложность и стои­мость (маховик, шторы для уменьшения потока ветра и т.п.). В этой связи В-установки карусельного типа применяются, в основном, для водоподъема, где не  требуется  поддержания  стабильной  скорости вращения.

Ветроэнергетические установки с горизонтальной осью враще­ния, расположенной параллельно ветру, называются В-установками пропеллерного типа и могут быть тихоходными (с числом лопастей более шести) и быстроходными (с числом лопастей до шести). Тихо­ходные установки менее эффективны для выработки электроэнергии, т.к. необходимы редукторы с большим передаточным числом. Поэтому они здесь не рассматриваются.

Быстроходные В-установки пропеллерного типа разделяются по способу расположения ветроколеса: за башней (самоустанавливающие­ся на ветер) и перед башней (требующие устройства установки на ветер). В качестве устройства установки на ветер для маломощных В-установок применяется флюгер. Если рассматривать В-установку в качестве двигателя электрогенератора, то быстроходные установки пропеллерного типа по сравнению с другими обладают следующими преимуществами:

— высокая скорость вращения, что позволяет применять редук­тор с малым передаточным числом или вообще обходиться без редук­тора;

— наиболее высокий к.п.д.;

— наименее выражена зависимость крутящего момента от силы ветра;

— возможность авторегулирования скорости вращения.

К недостаткам В-установок пропеллерного типа можно отнести более сложную конструкцию и значительный гироскопический момент. Однако, современное состояние техники изготовления В-установок пропеллерного типа позволяет значительно упростить расчеты крыла и уменьшить влияние гироскопического момента /18,22 /.

Исходя из изложенного, для привода электрогенератора прини­мается быстроходная В-установка пропеллерного типа. Справедли­вость такого решения подтверждается мировой практикой использова­ния энергии ветра для электроснабжения /18/.
3.2. Обоснование и расчет ветроколеса
Конструктивными параметрами ветроколеса являются число ло­пастей, диаметр, профиль лопасти, угол защемления.

От количества лопастей ветроколеса зависит его номинальная скорость вращения, при которой достигается максимальный к.п.д. /19,43,23/. Чем больше лопастей содержит ветроколесо, тем больше его крутящий номинальный момент, но тем меньше его же но­минальная скорость вращения. Момент на валу генератора от ветро­колеса определяется по формуле /21,46 /:

      ,                                                                            (3.2.1.)

где: Мг — момент на валу генератора от ветроколеса, Нм;

Мвт— момент на валу ветроколеса,  Нм;

nГН,nВН— номинальные обороты генератора и ветроколеса соответственно, об/мин.

В силу того, что необходимо иметь максимальный момент на ва­лу генератора, а не ветроколеса, то нельзя без расчетов утверж­дать, что ветроколесо с большим количеством лопастей, а значит и с большим крутящим моментом, будет более эффективно, так как при этом уменьшается отношение nГН/nВН.

Крутящие моменты ветроколес зависят от профиля лопасти, ко­торый выбирается исходя из назначения и мощности ветроустановки. Для В-установок малой и средней мощности, приводящих во вращение электрогенераторы, приемлем профиль «Эсперо», и имеются справоч­ные данные об относительных моментах ветроколес с таким профилем лопастей /43/. Под относительным моментом подразумевается отноше­ние момента ветроколеса с конкретным количеством лопастей к мо­менту условного ветроколеса с бесконечным количеством лопастей, при котором крутящий момент принят равным единице /43/. С учетом этого, функция оптимизации будет иметь вид:

                                                                        (3.2.2.)

где: Мг, Мв — относительные моменты, о.е.

Так как момент зависит от скорости вращения ветроколеса, ко­торая в свою очередь зависит от скорости ветра, то вводится понятие «модуль ветроколеса» /18,43/, который равен:

                                                                                                (3.2.3.)

где:  Z —  модуль  ветроколеса, о.е.;

w— угловая скорость вращения ветроколеса, с-1;

R— радиус ветроколеса, м;

Vв— скорость ветра, м/с.

В таблице 3.2.2. приведены относительные моменты на валу ге­нераторов от ветроколес, работающих в номинальных режимах.

Таблица 3.2.1.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Относительные моменты и модули ветроколес с лопастями «Эсперо».
Параметры

Значение параметров при м

2

3

4

6

Vв, м/с

6,5

6,5

6,5

6,5

Мопт, о.е.

0,09

0,12

0,14

0,19

Zном, о.е.

5,0

4,0

3,5

2,5

nВН, об/мин

310

250

220

155

Ммах, о.е.

0,100

0,135

0,150

0,195

Zмах, о.е.

4,40

3,30

3,00

2,30

nВ МАХ, об/мин

275

200

185

140

, о.е.

1,11

1,13

1,07

1,03

,  о.е.

1,14

1,21

1,16

1,09




Таблица 3.2.2.
Моменты на валу генераторов от ветроколес
Число

лопастей

Момент на валу генератора(о.е.*10-2) при n0, об/мин

3000

1500

1000

750

600

500

375

300

250

2

0,75

1,5

2,3

3,0

3,8

4,5

6,0

7,5

9,0

3

0,80

1,6

2,4

3,2

4,0

4,8

6,4

8,0

9,6

4

0,82

1,6

2,4

3,2

4,1

4,9

6,5

8,2

9,8

6

0,79

1,6

2,4

3,2

4,0

4,8

6,3

7,9

9,5



Как видно из таблицы 3.2.2., наиболее предпочтительными для всех генераторов являются ветроколеса с числом лопастей от 3 до 6.  Но так как ветроколесо с тремя лопастями обладает (см.  табл. 3.2.1.) наибольшей перегрузочной способностью (Ммах/Мопт) и наи­большим диапазоном рабочих скоростей (Zном/Zмах), то окончательно принимается ветроколесо с тремя лопастями. Так как номинальные обороты ветроколеса небольшие, то целесообразно применять генера­торы с большим числом пар полюсов р > 3.

Диаметр ветроколеса связан с мощностью ветроэнергетической установки следующей формулой /18,43,45/:

,                                                  (3.2.4.)

где: hв, hп — к.п.д. ветроколеса и передачи;

V/— математическое ожидание скорости ветра в рабочем диапазоне, м/сек.

r— плотность воздуха кг/м3, r = 1,36 кг/м3 / 21 /.

Для трехлопастного ветроколеса hв = 0,45 /43/.  К.П.Д. пере­дачи принимаем ηп = 0,98 /21/. Расчет ведем для генератора с nг = 500 об/мин. Рабочий диапазон скоростей ветра 4...16 м/с /38/.

Для этого диапазона Vв = 6,5 м/с, iп = 1,5.

     (м)
Принимаем D = 4,0 м.

Внешний вид предлагаемой В-установки показан на листе 6.
4. КОНСТРУКЦИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ
Как отмечалось ранее (см.п. 1.1.) для маломощных солнечных энергоустановок наиболее эффективным является фиксированный сол­нечный коллектор. Так как фиксированный коллектор не является следящим устройством, то его ориентация играет особо важную роль в эффективности всей установки. Очевидно солнечный коллектор дол­жен быть ориентирован таким образом, чтобы за все время его ис­пользования он получал наибольшую суммарную энергию солнца.

Плотность солнечного излучения, поступающего на солнечный коллектор, определяется по формуле /18,37/:

                  ,                 (4.1.1.)

где: Sк — суммарная за год плотность солнечного излучения на коллектор с параметрами ориентации gи b, Вт/м2;

Sпi— плотность солнечного излучения на перпендикуляр­ную к нему площадку за i-тый промежуток времени, Вт/м2;

a
i— средний угол солнца над горизонтом в i-тый период времени, град;

g
сi— средний азимут солнца за i-тый период времени, град.

Учитывая, что  метеорологические станции имеют наиболее полную информацию о плотности солнечного излучения на горизонтальную поверхность, выразим Sп через Sг /37/:

,                                                                               (4.1.2.)

Тогда (4.1.1.) будет иметь вид:

,                          (4.1.3.)

Как видно из (4.1.3.) суммарная годовая плотность солнечного излучения на фиксированный коллектор зависит от двух параметров g и b.

Оптимальное значение угла g определяется из равенства /32/:

          ,                                                            (4.1.4.)

Проведем вычисления:

                      ,(4.1.5.)

Воспользуемся тригонометрическим тождеством :

         ,                                    (4.1.6.)

Обозначив, разделив (4.1.5.) на  и с учетом (4.1.6.), получим:

                           ,                             (4.1.7.)                                                                                                                                  
                     Откуда определяем:

          ,                         (4.1.8.)

Или проведя обратную подстановку , окончатель­но получаем:

,                                                      (4.1.9.)
Как видно из (4.1.9.), оптимальный азимутный угол ориентации солнечного коллектора не зависит от угла его наклона к горизонту.

           ,                                           (4.1.10.)

Оптимальный угол bопределяется при условии g= gоптиз условия:

          ,                                                                                      (4.1.11.)

Выполняем вычисления:

, (4.1.12.)

В результате расчетов получены следующие параметры ориента­ции солнечного коллектора:

— азимутный угол должен состовлять -12,5 град., т.е. солнеч­ный коллектор должен быть повернут на 12,5 град. на юго-восток;

— угол наклона к горизонтальной поверхности должен состов­лять 41,6 град.

Такая ориентация солнечного коллектора объясняется тем, что в Ростовской области в среднем за год в первой половине дня более ясная погода чем во второй половине дня.

Учитывая, что Зерноград расположен западнее поселка Гигант на 4,5 градуса, принимаем азимутальный угол солнечного коллектора  равный 17 градусов.
5. РАЗРАБОТКА  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  СХЕМЫ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

5.1. Выбор электрических машин
Машина постоянного тока работает в двух режимах: генератор­ном и двигательном.

В режиме генератора МПТ должна обеспечивать только зарядку АБ. Так как в В-установке предусмотрено поддержание скорости вра­щения при изменении силы ветра, а режим зарядки АБ не является жестким ( напряжение зарядки может быть в пределах 13...20 В, а ток зарядки в пределах 0,1...1,3 Iз.н./ 1 /, где Iз.н.- номиналь­ный ток зарядки ), то для этих целей можно применить МПТ с любой системой возбуждения.

В режиме двигателя необходимо, чтобы обороты МПТ изменялись как можно меньше, при изменении нагрузки на валу, т.к. генератор переменного тока желательно вращать с постоянной скоростью. Для этих целей наиболее подходит МПТ параллельного возбуждения, у ко­торой зависимость оборотов от момента сопротивления или тока яко­ря слабо выражена/2,26/.

Генератор переменного тока предназначен для снабжения элект­роэнергией электроприемников сельской усадьбы, среди которых есть потребители как с активной нагрузкой (электроосвещение с лампами накаливания, электрокамины, утюги, инкубаторы), так и с активно-индуктивной нагрузкой (пылесосы, стиральные машины, теле радиоаппаратура и т.п.). В качестве ГПТ применяется синхронный генератор, который обеспечи­вает выработку электроэнергии достаточно высокого качества при любом виде нагрузки / 27 /.

Выбор электрических машин начинаем с ГПТ.

Максимальная эквивалентная мощность ( Pэнаг) нагрузки гене­ратора равна 1,1 кВт (зимний период). Выбираем генератор из усло­вия / 21,46 /:

          Ргн
³
Рэmax =1.1(кВт)                                                                 (5.2.1.)

где Ргн — номинальная мощность генератора.

Принимаем синхронный генератор СГВ-6/500У1, технические ха­рактеристики которого следующие/30/:

Назначение — для ветроэнергетических установок;

Род тока — трехфазный переменный;

Частота тока — 50 Гц;

Напряжение номинальное — 400/230 В;

Мощность номинальная — 2,0 кВт;

Ток номинальный — 6,3 А;

Обороты номинальные — 500 об/мин;

К.П.Д. номинальный — 80/78,5 %

Коэффициент мощности номинальный — 0,8;

Напряжение возбудителя — 30 В;

Масса — 85 кг;

Вид климатического исполнения — У1;

Коэффициент искажения синусоиды напряжения — не более 10%;

Режим работы — S1.

Мощность на валу ГПТ определяется по формуле/21,46/:

,                                                                               (5.2.2.)

где: Рнагрi- мощность на валу генератора при i-той нагрузке, кВт;

h— к.п.д. генератора при i-той нагрузке.

Эквивалентная мощность на валу генератора определяется по формуле:

,                                                                 (5.2.3.)

где ti — продолжительность действия i-той нагрузки, ч.

Эквивалентная мощность на валу генератора ровна:

,     (кВт)

Выбираем в качестве МПТ машину 2ПБВ112SУ1 со следующими техническими характеристиками /28/.

Назначение — двигатель и генератор;

Напряжение — 60 В;

Ток: — двигателя — 36 А;

— генератора — 28 А;

Скорость вращения — 500 об/мин;

Мощность:

— двигателя — 2,2 кВт;

— генератора — 1,7 квт;

К.П.Д. — 80% ;

Масса — 34,5 кг;

Режим работы — S1;

Максимальный момент, при (1,1Uв) — 50 Нм.

Выбранная машина постоянного тока нуждается в проверке толь­ко в двигательном режиме. При этом следует проводить проверку по нагреву, и по статической устойчивости /46/. Проверка по наг­реву ведется по условию /46/:

,                                                                      (5.2.4.)

где:  Рн — номинальные потери мощности на нагрев, Вт;

Рi— потери мощности на нагрев при i-той нагрузке, Вт.

,                                                                        (5.2.5.)

где hi — К.П.Д. двигателя при i-той нагрузке.

К.П.Д. при i-той нагрузке определяется по формуле/46/:

,                                                            (5.2.6.)

где:

a— отношение постоянных потерь к переменным.

Для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения a=1...1,5 /46/. Принимаем a= 1.

(Вт)

(Вт)

Выбранный двигатель проходит по допустимому нагреву. На ста­тическую устойчивость двигатель проверяется по условию /46/:

Мдв.мах
³
Мс.мах                                                                          (5.2.7.)

где: Мдв.мах, Мс.мах — максимальный момент двигателя и гене­ратора соответственно, Нм.

Так как скорости вращения двигателя и генератора равны, то условие (5.2.7.) принимает вид:

          ,                                                                           (5.2.8.)

Рдв.mах=2600 Вт (при увеличении  тока  возбуждения  на  10%)

(Вт)

Таким образом, проверка показала, что МПТ выбрана правильно. Окончательно принимаем машину постоянного тока 2ПБВ112SУ1.
Таблица 5.2.1.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Расчет потерь мощности на нагрев


Nуч

ti

Pi, Вт

Xi

hi

(1-hi)/hi

DРi,Bт

DРi*ti

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

3

1

1

1

1

1

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

531

427

465

590

652

811

1545

1999

1766

1035

1249

1535

1811

1839

1270

1298

1444

1206

831

630

612

0,29

0,24

0,26

0,33

0,36

0,45

0,85

1,11

0,98

0,57

0,69

0,85

1,00

1,02

0,70

0,72

0,80

0,67

0,46

0,35

0,34

0,68

0,64

0,66

0,70

0,71

0,75

0,80

0,80

0,80

0,77

0,79

0,80

0,80

0,80

0,79

0,79

0,80

0,79

0,75

0,-0

0,70

0,47

0,56

0,51

0,42

0,40

0,33

0,25

0,25

0,25

0,30

0,26

0,25

0,25

0,25

0,26

0,26

0,25

0,26

0,33

0,42

0,42

249

239

237

247

260

267

386

500

441

310

324

383

452

459

330

337

361

313

274

264

257

249

717

237

247

260

267

386

1000

441

310

324

383

452

459

330

337

361

313

274

264

257
    продолжение
--PAGE_BREAK--

5.2.Разработка принципиальной схемы  электроснабжения.

          Блок-схема системы электроснабжения представлена на  листе 5. Система работает следующим образом. При наличии ветра ра­ботает В-установка, которая через муфту вращает МПТ и ГПТ. МПТ работает как генератор, который заряжает АБ через коммутатор ре­жимов КР. ГПТ подает напряжение на нагрузку. С-установка через коммутатор режимов КР также работает на зарядку АБ.

При отсутствии ветра или при сильном ветре В-установка оста­навливается и с помощью муфты отсоединяется от МПТ и ГПТ. АБ через КР подает питание на МПТ, которая работает как двигатель, вращаю­щий ГПТ. Таким образом ГПТ в отсутствии ветра вращается от МПТ, получающей электроэнергию от АБ. Так как МПТ потребля­ет ток, превышающий ток от С-установки, то одновременная подза­рядка АБ и их разрядка на МПТ недопустима. Для этого в системе предусмотрен КР, который подключает к С-установке только часть АБ, не задействованной на МПТ, и служит для сохранения вращения МПТ в режиме генератора и двигателя.

Соответствующая блок-схеме принципиальная схема приведенна на листе 5. Схема работает следующим образом.

При вращении под действием ветра ветроколеса переключатель SAI находится в положении 1(генераторное).В этом случае GB2(маши­на постоянного тока) работает в режиме генератора и через диодный мост  VDI…VD6заряжает 1/2 аккумуляторных батарей(например GB3). Во вращение от ветроколеса приводится и GB1 (генератор переменного тока), который подает напряжение к потребителям.

При остановке ветроколеса, переключатель SA1переходит в по­ложение 2(двигательное) и через диодный мост VD1…VD6напряжение с аккумуля­торных батарей GB3 подается на GB2, который в этом случае работает в двигательном режиме и вращает GB1 вместо ветроколеса..

В схеме предусмотрены:

— сигнализация напряжения на нагрузке и в цепях управления (HL1, HL2);

— защита силовой цепи (QF1, QF2);

          — отсоединение электрических машин для ремонтных нужд (QS1).
            

             5.3. Выбор аппаратуры управления  и  защиты.
Автоматический выключатель QF1 (см. рис. 5.2.2.) предназна­чен для защитного отключения генератора переменного тока GB1  при коротком  замыкании  в  цепи  нагрузки  и  выбирается  из условий /21,46/:

          Uан
³
Uн;

          Iан
³
Iр.mах;                                                                                     (5.3.1.)

          Iа.откл
³
Iк(3).

где: Uан, Uн — номинальное напряжение автоматического выклю­чателя и сети соответственно, В;

Iан,, Iр.mах— соответственно номинальный ток автомати­ческого выключателя и максимальный рабочий ток в сети, А;

Iа.откл— максимальное значение тока короткого замыка­ния, которое автомат способен отключить, ос­таваясь в работоспособном положении, А;

Iк(3)  -  наибольший  ток трехфазного короткого замыкания А.

Ток трехфазного короткого замыкания при питании от автоном­ной электростанции определяется по формуле /21/:

,                                                      (5.3.2.)

где: — действующее значение периодической составляющей тока К.З. за первый период, А;

kу— ударный коэффициент.

,                                                                             (5.3.3.)

где: Uн — номинальное линейное напряжение сети, В;

Zг— полное сопротивление цепи до точки К.З., (сопротивление  генератора), Ом. Zг = 4,6 Ом.

            ,                                                                               (5.3.4.)

где: t — время затухания тока К.З., с.  Принимаем t = 0,05 с.

Та— постоянная времени затухания, с. Принимаем

Та= 0,1с.



Принимаем, что нагрузка распределена по фазам равномерно. Тогда расчетный максимальный ток равен:

          ,                                                               (5.3.5)

где: cosfнагр — коэффициент мощности нагрузки.

Принимаем /37/ cosfнагр = 0,9

         

Принимаем автоматический выключатель А3114 (на листе 5 QF1) Uн= =500В,  Iан=100А, Iэр = 20 А.

Автоматический выключатель QF2 защищает GB2 от перегрузки (например при заклинивании GB1) и аккумуляторы и МПТ от коротких замыканий. Поэтому выбираем автоматический выключатель с комбини­рованым расцепителем по условиям /21,46/:

Uан
³


Iан
³Iр mах


³1,25Iр.mах

Iм ср
³
1,25Iпуск


где: Iу — ток уставки расцепителя, А;

Iм ср— ток отсечки расцепителя, А;

Iпуск— пусковой ток МПТ, А.

Iпуск=225 А.


³1,25 36 = 45 А,

Iм ср³1,25 225 = 281 А.

Принимаем автоматический выключатель А3113   Iн = 100 А; Ток

уставки расцепителя Iу = 50 А;  Ток отсечки Iм ср = 4Iн = 400  А.

Выбираем аппаратуру управления /30,31/ исходя из ее назначе­ния и коммутируемых токов (таблица 5.3.1.)

Таблица 5.3.1.

Аппаратура управления.
Обозначение
Наименование

Параметры

Кол-во

VD1,VD6
SА1

SA2

Диод
Переключатель

Переключатель

IIном = 100А

Uном = 400В

Iном = 100А

Iном = 100А

6
1

1
    продолжение
--PAGE_BREAK--


,                                                                            (5.3.8.)
6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ВИЭ

6.1.Опасности, связанные с монтажом и эксплуатацией энергоустановок на ВИЭ
Монтаж ветроэнергетической установки создает опасности, ха­рактерные при сооружении высотных мачтовых устройств. В этой свя­зи необходимо остерегаться падения самой мачты и тяжелых предме­тов. При монтаже солнечных коллекторов также возможны их падения.

Смонтированная ветроэнергетическая установка подвергается ветровым нагрузкам, поэтому существует опасность ее опрокидывания.

Кроме того энергоустановка представляет собой энергетический узел, включающий трехфазный генератор переменного тока с четы­рехпводной электрической сетью, машину постоянного тока, батарею коммутируемых аккумуляторов емкостью более 3000 А×ч. Такая сово­купность электрооборудования создает естественные опасности пора­жения электрическим током и возникновение опасных в пожарном от­ношении ситуаций /7.8.9/.

Высокая емкость аккумуляторных батарей создает, кроме того, опасность взрыва водорода при зарядке и разрядке, отравление па­рами водорода и серной кислоты, опасность кислотных ожогов /10.11/.
6.2. Монтаж энергоустановок
Ветроустановка собирается  на  земле  на двух призматических  подставках в горизонтальном положении. Поворотная площадка В-ко­леса фиксируется. Установку мачты с В-колесом и электрическими машинами производится при помощи автокрана со стропальщиками /20/. На мачте оборудуются анкерные петли и лестничные металли­ческие ступеньки. При подъеме троса стропилятся за анкерные пет­ли. После подъема мачты и установки ее на фундамент, она фиксиру­ется шестью растяжками, закрепленными по три на высоте 2/5 и 2/3 от высоты мачты. Углы растяжек с осью мачты должны состовлять 40 градусов для нижнего яруса и 30 градусов для верхнего яруса, рас­тяжки должны быть разведены на 120 градусов между собой на каждом ярусе и на 60 градусов между ярусами.

После установки мачты в вертикальное положение и ее фикса­ции, она освобождается от монтажных строп и соединяется с конту­ром заземления.

Так как принята четырех проводная трехфазная сеть, то нейт­раль синхронного генератора глухо заземляется /12,33/.

После монтажа проводятся следующие измерения и испытания /33,34/.

Генератор переменного тока должен соответствовать ГОСТ 12.2.007.1-75 /13/. В соответствии с ПУЭ перед его эксплуатацией должны быть выполнены следующие мероприятия/35,34/.

Измерение сопротивления изоляции. Сопротивление изоляции должно быть:

— обмотки статора  не менее 0,5 МОм, измеренное при температуре 10...30 оС мегаомметром с напряжением 1 кВ;

— обмотки ротора не менее 0,5 МОм,  измеренное при тех же условиях,  либо мегаомметром с напряжением 500 В.  Так как ротор не явно полюсный. Допускается ввод в эксплуатацию генератора, имеюще­го сопротивление ротора 0,2 МОм при температуре 20 оС;

      — возбудителя не менее 1 МОм, измеренное мегаомметром с нап­ряжением 1000В.

Измерение сопротивления постоянному току.

Сопротивление статорных обмоток различных фаз не должно отличать­ся друг от друга более, чем на 5 %, а роторной более, чем на 2 % от заводских данных.

Проверка выпускной документации.  Проверяются отметки об ис­пытаниях повышенным напряжением, испытаниях на шум и вибрацию.

Машина постоянного   тока   должна   соответствовать   ГОСТ12.2.007.1-75 /13/.  В соответствии с ПУЭ должны проводиться сле­дующие измерения /33/.

Сопротивление изоляции (производится мегаомметром на напряже­ние 1000 В) должно быть между обмотками и каждой обмотки относи­тельно корпуса не менее 0,5 МОм при температуре 10...30 оС.

Сопротивление обмотки возбуждения постоянному току не должно отличаться от заводских данных более, чем на 2%.

Сопротивление обмотки якоря постоянному току между коллек­торными пластинами не должно отличатся друг от друга более, чем на 10%.

Пускорегулирующая и защитная аппаратура должна соответство­вать ГОСТ 12.2.007.6-75 /14/. Сопротивление изоляции вторичных цепей со всеми присоединенными, но не включенными под напряжение, приборами  должно  быть не менее 1 МОм измеренное мегаомметром на напряжение 0,5-1,0 кВ /34/.

Солнечные коллекторы                 должны                   соответствоватьГОСТ12.2.006-83, и ГОСТ 12.2.007.11 /15,16/. Сопротивление постоянно­му току в обратном направлении должно отличатся от заводских дан­ных не более, чем на 10%, а отдельных коллекторов друг от друга не более, чем на 5%.

Аккумуляторные батареи должнысоответствовать ГОСТ12.2.007.12-75. Перед эксплуатацией должны быть проведены следую­щие измерения /17/.

Измерение плотности электролита. Плотность электролита (с у­четом того, что аккумуляторы работают в стационарном режиме) должна быть 1,24...1,25 г/см.

Измерение температуры электролита. Температура электролита должна быть не выше 40 оС.

Измерение напряжения холостого хода на каждой банке (прово­дится нагрузочной вилкой с выключенными резисторами). Напряжение должно быть 2,2...2,3 В.

Измерение напряжения под стартерной нагрузкой (проводится нагрузочной вилкой с включенными резисторами). Напряжение должно быть не менее 1,7 В.

Заземляющее устройство проверяется в соответствии с ПУЭ /34/ и ПТЭ и ПТБ /33/.

Проверка включает:

-осмотр видимых частей заземляющего устройства (ЗУ), не должно быть видимых обрывов, надежность сварки проверяют ударом молотка;

— проверка сопротивления цепи фаза-нуль в нагрузочной сети. Расчетный ток однофазного короткого замыкания должен быть не менее 28 А, что соответствует Iк.з.(1) ³1,4 Iэ.р.;

— проверка сопротивления ЗУ, сопротивление должно быть не более 4 Ом, сопротивление заземляющих проводников должно быть не более 0,5 Ом.

Электрические машины, шкаф управления и солнечные коллекторы должны соответствовать классу 01 или 1 по ГОСТ 12.2.007-75 /18/.
6.3. Эксплуатация энергоустановок
Эксплуатация энергоустановок производится в соответствии с ПТЭ и ПТБ /34/. При этом проводятся следующие периодические ме­роприятия:

— измерение сопротивления изоляции (1 раз в 4 месяца);

— измерение  сопротивления  ЗУ  (1 раз в 3 месяца);

— измерение плотности и температуры электролита (1 раз в 6 месяцев);

— измерение напряжения аккумуляторов на холостом ходу и при стартерной нагрузке (1 раз в 6 месяцев);

— измерение напряжения солнечного коллектора (1 раз в 6 ме­сяцев при ясной погоде).

Все измерения производятся при отключенных ГПТ и МПТ и оста­новленом и застопоренном Вколесе. Кроме того проверяется напряже­ние на клеммах МПТ, работающей в генераторном режиме, и напряже­ние на клеммах ГПТ при отключенной нагрузке. Измерения проводятся 1 раз в 6 месяцев.

Измерения проводятся обслуживающей организацией или пользо­вателем. В последнем случае он должен получить третью группу допуска по электробезопасности, для чего он должен предоставить ме­дицинскую справку об отсутствии противопоказаний, указанных в до­кументе «Перечень медицинских противопоказаний к допускам на ра­боту трудящихся в целях предупреждения заболеваний, несчастных случаев и обеспечение безопасности труда по определенным видам работ» /34/. Пользователь должен быть не моложе 18 лет и перио­дически проходить проверку знаний по ПТЭ И ПТБ в соответствующей комиссии. При выдаче удостоверения о праве допуска, он должен быть ознакомлен с правилами периодической проверки и предупрежден о сроках ее проведения.

При отклонениях измеренных величин от значений, указанных в п.6.2., пользователь должен прекратить эксплуатацию энергоуста­новки и сообщить обслуживающей организации.

В процессе эксплуатации должен проводиться 1 раз в четыре месяца текущий ремонт энергоустановок, который выполняется обслу­живающей организацией. В качестве обслуживающей организации может выступать электротехническая служба хозяйства.

                     

6.4. Защитные средства и средства  оказания  первой  помощи.
           Для защиты электрооборудования от аварийных режимов работы применяются автоматический выключатель А3114 (защита генератора переменного тока от К.З.), автоматический выключатель А3113 (за­щита машины постоянного тока от перегрузки и К.З., защита аккуму­ляторов от К.З.), предохранитель Iв =1,5 А (защита вторичных це­пей управления от К.З.).

Для защиты человека от поражения электрическим током применяется заземляющее устройство в совокупности с вышеназванными ав­томатическими выключателями.

Для защиты энергоустановки от поражения молнией применяется молниезащита, для чего металлическая мачта ветроустановки и ме­таллический каркас солнечной установки соединяется с контуром за­земления.

Для выполнения контрольных измерений и обслуживания энерго­установок используются следующие средства и приспособления: ареометр с резиновой грушей, нагрузочная вилка с изолирующей рукоят­кой, респиратор, термометр со шкалой (0-50 оС), монтажный пояс, электроинструмент (отвертка, пассатижи) с изолирующими рукоятка­ми, мегаомметр, пищевая сода и ее 10% раствор, песок, огнетуши­тель, аптечка с установленным Минздравом набором медикаментов.

Лестница на мачте В- установки должна начинаться на высоте не менее 1,5 м, приставная стремянка должна запираться в отдель­ном помещении, что предотвратит влезание детей на мачту.

Аккумуляторы должны находиться в отдельном помещении, окра­шенном изнутри кислотостойкой краской и имеющем вытяжную шахту.

Указанные мероприятия обеспечат безопасную эксплуатацию энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.


7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
Экономический расчет ведется для двадцатилетнего периода — проектируемого срока службы энергоустановок. Капитальные вложе­ния по проектируемому варианту определяются по формуле / 26 /:
Кн = Св + Сс + Са + Соб + См,                                                    ( 7.1.)
где: Св, Сс6 Са — стоимость ветроустановки, солнечной ус­тановки и аккумуляторных батарей соот­ветственно,  руб.;

Соб— стоимость электрооборудования, руб.;

См— стоимость монтажа,  руб.

Стоимость ветроустановки с монтажом определяется по форму­ле /18/:
        Св = Кд
×
1000
×
Nв = 30×1000×3 = 90000 (  руб.)

                     Здесь: Кд — курс доллара США,  руб.;

Nв— мощность ветроустановки, кВт.

          Стоимость солнечной установки с монтажом определяется по формуле /18/:

                      Сс = Кд
×
4
×
Nс= 30×4×720 =88400  (  руб.)

                       Здесь: Nс — мощность солнечной установки, Вт.

Стоимость аккумуляторов равна /35/:

                        Са = ц×
n= 480×15 = 7200 ( руб.)

                    Здесь: ц — цена аккумулятора 6СТ — 210,  руб.;

n— количество аккумуляторов.

Стоимость электрооборудования и его монтажа приведена в таблице 7.1. по данным /35/.

Капитальные вложения по проектируемому варианту равны:                      Кн = 90000 + 88400 +7200 + 1877 + 94 = 185894 ( руб.)

           Капитальные вложения по базовому варианту ( электроснабже­ние от электросети) определяются по формуле:

           КБ = Стп + Слэп + Сву,                                                              (7.2.)

           где: Стп,  Слэп — стоимость трансформаторной подстанции  и ЛЭП соответственно, приходящаяся на одну усадьбу, руб.;

Сву— стоимость вводного устройства, включая счетчик электроэнергии,  руб.
                   Таблица 7.1.

Стоимость электрооборудования и его монтажа



Наименование

Цена,

руб.

Кол-во

Стоимость,

руб.

Стоимость монтажа,.руб.

1.Автоматический выключатель А3113

350,0

1

350,0

17,5

2.Автоматический выключатель А3114

350,0

1

350,0

17,5

ИТОГО:





700,0

36,0



Стоимость трансформаторной подстанции с монтажом определяется по формуле:

(руб.)

                   Здесь: ЦТ, ЦР.У. — цена силового трансформатора и распре­делительного устройства, руб.;

КМ— коэффициент монтажа;

Стоимость ЛЭП, приходящуюся на одну усадьбу, можно определить по формуле:

СЛЭП = КМ (ЦОП
×
NО + ЦПР
×
LО)                                                                (7.3.)

где: Цоп, Цпр — цена одной опоры в сборе и одного км. про­вода, руб.;

No, Lo— соответственно количество опор и длина про­водов, приходящихся на одну усадьбу.

Принимаем, что на одну усадьбу приходится:

— опор ВЛ-10 кВ — 10 шт;

— опор ВЛ-0,4 кВ — 1 шт;

Тогда на одну усадьбу приходится провода:

LО 10 = 10×LПР10×3 = 10×60×3 =1800 (м);

LО 0,4 = 1×LПР0,4×4 = 1×40×4 =160 (м).

Здесь: Lo 10, Lo 0,4 — длина провода для ВЛ-10 и ВЛ-0,4 соответственно, м;

Lпр — длина пролета, м.

Принимаем провода:

— для ВЛ-10 АС-50

— для ВЛ-0,4 АС-35

Цена одной опоры в сборе ровна:

ЦОП 10 = Цст 10 + 3Циз + Цтр = 616,045+3*3,0+95,651 = 720,696 (руб.)

Цоп 0,4 = Цст 0,4 + 4Циз + Цтр = 515,333+4*3,0+115,889 = 623,222 (руб.)

Здесь: Цст, Циз, Цтр — соответственно цена стойки, изоля­тора и траверсы, руб.

Цена провода:

Ц ас50 = 2136,4 руб./км.

Ц ас35 = 3123,6 руб./км.
Стоимость линии электропередач на одну усадьбу в этом слу­чае будет ровна:

Слэп = 2,0×(1720*10 + 2136*1,8 + 643*1 + 3123* 0,16) =44375 (руб.)

       Стоимость вводного устройства определяется по формуле:

Сву = (Цоп + Ц а16×0,02 + Цсч) ×Км = (1643+ 4127×0,02 +200) ×2,0 =

=1925 (руб.)
Капитальные вложения по базовому варианту равны:

Кб = 43780 +44375 + 1925 = 90000 (руб.)
Эксплуатационные затраты по проектируемому варианту равны затратам на проведение ТР сторонней организацией, и могут быть оп­ределены по формуле /40/:
                                       Ин = Цтр×Nтр;                                                 (7.4.)
где:   Цтр — цена одного условного ТР, руб.;

Nтр — количество ТР за расчетный срок службы. Количество ремонтных  воздействий определяется по методике /40/, исходя из одного ремонта в год:

Nтр = 36 у.е.р.

Эксплуатационные издержки по проектируемому варианту ровны:

Ин = 56,0×36 = 2016 (руб.).

Эксплуатационные издержки по базовому варианту определяют­ся затратами на электроэнергию и затратами на текущий ремонт вводных устройств /40/:

                                           Иб = Цтр*Nтр + Цто*Nто + Э                     (7.5.)

где: Э — затраты на электроэнергию, руб.

За расчетный период (20 лет) потребление электроэнергии составит (см. п. 2.1.):

Wэ = 163812 кВт×ч

При цене за электроэнергию 0,45 руб. за 1 кВт×час (для сельской местности) затраты на ее приобретение будут ровны:

Э = Цэ×Wэ = 0,45×163812 = 73715 (руб.)

Количество условных ремонтов вводного устройства за рас­четный период будет равно /40/:

Nтр = 1,5×Nто = 109 у. е. р.
Затраты на ТО и ТР будут равны /27,41/:

Зто = Цто×Nто = 4,48×109 = 488 (руб.)

Зтр = Цтр×Nтр = 56,0×1,5 = 84 (руб.)
Эксплуатационные издержки будут равны:

Иб = 84 + 488 + 73715 = 74287 (руб.)
Приведенные затраты за год составляют:

ZОБЩ = 0,15КН + ИН = 0,15*43270 + 101 = 6592 (руб.)

ZОБЩ = 0,15Кб + Иб = 0,15*90000 + 3700 = 17200 (руб.)

Себестоимость электроэнергии составляет:

-         по новому варианту:

   (руб.)

-         по базовому варианту:

   (руб.)

Результаты расчетов сведены в таблицу 7.2
Таблица 7.2.

Результаты экономических расчетов



Показатели



Базовый вариант

Проектируемый

Вариант

1.Капитальные вложения, руб.

2.Эксплуатационные издержки, руб.

 в т.ч. оплата электроэнергии

3.Стоимость электроэнергии руб./кВт×час.

4. Экономический эффект, руб.

5. Коэффициент эффективности капитальных вложений

90 000

3700
2186
2,00

-

-

43 270

101
-
0,80

3600

0,1


    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Доработать Узнать цену написания по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.