Электроснабжения сельского производственного объекта на базе СЭУ, ВЭУ и гибридной ветро-солнечной электроустановки
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
? сайта [5] была выбрана ВЭУ ОМ-5000-24(48). С помощью данных на сайте была построена ее механическая характеристика:
Рисунок 2. Механическая характеристика ветротурбины.
С помощью характеристики ветротурбины представляется возможным рассчитать количество энергии, которое сможет генерировать ветроустановка. Но изначально необходимо рассчитать скорость ветра на высоте установки ветротурбины. Примем высоту мачты 20 метров. По формуле [6, стр. 16, табл. 5] рассчитаем скорость на высоте мачты:
Следующим шагом рассчитаем количество энергии, которое будет производить ветротурбина в месяц:
и сведём все эти данные в таблицу:
Таблица 13. Пример таблицы для месяца январь.
СкоростьСкорость для 20 м, м/сМощность по диаграмме, кВтПродолжительность ветров, % от месяцаЭнергия, кВтч0 м/с0085,2501 м/с1,150104,62502 м/с2,300,11923815518,481943 м/с3,451,119432189,875212,55214 м/с4,531,712359143,375245,50955 м/с5,662,15286538,7583,423536 м/с6,82,6044643180,73838произведено , кВт*ч640,7054063
Имея данные о производстве электроэнергии и потреблении несложно рассчитать количество необходимых ветрогенераторов. Нижеприведённый расчет выполнен с округлением до большего целого числа.
Таблица 14. Необходимое количество ветроустановок.
месяцКол-во ветростанциймесяцКол-во ветростанцийянварь5июль8февраль6август6март5сентябрь8апрель5октябрь4май8ноябрь3июнь7декабрь2
Нерентабельно ради двух месяцев 100% энергообеспечения ставить 8 ветроустановок. Примем количество вестроустановок равным 6. В таком случае покрытие нагрузки за счёт ВЭС будет следующим:
Таблица 15. Покрытие нагрузки с помощью ВЭУ
МесяцПокрытие, %МесяцПокрытие, %январь125июль72февраль92август102март164сентябрь73апрель122октябрь135май75ноябрь173июнь84декабрь169
Серым цветом выделены энергодефецитные месяцы.
Очевидно, что пики нагрузки не будут совпадать с пиками ветровой активности. Так же очевидно, что в ночное время нагрузка практически стремиться к нулю. Для покрытия пиковых нагрузок установим аккумуляторные батареи. Для этого примем наиболее загруженный месяц (зимний) и 4 часа пиковой нагрузки. Суммарная энергия потреблённая за 4 пиковых часа составит 33 кВтч. При емкости батарей 200 ач и с учётом 50% рекомендуемого разряда батареи количество батарей составит 28 штук.
4. ГИБРИДНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
.1 Солнечные батареи как основной источник. Ветроустановки второстепенный
За основу возьмем расчет электроснабжения объекта. Где среднее количество составило 260 модулей. Рассмотрим покрытие энергии данными модулями.
Таблица 16. Избыток и дефицит энергии.
МесяцИзбыток и дефицитМесяцИзбыток и дефицитЯнварь-2438,36Июль1808,55Февраль-1423,35Август1336,65Март348,66Сентябрь376,44Апрель889,2Октябрь-748,398Май1867,32Ноябрь-1445,95Июнь1722,75Декабрь-2384,31
По данным таблицы видим, что есть дефицит электроэнергии в январе, феврале, октябре, ноябре и декабре.
Для дальнейшего расчета числа ВЭУ производим выбор самой установки. Как и в предыдущем варианте электроснабжения было принято решение для генерации электроэнергии применить вертикально-осевой тип турбины с ротором Дарье. Это обусловлено низкими скоростями ветра в регионе и невозможностью использования других типов турбин. С сайта [5] была выбрана ВЭУ ОМ-5000-24(48).
Производим расчет энергии ветра для данных месяцев по данным таблицы 10, рисунка 2. Типовой расчет производим для января месяца.
Таблица 17. Пример таблицы для месяца январь
СкоростьСкорость для 20 м, м/сМощность по диаграмме, кВтПродолжительность ветров, % от месяцаЭнергия, кВтч0 м/с0085,2501 м/с1,150104,62502 м/с2,300,11923815518,481943 м/с3,451,119432189,875212,55214 м/с4,531,712359143,375245,50955 м/с5,662,15286538,7583,423536 м/с6,82,6044643180,73838произведено , кВт*ч640,7054063
Для остальных месяцев расчет производим аналогично, итоговые данные заносим в таблицу:
Таблица 17. Энергия ветроколеса по расчетным месяцам
ЯнварьФевральОктябрьНоябрьДекабрьпроизведено , кВт*ч640,7474,54410,25525,5870,45
По данным таблицы 17 определим число ВЭУ необходимых для покрытия дефицита в расчетные месяцы (см. таблица 15).
Для января:
Таблица 19. Количество ВЭУ по расчетным месяцам
ЯнварьФевральОктябрьНоябрьДекабрьКол-во ВЭУ3,831,822,752,73
Исходя из необходимости покрытия 100% нагрузки, количество ВЭУ выбираем по максимальному значению. Расчетное количество ВЭУ, необходимых для покрытия дефицита нагрузки, равно четырем.
Выбор числа батарей для покрытия нагрузки в ночное время для характерных суток производим с учетом уже имеющихся в комплекте с ВЭУ аккумуляторных батарей.
Определяем ночное энергопотребление.
Таблица 20. Энергопотребление в ночной период
МесяцЯнварьФевральМартАпрельМайИюньпродолж дня (час)9:1510:5912:5815:2017:3719:08продолж ночи (час)14:4513:0111:028:406:234:52Расход ночью766542,7532,420,2511,55ВЭУ ночью51,6036,439,625,29,849,6Необходимая мощность батарей24,4028,603,157,2010,411,95МесяцИюльАвгустСентябрьОктябрьНоябрьДекабрьпродолж дня (час)18:2916:2213:5911:479:518:47продолж ночи (час)5:317:3810:0112:1314:0915:13Расход ночью11,5520,33847,254,858ВЭУ ночью6,9613,4412,426,440,8869,6Необходимая мощность батарей4,596,8625,6020,8013,92-11,60
Далее рассматриваем месяцы, где недостаточно мощности ВЭУ для покрытия ночной нагрузки.
Расчет емкости батареи с учетом потерь и допустимой разряда. Так же примем к сведению среднюю температуру за месяц и установку 2х последовательно подключенных батарей. Данные одной батареи в таблице 9.
Определяем число батарей исходя из того, что ВЭУ работают ночью.