Введение к работе
Актуальность работы. С появлением и развитием фермерских хозяйств возникла проблема их электрификации. Значительное удаление этих объектов от энергосистем делает единственно возможным автономное электроснабжение. В настоящее время фермеры для автономного электроснабжения применяют передвижные электростанции. Однако постоянный рост цен на ГСМ вынудил искать альтернативные пути электроснабжения.
Одним из таких путей может стать применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Однако применение ВИЭ для автономного (изолированного) электроснабжения также проблематично. Так, многие ВИЭ неуправляемы и являются случайными величинами, что снижает надежность электроснабжения. Кроме того, электроэнергия, получаемая от ВИЭ, в настоящее время достаточно дорогая.
Разработка высоконадежных автономных систем электроснабжения на основе ВИЭ, позволяющих получать электроэнергию по минимально возможной стоимости, позволит заменить передвижные электростанции, что благоприятно скажется как на экономии ископаемого топлива, так и на экология.
Цель работы. Обеспечение заданной надежности автономного электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра при минимальных денежных затратах.
Задачи исследований.
-
Провести анализ потенциальных возможностей ВИЭ и выявить наиболее перспективные для электроснабжения удаленных фермерских хозяйств.
-
Разработать методику оптимизации параметров системы автономного электроснабжения на ВИЭ, включающую преобразователи и аккумуляторы энергии.
-
Исследовать графики потребления электроэнергии фермерскими хозяйствами и их корреляцию с поступающей энергией от ВИЭ.
-
Оптимизировать параметры автономной системы электроснабжения фермерского хозяйства на основе выбранного ВИЭ.
5. Провести теоретические и зкспериментаїьньїе исследования пре
образователей энергии ВИЭ в электроэнергию.
6. Разработать агрозоотехнические требования на энергоустановки нз
ВИЭ и рекомендации промышленности по их производству.
Объектом исследований являются воздушные потоки как источник энергии, ВУ, преобразователи к аккумуляторы энергии, электроприемники фермерских хозяйств.
Предметом исследований являются графики поступления энергии ветра, графики электропотребления, зависимости стоимости электроэнергии и надежности электроснабжения от параметров преобразователей и аккумуляторов энергии.
Методы исследований. Дтя решения поставленных научных задач использовались методы математического анализа (поиск оптимума функций), методы корреляционно-регрессионного анализа (исследование графиков нагрузки и ветра), метод Монте-Карло (моделирование потоков энергии ветра), методы теории вероятностей и математической статистики (исследования случайных функций), методы машинного моделирования (проверка работоспособности автономной системы электроснабжения). Массовые вычисления проводились с применением стандартных программ Microsoft Excel.
Научная новизна. Разработана методика оптимизации параметров, учитывающая необходимость аккумулирования энергии, и определены оптимальные по стоимости электроэнергии параметры автономной системы электроснабжения фермерских хозяйств, обеспечивающие заданную надежность электроснабжения.
Разработана методика ускоренного получения графиков нагрузки на основе сформулированного правила приведения случайных величин, отличающаяся высокой достоверностью получаемых результатов.
Определены законы распределения ветровых и штилевых периодов.
Практическая ценность. Разработана методика оптимизации параметров, позволяющая создавать наиболее дешевые автономные системы электроснабжения на основе использования энергии ветра, конкурентоспособные по отношению к другим системам электроснабжения.
На защиту выносятся следующие положення:
методика оптимизации и оптимальные параметры автономной системы электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра;
правило приведения случайных величин и методика ускоренного получения графиков нагрузки.
Реализация и внедрение результатов. Разработаны и утверждены региональные агрозоотехнические требования на автономные системы электроснабжения на базе ВУ для фермерских хозяйств Ростовской области.
Материалы диссертации включены в рабочие программы АЧГАА по изучению курса "Гидро- ветроэнергетические установки".
Апробация работы. Материалы исследований обсуждались и были одобрены на научно-практических конференциях АЧГАА (1998-2000 г г.), ВНИПТИМЭСХ (г. Зерноград. 1997-1998 г г.), Ставропольского государственного агроннженерного университета (1998 г.). Челябинского государственного згроинженерного университета (2000 г). Работа автора "Применение ВИЭ для электроснабжения сельской усадьбы" участвовала во Всероссийском конкурсе и была отмечена медалью Министерства общего и профессионального образования. За участие в Ростовском областном конкурсе работ аспирантов и молодых ученых получена третья премия. Агрозоотехнические требования докладывались и были утверждены на техническом совете Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 работы.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Содержит 116 страниц основного текста. 41 рисунок, 12 таблиц, список литературы из 109 наименований, 4 приложения.
