Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ощностью в зависимости от географической точки, сезона и времени суток. Для этой цели используется климатическая база среднемесячных данных, созданная в ИВТ РАН на основе обобщения результатов многолетних метеорологических наблюдений на отечественных метеостанциях и спутниковых данных NASA. Реальные климатические условия формируются в формате так называемого типичного метеогода (годовые часовые последовательности интенсивности солнечной радиации, скорости ветра, температуры наружного воздуха и других метеопараметров), что позволяет моделировать работу первичных источников в любой заданной географической точке. Генерация типичного метеогода обеспечивается с помощью современных специализированных программных средств, в качестве одного из которых авторами используется программа TRNSYS, предназначенная для моделирования сложных систем преобразования энергии возобновляемых источников в характерных для них нестационарных режимах работы.
Таким образом, исходные климатические данные максимально приближены к реальным условиям с учетом суточных, сезонных и погодных изменений параметров климата конкретного места предполагаемой эксплуатации установки.
Модульный характер TRNSYS, наличие исходного кода и четких правил описания и связывания модулей определяют открытый характер TRNSYS, позволяя пользователю создавать модули описания собственных элементов и включать их в моделируемые системы, расширяя таким образом возможности среды моделирования. Кроме того, независимой переменной при моделировании не обязательно должно быть время, что дает возможность проводить вариантные расчеты, исследуя поведение квазидинамической системы при изменении соответствующих параметров.
Установка моделируется поэлементно с обеспечением необходимых информационных связей между элементами, отражающих связи физических параметров, описывающих работу отдельных компонентов установки.
Расчетная схема энергоустановки включает в себя как стандартные модули, входящие в поставляемую конфигурацию пакета TRNSYS, так и специально написанные для решения поставленной задачи.
Отопительная тепловая нагрузка в течение отопительного периода меняется следующим образом:
,
где - установленная мощность системы отопления, ;
- расчетная температура воздуха внутри отапливаемых помещений, ;
- температура наружного воздуха, ;
- расчетная температура наружного воздуха, .
Для жилого массива:
;
Для школы:
;
Для детского сада:
Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в отопительный период равна:
Для жилого массива:
;
Для школы:
;
Для детского сада:
Средняя тепловая нагрузка на горячее водоснабжение в летний период равна:Для жилого массива:
;
Для школы:
;
Для детского сада:
Суммарная тепловая нагрузка складывается из тепловой нагрузки на отопление и тепловой нагрузки на горячее водоснабжение. Тогда:
,
где - средняя тепловая нагрузка на ГВС, ,
- отопительная тепловая нагрузка,
Среднегодовая электрическая нагрузка:
жилой массив:
;
школа:
;
детский сад:
.
5.2 Схема системы электроснабжения от дизель-генератора и теплоснабжения от водогрейной котельной
В настоящее время для энергоснабжения автономных потребителей используется система, где электрическая энергия вырабатывается на дизельной электростанции (ДЭС), а тепловая - на водогрейной котельной (ВК).
Централизованное теплоснабжение предпочтительнее для компактного населенного пункта. Выработанное тепло тратится на нужды отопления и горячего водоснабжения.
Предложенная схема изображена на рисунке 5.1.
Рис. 5.1 Тепло- и электроснабжение на базе ДЭС и котельной
Условные обозначения: I -ДЭС; II - котлоагрегат; III -электрогенератор.
Вид схемы в программной среде TRNSYS показан на рисунке 5.2.
Рис. 5.2 Вид схемы в программной среде TRNSYS
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в каждом элементе схемы.
Электрическая мощность, вырабатываемая ДЭС, Вт:
- требуемая электрическая мощность в соответствии с графиком нагрузки потребителей, Вт.
Расход топлива на ДЭС в год, кг/год:
где - количество электроэнергии, которое должно вырабатываться в соответствии с графиком электрической нагрузки потребителей;
- теплотворная способность дизельного топлива;
- КПД ДЭС по выработке электроэнергии.
Тепловая нагрузка, которую должна обеспечивать котельная, равна:
где Qтреб - количество тепловой энергии, необходимое потребителям на отопление и ГВС.
Расход топлива на водогрейной котельной в год, кг/год:
где - годовой отпуск тепловой энергии котельной, Вт;
- КПД котельной установки.
Суммарный расход топлива за год, кг/год:
В результате моделирования были получены следующие результаты.
Изменение температуры наружного воздуха в течение года показано на рисунке 5.3.
Рис. 5.3 График изменения температуры наружного воздуха в течение года
График изменения тепловой нагрузки в течение года показан на рисунке 5.4.
<