Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ (стр. 4 из 10)

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:

, s_ср- средние за сутки параметры распределения, Вт;

, s_срс - средние за сутки параметры распределения с учетом сезона, Вт.

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.

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: r_xy - коэффициент корреляции случайных величин X и Y;

m_xy- 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.

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: r_нв- коэффициент корреляции между нагрузкой и удельной мощностью ветра;

r_нс - 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.