Содержание к диссертации
Введение
1. Ветроэнергетическая установка для автономного электроснабжения пасечного хозяйства 11
1.1. Конструкции ветроэнергетических установок, наиболее пригодные для автономного электроснабжения пасечного хозяйства 11
1.2. Возможные способы аккумулирования энергии и компоновочные схемы электроснабжения пасеки 20
1.3. Выбор и обоснование применения асинхронного генератора в системах автономного электроснабжения 34
1.4. Способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора 45
1.5. Характеристика объекта проектирования и его технологических процессов 54
1.6. Цель и задачи исследования 59
2. Теоретическое обоснование параметров и режимов работы системы автономного электроснабжения пасеки 61
2.1. Структурная схема ветроэнергетической установки автономного электроснабжения 61
2.2. Математическая модель режимов работы ветроэнергетической установки 67
2.3. Схема замещения цепи выпрямленного тока системы электроснабжения пасеки 79
2.4. Устойчивость работы ветроэнергетической установки с асинхронным генератором 83
2.5. Обоснование методики выбора структуры системы автономного электроснабжения пасечного хозяйства
3. Программа и методика экспериментальных исследований автономной электростанции 96
3.1. Алгоритм экспериментальных исследований 96
3.2. Программа проведения физического эксперимента 96
3.3. Методика проведения экспериментальных исследований
4. Экспериментальные исследования системы автономного электроснабжения 106
5. Технико экономическое обоснование применения ВЭУ для электроснабжения пасеки 117
Выводы 124
Список литературы
- Возможные способы аккумулирования энергии и компоновочные схемы электроснабжения пасеки
- Способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора
- Математическая модель режимов работы ветроэнергетической установки
- Программа проведения физического эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время наблюдается интенсивное развитие пчеловодческих хозяйств, их электрооснащенности, увеличение потребления электроэнергии для технологических процессов. Установленная мощность таких потребителей, как правило, не превышает 3 кВт. Удаление пчеловодческих хозяйств от электрических сетей делает автономное электроснабжение единственным приемлемым вариантом. В настоящее время для автономного электроснабжения пасечных хозяйств в подавляющем большинстве используют передвижные дизельные или бензиновые электростанции, а также системы аккумулятор-инвертор. Использование топливных электростанций сдерживается, прежде всего, их высокой стоимостью, необходимостью транспортировки топлива, оборудования мест для безопасного хранения горюче-смазочных материалов (ГСМ), экологическими аспектами. Применение системы аккумулятор-инвертор также обусловлено высокой стоимостью компонентов. В процессе использования такой системы неизбежны дополнительные расходы, связанные с обслуживанием аккумуляторов, их заменой, обусловленной ограниченным сроком службы; необходимость дополнительного источника энергии для зарядки аккумуляторов усложняет систему. Непрерывный рост цен на ископаемые энергоносители вынуждает искать другие способы электроснабжения, например использование ветроэнергетических установок (ВЭУ) для автономного электроснабжения пчеловодческих хозяйств.
Использование энергии ветра в системах автономного электроснабжения (САЭ), как наиболее распространенного и дешевого источника энергии для удаленных от линий электропередач (ЛЭП) сельскохозяйственных потребителей небольшой мощности, становится актуальным.
Цель работы: обоснование структуры, параметров и режимов работы системы автономного электроснабжения удаленных сельскохозяйственных потребителей малой мощности.
Объект исследования: устройство стабилизации выходных параметров асинхронного генератора ветроэнергетической системы автономного электроснабжения.
Предмет исследования: зависимость параметров системы «ветроколе-со - стабилизатор - асинхронный генератор» от энергетических характеристик ветра и мощности потребителей энергии.
Научная гипотеза: требуемые выходные параметры системы автономного электроснабжения на основе асинхронного генератора ветроэнергетической установки могут быть обеспечены при постоянной (стабильной) частоте вращения ротора.
Рабочая гипотеза: стабильная частота вращения ротора асинхронного генератора (АГ) автономной системы электроснабжения от ветроколеса может быть обеспечена электромеханическим устройством на основе машины постоянного тока (МПТ).
Методы исследования: аналитические и экспериментальные методы, аппарат имитационного моделирования и системного анализа, математическое
моделирование, теория математической статистики, электропривода и теория автоматизированного электропривода.
Научную новизну работы составляют:
система автономного электроснабжения на основе ветроэнергетической установки для автономного электроснабжения пчеловодческих хозяйств;
математическая модель, связывающая между собой частоту вращения ротора АГ автономной системы электроснабжения с параметрами машины постоянного тока, значениями напряжения и частоты питающего тока на фазах АГ и частотой вращения вала ветроколеса в зависимости от установленной мощности потребителей и суточного потребления энергии;
графические зависимости изменения частоты вращения ротора АГ, напряжения на фазах генератора в функции тока якоря МПТ и скорости ветра;
методика определения структуры САЭ потребителей электрической энергии, удаленных от линий электропередач в зависимости от установленной мощности и суточного потребления электроэнергии.
Практическую ценность имеют следующие результаты:
система автономного электроснабжения с использованием ВЭУ, включающая в себя устройство стабилизации частоты вращения ротора АГ на основе МПТ;
система стабилизации частоты вращения ротора АГ на основе МПТ с вращающимися независимо друг относительно друга якорем и статором;
математическая модель системы автономного электроснабжения на основе ВЭХ связывающая режимы работы и параметры устройства стабилизации на основе МПТ и выходные параметры АГ в зависимости от величины нагрузки;
диапазон регулирования системы стабилизации частоты вращения ротора АГ на основе МПТ при изменяющейся скорости ветра и величины нагрузки;
методика определения структуры системы автономного электроснабжения потребителей пчеловодческих хозяйств.
На защиту выносятся следующие положения:
система автономного электроснабжения с использованием ветроэнергетической установки, включающая в себя устройство стабилизации частоты вращения ротора АГ;
устройство стабилизации частоты вращения ротора АГ на основе МПТ с вращающимися независимо друг относительно друга якорем и статором;
математическая модель системы автономного электроснабжения потребителей пасечных хозяйств на основе ветроэнергетической установки, с устройством стабилизации выходных параметров АГ;
методика определения варианта системы автономного электроснабжения пасечного хозяйства.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» в 2009-2012 гг.
По результатам исследований опубликовано 10 научных статей, в том числе З в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент на полезную модель.
Экспериментальный образец внедрен в учебный процесс кафедры ПЭ-ЭСХ ФГБОУ ВПО «Ставропольский ГАУ», имеется акт внедрения результатов исследований в Ставропольское краевое общество пчеловодов, а именно в пчеловодческое хозяйство «Лёхин мед».
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав основной части, общих выводов, списка литературы из 180 наименований. Общий объем диссертации - 149 страниц машинописного текста, содержит 63 рисунка и 15 таблиц.
Возможные способы аккумулирования энергии и компоновочные схемы электроснабжения пасеки
Электрохимический аккумулятор состоит из пластин, способных под действием ЭДС накапливать электрический заряд, а при необходимости отдавать накопленный заряд. Наибольшее распространение получили кислотные и щелочные аккумуляторы. Кислотные аккумуляторы имеют больший ток разряда по сравнению с щелочным, но меньший срок службы. В стационарных условиях и при правильной эксплуатации он может достигать 10 лет, что вполне приемлемо для их использования в системах автономного электроснабжения. Кроме того, кислотные аккумуляторы широко используются в сельской местности, что говорит в пользу их выбора. Еще одно достоинство электрохимических аккумуляторов заключается в простоте изменения емкости путем увеличения или уменьшения их количества [34, 51, 69].
В настоящее время для систем автономного электроснабжения предпочтение отдается кислотным электрохимическим аккумуляторам.
Автономные ВЭУ, не имеющие резерва, имеют сравнительно низкую стоимость, но и низкую надежность электроснабжения, так как в периоды отсутствия ветровой нагрузки не вырабатывают электроэнергию [57, 109, 119, 123,167].
Ветроэнергетические установки автономного электроснабжения, резервом в которых выступает топливная электростанция, имеют наиболее высокую надежность. Также существует возможность введения в систему дополнительного резервного источника питания, повышающего надежность. Резервные электростанции могут использовать несколько видов топлива, выбор которого должен быть обоснован в каждом случае. Наиболее распространенные - бензин и дизель, а также биотопливо, водород и другие. С учетом сказанного, автономную систему электроснабжения на основе ветроэнергетической установки с резервной электростанцией можно представить рисунком 1.12 [34, 51, 57, 119, 121, 125, 129, 137]. . І 2 4 і . і к о К
При наличии ветра ветроколесо 1 через передаточное устройство приводит во вращение асинхронный генератор 2, к которому подключен конденсатор 3. Электрическая энергия с генератора 2 поступает на коммутатор 4, который подключен к инвертору 3. Инвертор 3 преобразует напряжение до требуемого значения для потребителя 6. При отсутствии или небольшом уровне энергопотребления потребителя 6, электроэнергия с генератора 2 через коммутатор 4 поступает на аккумулятор 7, который в свою очередь обеспечивает потребителя 6 в периоды безветрия. При полном разряде аккумулятора в работу вступает топливная электростанция 5, которая может снабжаться биотопливной установкой 8.
Рассмотренная система имеет высокую надежность, но вместе с тем и ряд недостатков [34, 57, 119, 155]: - применение топливной электростанции в качестве резервного источника электроэнергии приводит к усложнению всей системы в целом; - затраты на производство альтернативного топлива могут быть соизмеримыми с затратами на традиционные углеводороды (бензин, дизель) за период до 10 лет; - высокие капитальные вложения в начальный период, а также последующие эксплуатационные затраты примерно равны первоначальным. Использование ВЭУ будет оправдано, если ее стоимость не будет превышать экономии затрат на топливо.
ВЭУ мощностью 1 кВт за год непрерывной работы может выработать 900-1300 кВт-ч электроэнергии [34, 62, 63, 99, 131, 155].
Средняя теплотворность топлива составляет примерно 10,5 кВт-ч/л. При среднем значении КПД топливной электростанции 0,25 для получения такого же количества электроэнергии потребуется примерно 330-500 литров в год, что составит 8200-12500 руб/год. Примерная стоимость ВЭУ мощностью 1 кВт составит 65000 рублей [72].
Способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора
Из схемы классификации (рисунок 1.20) просматриваются способы включения генераторов на нагрузку. Генераторы с самовозбуждением, относящиеся к первой группе (f=const), могут работать раздельно (автономно) при параллельном и каскадном соединении. Преобразователи энергии входят в состав второй группы и относятся к источникам автономных систем.
Для генераторов независимого возбуждения возможна работа на автономную нагрузку и параллельно с сетью, а также параллельно с сетью при соединении в каскад.
Наиболее распространенной схемой включения АГ является схема с самовозбуждением [94, 97, 99, 162, 163]. Основной областью применения асинхронных генераторов в АПК являются автономные системы электроснабжения. Асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором получил широкое применение, так как отличается простотой конструкции и имеет высокую надежность. Простота эксплуатации, обслуживания и невысокая стоимость способствуют применению АГ в ветроэнергетических установках. Генераторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию и поэтому используются значительно реже. Короткозамкнутый ротор асинхронного генератора может достигать частоты вращения до 100000 об/мин [93,162].
Асинхронные генераторы - потребители реактивной мощности. В режиме самовозбуждения реактивную намагничивающую мощность они получают от статических конденсаторов (генераторы с короткозамкнутым и фазным роторами, вентильные генераторы с короткозамкнутым ротором) и тиристорных источников реактивной мощности (генераторы с вентильным возбуждением, с короткозамкнутым и фазным роторами). Долгое время использование асинхронных генераторов сдерживалось из за отсутствия малогабаритных силовых конденсаторов.
Разработанные в последнее время высокоэффективные пленочные конденсаторы, не превышающие 0,1 кг/кВ-А, совершенствование полупроводниковой техники, применение вентильного возбуждения приводят к значительному расширению областей использования асинхронных генераторов в системах автономного энергоснабжения.
Ввиду конструктивных особенностей асинхронные генераторы имеют ряд особенностей [59, 64, 162, 163]: - при работе асинхронного генератора на несимметричную нагрузку короткозамкнутый ротор выполняет роль полной демпферной обмотки. При этом качество вырабатываемой электроэнергии поддерживается на высоком уровне; - при коротком замыкании нагрузки происходит срыв генерации, при этом не требуется установка защитного оборудования; - включение асинхронных самовозбуждающихся генераторов на параллельную работу производится без специальных устройств и характеризуется быстрым затуханием переходных процессов. Генераторы, включенные параллельно с сетью, устойчиво работают как при одинаковых, так и при неодинаковых частотах вращения, если удовлетворяется баланс активных и реактивных мощностей системы; - автономный асинхронный генератор при постоянной частоте вращения и переменной нагрузке является генератором колебаний изменяющейся частоты, зависящей от значения скольжения, и в пределах номинальных нагрузок пропорционально ему [24, 93, 94, 96].
Основным препятствием в использовании асинхронных генераторов остается получение переменного трехфазного тока стабильной частоты и напряжения при переменной частоте вращения. Решение этой проблемы основывается на применении приводов постоянной частоты и более перспективных электрических, механических и электромеханических методах стабилизации частоты, а также новых конструктивных и схемных решений [ИЗ].
Способы стабилизации выходных параметров асинхронного генератора К выходным параметрам асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором относят амплитуду генерируемого напряжения, частоту питающего тока и уровень синусоидальности вырабатываемого тока.
Одной из наиболее важных проблем, связанных с использованием асинхронных генераторов в автономных системах, является стабилизация напряжения при изменяющейся частоте вращения ротора, а также величины и характера нагрузки.
Решение данной проблемы диктуется необходимостью улучшения качества электроэнергии и соображениями устойчивости.
Стабилизация напряжения генератора при изменяющейся нагрузке принципиально возможна посредством: регулирования частоты вращения ротора и регулирования основного магнитного потока [7, 99, 162, 163]. Вторая возможность стабилизации напряжения является основной, при этом частота вращения ротора может изменяться в определенных пределах, ограниченных областью устойчивой работы асинхронной машины, при этом диапазон регулирования магнитного потока увеличивается. Существует несколько способов стабилизации напряжения при постоянной частоте вращения. Регулирование основного магнитного потока в цепях стабилизации напряжения достигается [93, 94, 163]: - подмагничиванием спинки статора; - изменением напряжения на конденсаторах; - изменением емкости шунтирующих конденсаторов; - применением феррорезонансного стабилизатора напряжения; - применением управляемых реакторов; - применением варикондов; - компаундированием возбуждения. При постоянной емкости конденсаторов эффект плавного регулирования достигается подмагничиванием спинки статора.
Для подмагничивания используется постоянный или переменный ток. Поток подмагничивания замыкается по сердечнику статора, мощность подмагничивания незначительна, если сталь сердечника не насыщена. При работе устройства в насыщенной магнитной цепи его мощность существенно возрастает и может достигать 10 % мощности, развиваемой генератором [93].
Рассматриваемый способ поддержания напряжения основывается на изменении степени насыщения спинки статора. С увеличением нагрузки ток подмагничивающей обмотки необходимо уменьшать. Уменьшение реактивной проводимости намагничивающего контура при этом ограничивается настолько, что напряжение генератора в определенных пределах изменения нагрузки остается практически постоянным. Принципиальная схема расположения подмагничивающей обмотки, обтекаемой постоянным током, представлена на рисунке 1.22.
Математическая модель режимов работы ветроэнергетической установки
На рисунке 2.4 приведена электромеханическая схема ветроэнергетической установки, из которой видно, что система автоматического управления работает с сигналами постоянного тока.
В связи с этим составим схему замещения цепи выпрямленного тока для нашей ветроэнергетической установки, приняв асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором G, трансформатор напряжения TU и выпрямитель в схеме замещения за ЭДС генератора; систему автоматического управления, формирующую сигнал на якоре машины постоянного тока в зависимости от уровня напряжения на фазах асинхронного генератора, примем как регулятор напряжения с согласующим сопротивлением (ЯСАУ, Ь-UcAy) , якорь машины постоянного тока примем как ЕДС машины постоянного тока с его внутренним сопротивлением.
С учетом того, что машина постоянного тока может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме, составим схему замещения и систему уравнений.
Сигнал об уровне напряжения со статорных обмоток асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором через понижающие трансформаторы и трехфазный диодный мост поступает в систему автоматического управления, на выходе которой формируется напряжение якорной обмотки машины постоянного тока. При понижении уровня напряжения на выходах асинхронного генератора напряжение, подаваемое к якорю машины постоянного тока, увеличивается, и наоборот. При скорости вращения ветроколеса больше необходимой машина постоянного тока работает в генераторном режиме и накапливает электрическую энергию в аккумуляторы.
Рассмотрим более подробно схему замещения цепи выпрямленного тока. Сигнал с трансформатора напряжения, подключенного к статорным обмоткам асинхронного генератора, поступает через диодный мост в систему управления, в связи с этим уровень напряжения с трансформатора и диодного моста можно представить в виде ЭДС асинхронного генератора и внутреннего сопротивления выпрямителя. Система автоматического управления в зависимости от входного сигнала (уровня напряжения на статорных обмотках асинхронного генератора) формирует напряжение (изменяет уровень напряжения) на якорной обмотке машины постоянного тока, поэтому сопротивление системы управления согласует уровни напряжения между статорными обмотками асинхронного генератора и напряжением на якорной обмотке МПТ. Элементы сопротивления якоря и ЕДС машины постоянного тока изображены на схеме выпрямленного тока традиционно. ток управления с асинхронного генератора, А; ІСАУ- ток системы автоматического управления, А; 1Я - ток якоря машины постоянного тока, А; Квыпрям - сопротивление цепи выпрямителя, Ом; R-САу— сопротивление системы автоматического управления, Ом; Яя- сопротивление якоря машины постоянного тока, Ом; ЕАГ— ЭДС асинхронного генератора, В; ктр - коэффициент трансформации трансформатора напряжения; ±AUCAy - управляющий сигнал системы автоматического регулирования, В; Емтп ЭДС машины постоянного тока, В.
Из данной системы следует, что ток якоря зависит от тока управления асинхронного генератора и тока системы управления, ЭДС асинхронного генератора и ЭДС машины постоянного тока зависят от тока системы автоматического управления, что и подтверждается результатами моделирования, проведенными ранее.
Из системы уравнений 2.13 определим зависимость тока системы автоматического управления и тока якоря от имеющихся параметров. Ток управляющего сигнала асинхронного генератора: ІупРАГ=ІСАУ+ІЯ. (2.14) Подставив 2.14 в 2.13 получим следующие выражения: VCAy + яЩвыпрям + САуВ-САУ = АГ шр , (2-15) САУ -выпрям + Я -выпрям + сАУСАУ АГ тр , (2.16) 1сАу("еыпрям + R-САУ ) + 1явыпрям ЕАГ тр (2-17) Таким образом, выразив ІСАУ, получим Т _ ЕАГктр 1яКыпр 1САУ- р р (2.18) Лвыпр ЛСАУ Заменив ІСАУ САУ в выражении 2.18 получим А- ЛІТ —ҐР АГ тр Я -выпр ± A(J САУ МПТ + „ р h = . (2.19) кя С учетом того, что Я УЛРАГ САУ (2.20) Получим окончательное выражение для тока якоря , Атт _ р І АГ тр ІупрАГ випр + САУ выпр) САУ — АиСАУ МПТ + р р т К-выпр + К-САУ 1я = р . (2.21) кя Из выражения 2.21 видно, что ток якоря зависит от уровня напряжения на системе управления, ЭДС машины постоянного тока, а так же от ЭДС асинхронного генератора, которая влияет на управляющий сигнал САУ. Из выражения 2.21 выразим ЭДС асинхронного генератора. (/А + AUCAy + ЕМПтККвыпр + RCAy) j R -Т R -р упр АГ выпр САУ выпр J7 — КСАУ hAr . (2.22) kmp ЭДС асинхронного генератора зависит от управляющего сигнала системы автоматизированного управления, формирующего ток якоря, который в свою очередь влияет на частоту вращения якоря, соединенного с ротором генератора. При увеличении нагрузки потребителей, изменением напряжения на якоре стабилизатора напряжения на основе машины постоянного тока можно стабилизировать выходные параметры АГ (напряжение и частоту).
Для определения работоспособности рассматриваемой системы автономного электроснабжения необходимо определить возможность устойчивой работы.
В данной системе автономного электроснабжения (рисунок 2.15) ветроколесо имеет произвольную частоту вращения сов, при этом необходимо получить стабильное напряжение на фазах асинхронного генератора (требуемую частоту вращения ротора асинхронного генератора). Поддержание угловой частоты вращения ротора АГ и соответственно напряжения на его фазах производится изменением тока якоря машины постоянного тока. с короткозамкнутым ротором; 4 - блок автоматики, управляющий работой системы Изменение скорости ветра приводит к изменению мощности на валу ветроколеса, что приводит к изменению угловой частоты вращения вала асинхронного генератора и соответственно напряжения на его фазах. Поэтому первым возмущающим воздействием считаются перепады скорости вращения ротора АГ.
Ко второму возмущающему воздействию следует отнести нестабильность мощности нагрузки, что также влияет на изменение частоты вращения ротора асинхронного генератора и изменение напряжения на фазах асинхронного генератора.
Используем схему, представленную на рисунке 2.16. Изменяются частота вращения ветродвигателя и мощность потребителей (что приводит к изменению крутящего момента асинхронного генератора и падению напряжения на его фазах).
Программа проведения физического эксперимента
В результате проведенных исследований подтверждены теоретические закономерности (изменения напряжения в зависимости от мощности нагрузки и тока якоря МПТ) и результаты моделирования, при этом отклонения экспериментальных данных от теоретических не превышают 5 %.
1. Исследование системы стабилизации частоты вращения на основе МПТ с независимо вращающимися друг относительно друга якорем и статором позволяет стабилизировать выходные параметры асинхронного генератора (/= 220 В;/= 50 Гц) в составе ВЭУ.
2. Определены режимы работы устройства стабилизации частоты вращения на основе МПТ в составе ВЭУ. Данное устройство может работать как в двигательном (поддерживая крутящий момент на валу ветроколеса), так и в генераторном режиме (в случае избытка энергии на валу ветроколеса или отсутствия нагрузки потребителей). При частоте вращения ротора около 800 мин" машина постоянного тока генерирует максимальную мощность. Дальнейшее увеличение частоты вращения якоря МПТ ведет к срыву генерации, в результате чего рабочим диапазоном работы машины постоянного тока в генераторном режиме можно считать диапазон от 400 до 900 об/мин, при этом генерируемая мощность составляет от 20 до 200 Вт, выходное напряжение более 12 В, что необходимо для заряда аккумуляторных батарей.
Для оценки технико-экономических показателей использования ВЭУ для электроснабжения автономных потребителей рассмотрим следующие схемы системы электроснабжения:
1. Электроснабжение автономных потребителей осуществляется от аккумуляторных батарей; электроснабжение автономных объектов осуществляется от системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ.
2. Электроснабжение автономных объектов осуществляется от бензиновой электростанции; электроснабжение автономных объектов осуществляется от системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ.
По первому варианту в качестве базовой системы принимаем электроснабжение от аккумуляторных батарей.
Расчет капитальных затрат по базовому варианту приведем по методике [32, 68, 85, 132, 164]: CE = NCAE+CMHB, (5.1) где N - количество аккумуляторных батарей, шт. САБ - стоимость одной аккумуляторной батареи, руб. Синв - стоимость инвертора, руб. Средняя стоимость аккумуляторной батареи напряжением 12 В, емкостью 100 А/ч составляет 7000 рублей [69]. Для электроснабжения потребителей, рассмотренных во второй главе, в течение 144 часов (7 дней) необходимо 105 кВт-ч электроэнергии, что составило в среднем 7,8 кВт-ч/день. Исходя из этого необходимое количество аккумуляторных батарей 44 шт. Ввиду того что срок службы АБ составляет 5 лет, то при расчетном периоде эксплуатации 10 лет появляется необходимость замены АБ, что приводит к удвоению стоимости системы АБ.
Стоимость инвертора [74] ПН5, 12-24/4500 составляет 35900 руб. Таким образом, капитальные вложения по первому варианту составят СБ = 651900 руб. Эксплуатационные затраты по базовому варианту включают в себя затраты на техническое обслуживание АБ, транспортные и сопутствующие расходы: ЭАБ = Сто + СТр , (5.2) где Сто затраты на техническое обслуживание и ремонт АБ, 0,5 % от САБ , СТр - транспортные расходы, связанные с перевозкой АБ для зарядки. Примем стоимость топлива на май 2012 года - 26 руб.; расстояние до пункта зарядки 10 км.: ЭАБ= 5160 руб. Эксплуатационные затраты по проектируемому варианту определяются стоимостью потребляемой энергии за сезон: 3Б=іК, (5.3) где t - стоимость 1 кВт-ч, стоимость на май 2012 года составляет 2,82 руб/кВт-ч; К - сезонное потребление электрической энергии, из выше приведенных расчетов принимаем К= 1392,3 кВт-ч. Тогда эксплуатационные затраты составят
Таким образом, при расчетном периоде эксплуатации системы энергоснабжения в течение 10 лет ЧДД - 489300 руб., то есть при использовании проектируемого варианта энергоснабжения экономия капитальных вложений по сравнению с базовым вариантом составит 489300 руб., что дает основание для использования проектируемого варианта.
Рассмотрим второй вариант энергоснабжения, за базовый вариант которого принято энергоснабжение при использовании бензинового генератора, в качестве проектируемого варианта системы автономного электроснабжения с использованием ВЭУ.
По второму варианту в качестве автономного источника энергоснабжения принимаем бензиновую электростанцию GEKO-DIN модель 3002 Е-АА/ННВА DIN двигатель Honda GX 200 мощностью 5 кВА [70].
Эксплуатационные затраты по базовому варианту включают затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание бензиновой электростанции, 2 % от СБ и стоимость топлива. ЭБ=(ТР + ТО)Б+РБСБЕБ. (5.6) Эксплуатационные затраты по проектируемому варианту составят ЭБ= 16444 руб. Таблица 5.2 - Основные показатели базового и проектируемого вариантов (2 схема электроснабжения) Показатель Варианты Бензогенератор ВЭУ Начальные инвестиции, руб. 88420 144155 Эксплуатационные затраты, руб. 16444 720 Всего, за начало 1 года, руб. 104864 144875 Экономия на эксплуатационных затратах составит Э = 15724 руб. Дополнительные вложения проекта ДКПр0ект = —40011 руб. Чистый дисконтированный доход за 10 лет составит ЧДД = 105400 руб., что является достаточным основанием для принятия проектируемого варианта. ЧДД определяется разностью начальных инвестиций и эксплуатационных издержек. В таблице 5.3 приведены основные технико-экономические показатели рассмотренных вариантов.
