Файл: Отчет по дисциплине Современные методы научных исследований и основы подготовки диссертаций.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Отчет по практике

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.12.2023

Просмотров: 38

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


3. Анализ экспериментальных исследований позволил разработать программу на современном языке программирования для логических контроллеров, принципиально новая интеллектуальная система управления режимами работы и «умный» светильник со ступенчатым изменением светового потока, позволяет более эффективно вырабатывать электроэнергию и преобразовывать её в световую.

Методика исследований: при выполнении диссертационной работы применялись аналитические и экспериментальные методы исследования, использовались методы математического моделирования с применением программного обеспечения, теоретические основы электротехники, теории регрессивного анализа и математической статистики, методы прикладной экономики, а также современная измерительная аппаратура.

СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследований, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимую на защиту.

В первой главе исследованы распределения солнечной радиации на поверхности Земли, в частности особенности климата УР, а также изучены основы создания энергоустановок, на основе этих данных мы выбрали фотоэлектрические преобразователи, контроллеры заряда и накопители электрической энергии.

Во второй главе рассмотрены основные требования к системам освещения, принцип работы и особенности конструкции систем, на основе этих данных была создана новая структурная схема экономичной системы уличного освещения, также были рассмотрены ориентация солнечных батарей в пространстве и само крепление солнечной батареи к опоре освещения.



В третьей главе описывается разработка специализированной системы управления для работы системы уличного освещения, основываясь уже на существующих инструментальных программных комплексах автоматизации.

В четвертой главе приведен расчет экономической эффективности методом приведенных затрат для создания экономичной системы уличного освещения, даны рекомендации по практическому использованию.


Заключение:

  • Исследованы общие принципы построения фотоэлектрических систем и принцип работы солнечных батарей.

  • Разработана схема управления и конструкция экономичной системы уличного освещения.

  • Проанализированы климатические условия для климата УР и в частности для города Ижевск.

  • Разработана солнечная мини электростанция (миниСЭС) для питания систем уличного освещения.

  • Проведены испытания систем уличного освещения в различных условиях эксплуатации и режимах работы.

  • Выполнен расчет параметров миниСЭС позволяющий повысить ее эффективность и подобрать соответствующее оборудование.


УДК 621.311.243

6 - Прикладные науки. Медицина. Технология

62 - Инженерное дело. Техника в целом

62 - Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения

621.3 - Электротехника. Радиотехника. Электроника

621.31 - Электроэнергетика. Производство, передача и регулирование электроэнергии. Электроизмерительная техника. Техническое применение магнетизма и статического электричества

621.311 - Энергосистемы в целом. Электростанции и подстанции. Электрификация и сети

621.311.2 - Классификация электростанций по роду используемых двигателей или виду используемой энергии

621.311.24 - Электростанции, использующие природные источники энергии

621.311.243 - Солнечные электростанции. Солнечные коллекторы. Солнечные батареи

Пример статьи
УДК 621.311.243
Е. Л. Сидоров, студент 1 курса магистратуры факультета энергетики и электрификации

Научный руководитель: П.Л. Лекомцев, доцент кафедры электротехники, электрооборудования и электроснабжения

Удмуртский ГАУ

Адрес: 426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11
Сравнительный анализ выбора оптимального типа солнечных коллекторов для комбинированных гелиосистем горячего водоснабжения и отопление города Ижевск
В данной статье производится сравнительный анализ плоских солнечных коллекторов (СК) и СК на основе вакуумных трубок. Сравнение произведено исходя из климатологических характеристик города Ижевск. Рассчитана производительность отдельно каждого типа СК в конкретных условиях, а также стоимость кВт*ч энергии, произведенной каждым типом СК в данном городе. Сделан вывод из произведенного анализа, и даны рекомендации по выбору типа СК, для города Ижевск.


Актуальность: актуальность использования солнечной энергии растет с каждым днем. Поиск новых источников электрической энергии, а также повышение энергоэффективности потребителей электрической энергии является важной составляющей современной науки в связи с ростом стоимости электроэнергии. Главной причиной использования солнечной энергии является её энергоемкость и то, что рассматриваемый источник энергии не влечет за собой возникновения вреда окружающей среде.

Использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является актуальным не только для отдельных регионов РФ, но и для страны в целом. Внедрение и развитие ВИЭ необходимо как для обеспечения энергетической безопасности, так и для улучшения экологической ситуации. В РФ на федеральном уровне уделяется большое внимание стимулированию развития ВИЭ [6].

Цель исследований: выяснить на основе расчетов, какой из двух солнечных коллекторов выгодней использовать в одних и тех же климатических условиях города Ижевск.

Задачи исследований: Используя данные, приведенные в документации, рассчитаем месячные и годовую тепловую мощность одного СК на основе вакуумных трубок для города Ижевск. Рассчитаем месячные и годовую тепловую мощность плоского коллектора, чтобы выбрать оптимальный тип СК произведем расчет стоимости 1 кВт·ч тепловой энергии, получаемой с помощью солнечных коллекторов.

Материалы и методы исследований. Сравнительный анализ вакуумных и плоских СК. Для проведения сравнительного анализа эффективности использования различных типов СК для города Ижевск, нам необходимо знать солнечную инсоляцию одного квадратного метра данного города, КПД исследуемых солнечных коллекторов и площадь их поглощающей поверхности. Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации кВт·ч/м2 для Ижевска» [8].

КПД вакуумных солнечных коллекторов, приведённый в технической литературе равен 67 % [8]. Площадь поглощения из 15-ти вакуумных трубок составляет 2,35 м2. Используя данные, приведенные в документации, рассчитаем месячные (рис.1) и годовую тепловую мощность одного СК на основе вакуумных трубок для города Ижевск [8]. Расчет производится по формулам:

P = 2,35*Ем*КПД (1)

P = 2,35*Ег*КПД, (2)

где Ем и Ег месячная и сумма годовой солнечной инсоляции соответственно [8].


Данные расчетов по месячной тепловой мощности вакуумного СК были представлены на рис. 1.



Рис. 1. Месячная тепловая мощность, вырабатываемая одним вакуумными СК.

Годовая тепловая мощность, вырабатываемая одним вакуумным СК: P=2,35*1561*0,67=2457,8 кВт·ч/м2.

КПД плоских солнечных коллекторов равен 45 %. Для сравнения выберем плоский солнечный коллектор «Energy EVO 2.5» с поглощающей поверхностью 2,3 м2. Рассчитаем месячные (рис.2) и годовую тепловую мощность выбранного коллектора. Расчет производим по аналогии для вакуумного СК. Для более точной оценки полученных данных и дальнейшего расчета стоимости получаемой электроэнергии введем коэффициент разницы площадей поглощаемой поверхности равный: k=2,35/2,3=1,022 [8].

Данные расчетов по месячной тепловой мощности плоского СК были представлены на рис. 2.



Рис. 2. Месячная тепловая мощность, вырабатываемая одним плоским СК.

Годовая тепловая мощность, вырабатываемая одним плоским СК: P=2,3*1561*0,45*1,022=1651,18 кВт·ч/м2. Чтобы выбрать оптимальный тип СК произведем расчет стоимости 1 кВт·ч тепловой энергии, получаемой с помощью солнечных коллекторов (рис. 3). Для этого зададимся исходными данными: – Стоимость одного квадратного метра каждого типа СК – Срок эксплуатации равный 25 лет – Описанные выше условия эксплуатации. Расчет стоимости 1 кВт·ч электроэнергии производим в специализированной программе, позволяющей учитывать, как параметры солнечного коллектора, так и климатологические характеристики региона, и стоимость традиционной электроэнергии. Ниже приведена диаграмма сравнения стоимости СК на основе вакуумных трубок и плоских СК [8].



Рис. 3. Сравнение стоимости 1 кВт*ч вырабатываемой энергии.

Выводы. Из произведенных расчетов и сравнения устанавливается, что для комбинированных гелиосистем ГВС и отопления в Ижевске наиболее оптимально использовать плоские солнечные коллекторы, т. к. в % соотношении КПД плоских СК на 22 % ниже вакуумных, но благодаря низкой стоимости внедрения делает их более широко используемыми.
Литература:

1) Постановление Правительства РФ от 28.05.2013г. N 449 «О механизме стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности»


2) Постановление Правительства РФ от от 23.01.2015 N 47 «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации по вопросам стимулирования использования возобновляемых источников энергии на розничных рынках электрической энергии».

3) Харченко Н. В. Индивидуальные солнечные установки: научно-популярное издание. Москва энергоатоиздат 2016. 208 с.

4) Чудинов Д. М. Определение эффективности использования солнечных систем теплоснабжения: дис. кан. тех. наук: 05.23.03./Д. М. Чудинов. Воронеж 2017–181 с.

5) Систер В. Г., Цедилин А. Н., Иванникова Е. М., — Внедрение «зеленых технологий» в Российской Федерации — http://elibrary.ru/item.asp?id=26323686 — статья, Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и Экология», № 11–12, с.88–92, издательство Научно-технический центр «ТАТА», 2016 г.

РАЗРАБАТЫВАЕМАЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Учебная заявка на полезную модель

Автономная система с солнечной мини-электростанцией



Чертёж автономной системы с солнечной мини-электростанцией



МПК H02J 7/35

H – электричество

H02 – производство, преобразование и распределение электрической энергии

H02J – Схемы или системы питания электросетей и распределения электрической энергии; системы накопления электрической энергии

H02J 7/00 – Схемы зарядки или деполяризации батарей; схемы питания сетей от батарей

H02J 7/35 – Схемы зарядки или деполяризации батарей; схемы питания сетей от батарей - с элементами, чувствительными к свету


  1. Цель полезной модели

Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности с одновременным снижением габаритных размеров и веса изделия, снижение трудоемкости при изготовлении, монтаже и обслуживании.

  1. Сопоставительный анализ

Таблица для сопоставительного анализа




Существенные признаки предлагаемого устройства

Существенные признаки прототипа

Схожие признаки предлагаемого устройства

Новые признаки предлагаемого устройства

1

1

1

1

3

2

2

2

2

4

3

3

5

5

6

4

4

7

7

2-4-6

5

5

8

8




6

6

1-3-7-8

1-3-7-8



7

7










8

8









9

1-3-7-8










10

2-4-5-6 в 7