Введение к работе
Актуальность работы. Более 70% территории Российской Федерации не имеют централизованного энергоснабжения. Значительная часть этой территории (горные массипы, лесостепные, степные, полупустынные зоны) используются для сезонного и круглогодичного паебнщного содержания сельскохозяйственных животных.
В связи с тенденцией перехода в России цен традиционных энергоносителей (нефть, газ, уголь) на мировой уровень электрификация рассредоточенных объектов пастибщного животноводства экономически целесообразно осуществлять за счет возобновляемых источников энергии. К таким потребителям относятся жилища чабанов и пастухов, пчеловодческие и охотнические хозяйства, промысловики и другие сезонные сельскохозяйственные работники. Для сезонных работников основными процессами электрификации являются: освещение, радиосвязь, телевизионный приемник и другие маломощные бытовые потребители. Электрификация таких первоочередных процессов для сельских потребителей имеет большое социальное значение. Применение в настоящее время на некоторых пастбищных объектах дизельэлектрических и бензоэлек-трических агрегатов связано с большими эксплуатационными расходами и зачастую с большими трудностями при доставке топлива.
Наиболее рациональное решение проблемы электроснабжения указанных потребителей возможно при использовании солнечной энергии, ресурсы которой достаточны для основных регионов пастбищного животноводства (Северный Кавказ, Южный Урал, Восточная Сибирь и др.)
Работа выполнена в соответствии с государственной научно-технической программой "Экологически чистая энергетика", направление "Нетрадиционная энергетика".
Цель работы Диссертация посвящена созданию переносных электрических установок, обеспечивающих эффективное преобразование энергии солнечного излучения в электрическую для потребителей малой мощности, удаленных от централизованных источников энергии. Для достижения поставленной цели в работе был рассмотрен комплекс взаимосвязанных задач:
- разработать методологию создания системы "Солнечное излучение -фотоэлектрическая станция (ФЭС) - потребитель" с целью оценки составных элементов системы;.
-I
mc іігдоіші. цінніше на эффективность іірообраііжаїїня 'ліерінн солнечной радії.іииіі на различных высотах местности;
описать зарядные характеристики аккумуляторных батарей (АБ) при различных режимах заряда;
исследовать математическую модель взаимодействия системы "Солнечная батарея (СБ) - А Б";
разработать методику расчета оптимальных параметров ФЭС;
определить технико-экономическую эффективность использования переносных комплектных ФЭС.
Методика исследований основана на аналитическом методе с использованием физического и математического моделирования, а также экспериментальной проверке, базирующейся на натурном моделировании электрофизических процессов. Результаты исследований обработаны с помощью методов математической статистики.
Научная новизна. По результатам выполненной диссертационной работы получены следующие научные результаты:
на основе системного анализа и структурного синтеза сформулированы основные требования и этапы разработки ФЭС;
предложены новые коэффициенты: энергетический коэффицимгг, отражающий величину изменения интенсивности солнечного излучения с изменением высоты местности над уровнем моря; коэффициент энергетической эффективности, характерный для каждой зоны равной энергии, на которые разбита территория возможного использования ФЭС; коэффициент закрытости горизонта рельефом местности;
разработано аналитическое описание характера взаимодействия системы СБ-АБ, условий возможности заряда АБ от СБ;
определен порог минимальной интенсивности эффективного фотопреобразования;
разработана методика расчета оптимальных параметров элементов, составляющих ФЭС. Определены критерии оценки энергоэкономической эффективности использования ФЭС.
Практическая ценность работы. На основании результатов исследований были разработаны требования к конструкции переносной фотоэлектрической станции. Разработана методика инженерного расчета параметров элементов ФЭС, а также типоразмеров ФЭС для различных условий возможной эксплуатации.
Реализация результатов исследовании. Результаты исследований исиользопаны на заводе "Гран" (г.Владнкапказ) при создании переносной фотоэлектрической станции с пиковой мощностью СБ 20Вт, прошедшей ведомственные испытания и рекомендованной к внедрению в серийное производство.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ВИЭСХ, региональных и республиканских конференциях в Москве, Смоленске, С.-Петербурге, Владикавказе, Ереване.
Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 19 печатных работ и получены 2 авторских свидетельства на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 176 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 39 таблиц и состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка из 159 наименований и приложений.
