Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
мощностью 1 МВт каждый.
Для обеспечения надежной работы систем энергоснабжения помимо ВЭУ в схеме предусмотрена дизель-электрическая станция. Одной из особенностей работы ДЭС является необходимость постоянной работы дизельного агрегата при техническом минимуме нагрузки, что ведет к пережогу топлива и сбросу выработанной электроэнергии на балластных сопротивлениях. Для ДЭС, предусмотренной в схеме Электрическая мощность, вырабатываемая ДЭС, Вт:
Расход топлива на ДЭС в год, кг/год:
Где
- доля покрытия электрической нагрузки от ветроэлектрической установки;
- количество электроэнергии, которое должно вырабатываться в соответствии с графиком нагрузки;
- 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 6.3.
Рис. 6.3 График изменения температуры наружного воздуха и скорости ветра для рассматриваемого региона
Изменение тепловой нагрузки в течение года показано на рисунке 6.4.
Рис. 6.4 График изменения тепловой нагрузки в течение года
Изменение электрической нагрузки в течение года показано на рисунке 6.5.
Рис. 6.5 График изменения электрической нагрузки в течение года
Изменение расхода топлива в течение года показано на рисунке 6.6.
Рис. 6.6 График изменения расхода топлива на котлоагрегат, ДЭС и общего расхода топлива в течение года
Значения расходов топлива, необходимого для покрытия потребностей потребителей в течение года, приведены в таблице 13.
Таблица 13
Расход дизельного топлива
Расход топлива, т/годКотельный агрегат2277Дизель-электрический агрегат5782Суммарный расход топлива8059
Графическое отображение полученных результатов по расходам дизельного топлива для варианта энергоснабжения на базе ДЭС, ВЭУ и водогрейной котельной показано на рисунке 6.7.
Рис. 6.7 Расходы дизельного топлива
Для того, чтобы оценить эффективность установки ВЭУ, определим экономию топлива по сравнению со схемой №1.
Экономия дизельного топлива:
на котельный агрегат:
на ДЭС:
то есть расход топлива сокращается на 21,5%;
общая экономия топлива:
то есть расход топлива сокращается на 21,5%.
Таким образом, установка ВЭУ позволяет сэкономить 21,5% расходуемого топлива по сравнению с расходом топлива в традиционной схеме энергоснабжения.
.2 Схема системы тепло- и электроснабжения на базе ветроэлектрической установки и котельной с утилизацией теплоты ДЭС
Предложена схема с использованием ветроэлектрических станций на цели тепло- и электроснабжения. Она изображена на рис. 4.8. Система состоит из ветроустановки I с электрогенератором II, причем помимо электрического генератора выработка электрической энергии осуществляется в дизель-электрическом агрегате IV с утилизацией выделяющейся теплоты, который выступает в качестве резервного источника электроснабжения (поскольку ВЭУ не может полностью обеспечить круглогодичные нужды потребителей в электрической энергии). Обеспечение потребителей тепловой энергией на нужды ГВС и отопления осуществляется от котельной установки III, работающей на дизельном топливе (учитывая дополнительный подогрев сетевой воды от ДЭС).
Преимуществами системы являются применение серийного ветроэлектрооборудования, а также отказ от наружной прокладки тепловой сети, что снижает потери тепла.
Рис. 6.8 Тепло- и электроснабжение на базе ветроэлектроустановки и котельной
Условные обозначения: I - ветроустановка; II - генератор; III - котлоагрегат; IV - резервный источник электроснабжения (ДЭС) с утилизацией.
Вид схемы в программной среде TRNSYS показан на рисунке 6.9.
Рис. 6.9 Вид схемы в программной среде TRNSYS
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в каждом элементе схемы.
Ветряк приводится в действие ветром, который в свою очередь вращает ротор генератора. Вращаясь ротор генератора создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на электроснабжение потребителей. В данной схеме используются 6 ветроэлектрических агрегатов, мощностью 1 МВт каждый.
Для обеспечения надежной работы систем энергоснабжения помимо ВЭУ в схеме предусмотрена дизель-электрическая станция. Одной из особенностей работы ДЭС является необходимость постоянной работы дизельного агрегата при техническом минимуме нагрузки, что ведет к пережогу топлива и сбросу выработанной электроэнергии на балластных сопротивлениях. Для ДЭС, предусмотренной в схеме
Электрическая мощность, вырабатываемая ДЭС, Вт:
Расход топлива на ДЭС в год, кг/год:
где - доля покрытия электрической нагрузки от ветроэлектрической установки;
- количество электроэнергии, котор?/p>