КОМБІНОВАНА МОБІЛЬНА СИСТЕМА ОСНОВНОГО І РЕЗЕРВНОГО ЖИВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАЧІВ МАЛОЇ ТА СЕРЕДНЬОЇ ПОТУЖНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2018-2-5Ключові слова:
резервне електропостачання, енергоспоживання, відновлювані джерела енергії, комбінована система, вітроелектрогенератор, двигун, дизельний агрегат, потужність, блок-схема, мобільність, ефективність, залежністьАнотація
Мета. Мета роботи полягає в розробці мобільної комбінованої системи основного і резервного живлення на основі відновлюваних і традиційних джерел енергії для електроживлення малопотужних споживачів у віддалених від загальної електромережі регіонах; в описанні конструкції запропонованої системи; в розробці блок-схеми алгоритму контролю і управління елементами системи задля досягнення найбільш ефективного енергоживлення споживачів при подальшому впровадженні та удосконаленні системи.
Методи дослідження. Для проведення досліджень використані: метод аналітичної обробки оглядових матеріалів з питання стану розвитку альтернативної енергетики на сучасному етапі та існуючих на сьогодні проблем, щодо енергозабезпечення малопотужних віддалених енергоустановок, а також шляхів їх подолання завдяки моделюванню можливих систем безперебійного живлення; метод системного аналізу комплексної оцінки потенціалу комбінованої мобільної системи основного та резервного живлення на основі сучасних комп’ютерних технологій.
Отримані результати. При аналізі матеріалів робіт відповідно до тематики дослідження, виявлено та доведено доцільність створення та подальшого удосконалення систем комбінованого електроживлення малопотужних споживачів з метою забезпечення енергобалансу Дніпровського регіону (Україна). Запропоновано варіант конструкції комбінованої системи на основі традиційних і відновлюваних джерел: зокрема, розроблено блок-схему алгоритму контролера управління комбінованою системою. Представлено механізм дії запропонованої блок-схеми алгоритму, а також отримані та проаналізовати графічні залежності: коефіцієнту потужності від величини швидкохідності вітроагрегату CP=f(Z); механічного моменту вітротурбіни від коефіцієнту швидкохідності реальної вітроустановки M=f(Z). Представлено результати розрахунку виробітку електроенергії, W, [кВт.год] протягом року потенційною вітроелектроустановкою.
Наукова новизна полягає в запропонованій блок-схемі алгоритму контролю і управління комбінованою системою резервного електропостачання, яка дозволяє двигунам вітроустановки та дизельного агрегату поперемінно працювати на один загальний електрогенератор.
Практична цінність роботи полягає у створенні системи гарантованого енергозабезпечення та розподілу електроенергії для малопотужних споживачів енергії різного призначення; підвищенні ефективності, гнучкості та надійності системи і, в кінцевому рахунку, зменшенні енергетичної залежності країни від імпорту традиційних викопних енергоресурсів, перетворення яких призводить до негативних наслідків щодо екології країни. Впровадження запропонованої блок-схеми алгоритму контролю і управління енергосистемою дозволить знизити витрати на її обслуговування, наприклад, поточний ремонт, тощо та, відповідно, вартість системи вцілому.
Посилання
[1] Shcrabets, F. P., Krasovskyi, P.Yu., & Berdnyk, V.V. (2017). The Systems of Backup Power Supply Based on Renewable Energy Sources for Mobile Facilities. Scientific Bulletin of National Mining University, 2017, 2, 81-86.
[2] Sandler, A.S., Sarbatov, R.S. (1966). Preobrazovateli chastoty dlya upravleniya asinkhronnymi dvigatelyami [Frequency Converters for the Control of Asynchronous Motors]. M. – L.: Energiya, 144. (in Russian)
[3] Kannan, N. & Vakeesan, D. (2016). Solar Energy for Future World: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 62, 1092-1105.
[4] Kaldellis, J.K. (2010). Overview of Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems. Woodhead Publishing Limited, 2010, 1, 27.
[5] Kaldellis, J.K. (2010). Feasibility Assessment for Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems. Woodhead Publishing Limited, 102, 61.
[6] Bhuvaneswari, G. & Balasubramanian, R. (2010). Hybrid Wind-Diesel Energy System. Woodhead Publishing Limited, 1, 191-215.
[7] Philip, S. & Samuel, F. (2016). Off-grid solar photovoltaic systems for rural electrification and emissions mitigation in India. Solar Energy Materials and Solar Cells, 1, 147-156.
[8] Philip, S. & Ned, E. (2017). What are the greatest opportunities for PV to contribute to rural development? Energy Procedia, 1, 139-146.
[9] Salas, V. & Olias, E. (2006). Review of the maximum power point tracking algorithms for stand-alone photovoltaic systems. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2, 555-1578.
[10] Salas, V. & Suponthana, W. (2015). Overview of the off-grid photovoltaic diesel batteries systems with AC loads. Applied Energy, 2, 195-216.
[11] Joydip, J. & Saha, H. (2017). A review of inverter topologies for single-phase grid-connected photovoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2, 1256-1270.
[12] Sechilariu, M. & Wang, B. (2013). Building Integrated Photovoltaic System with Energy Storage and Smart Grid Communication. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2, 1607-1618.
[13] Wang, B. & Locment, F. (2012). Intelligent DC microgrid with smart grid communications: Control strategy consideration and design. IEEE Transactions on Smart Grid, 2, 2148-2156.
[14] Mohandes, M. & Halawani, T. (2004). Support vector machines for wind speed prediction. Renewable Energy, 2, 939 – 947.
[15] Shefter, YA., Rozhdestvenskiy, I. (1957). Izobretatelyu o vetrodvigatelyakh i vetroustanovkakh [To the Inventor about Windmills and Wind Turbines]. M. Izdatel'stvo ministerstva sel'skogo khozyaystva, 145. (in Russian)
[16] Nacfaire, H. (2005). Wind-Diesel and Wind Autonomous Energy Systems. Elsevier applied science London and New York, 2, 200-18.
[17] Abramovich, B., Bel'skiy, A. (2012). Vybor parametrov vetrodizel'noy ustanovki dlya energoobespecheniya mineral'no-syr'yevogo kompleksa [Selection of Parameters of a Wind-Diesel Plant for Energy Supply of a Mineral-Raw Complex]. Zapiski Gornogo instituta, 195, 227-230. (in Russian)
[18] Grakhov, Yu., Matveyenko O., Solomin, Ye. (2010). Inzhenernyy metod i matematicheskoye modelirovaniye v proyektirovanii vetroenergeticheskikh ustanovok [Engineering Method and Mathematical Modeling in the Design of Wind Power Plants]. Vestnik YUUrGU, 9, 45-52. (in Russian)
[19] Kharitonov, V.P. (2006). Avtonomnyye vetroelektricheskiye ustanovki [Autonomous Wind Power Plants]. M. GNU VIESKH, 280. (in Russian)
[20] Yegorova, A.S. (1967). Spravochnik po klimatu SSSR [Handbook on the Climate of the USSR]. L. Gidrometizdat, 305. (in Russian)
[21] Krivtsov, V.S., Yakovlev, O.I., Oleinikov, O.M. (2004). Nevicherpna yenergíya [Inexhaustible Energy]. Kniga 1: Vítroyelektrogeneratori [Book 1: Wind-driven generators]. National Aerocosm. University “Kharkiv. aviat. іnstitute”, Kharkiv; Sevast. National. Tech. University, Sevastopol, 396. (in Ukrainian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 F.P. Shkrabets, V.V. Berdnyk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
