ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.05.2025
Просмотров: 408
Скачиваний: 1
Ниу мэи
Кафедра НВИЭ
Расчетное задание по курсу «Проектирование и эксплуатация сэс и вэс»
"Выбор оптимальных параметров энергокомплекса, состоящего из СФЭУ, ДЭУ и АБ"
Выполнила: Шарапов С. Э.
Вариант № 7
Группа: Э-14-10
Проверила: Кузнецова В.А.
Москва - 2015
Задача задания:Определить структуру и выбрать по критерию минимума приведенных затрат оптимальные параметры энергокомплекса, состоящего из дизельной энергоустановки (ДЭУ), солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ), аккумуляторной батареи (АБ), для энергоснабжения автономного потребителя малой мощности.
-
Исходные данные
Данные о потребителе электроэнергии
Рассматривается автономный потребитель малой мощности (сельский дом), для которого известны:
- координаты (46,40с.ш., 30,40в.д.);
- три характерных суточных графика нагрузки: зимний, летний, совпадающие весенний и осенний.
Энергоснабжение потребителя планируется осуществить от энергокомплекса, состоящего из дизельной энергоустановки (ДЭУ), солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ), аккумуляторной батареи (АБ).
Для размещения панелей СФЭУ планируется использовать крышу постройки, расположенную под углом β=600к горизонту.
Данные по мощности потребителя приведены в таблице 1.
Таблица 1. Суточные графики нагрузки потребителя (фермерское хозяйство)
|
Сезон |
Часы |
|||||||||||
|
|
1-2 |
3-4 |
5-6 |
7-8 |
9-10 |
11-12 |
13-14 |
15-16 |
17-18 |
19-20 |
21-22 |
23-24 |
|
Зима |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
0,8 |
2 |
2 |
1,8 |
2,8 |
1,5 |
0,3 |
|
Осень, весна |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
0,8 |
2 |
2 |
1,5 |
2,4 |
1,5 |
0,5 |
|
Лето |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
0,8 |
1,8 |
1,8 |
1,5 |
2,4 |
1,8 |
0,5 |
Ресурсы солнечной радиации
В расчетах используются данные солнечной радиации:
среднемноголетняя месячная солнечная радиация Ес= Ес(φ0, ψ0); значения для каждого месяца приведены в таблице 2.
Таблица 2. Месячные суммы суммарной солнечной радиации на горизонтальную поверхность при средних условиях облачности (кВтч/м2).
|
Станция |
Регион |
Месяц |
Год |
||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|||
|
Одесса, ГМО |
Одесская обл. |
31,78 |
44,33 |
84,91 |
129,3 |
175,2 |
193,8 |
197,8 |
173 |
125,5 |
78,28 |
32,67 |
24,63 |
1291 |
|
среднемесячный дневной приход солнечной радиации на горизонтальную площадку за пределами земной атмосферы; данные приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1. . Среднемесячный дневной
приход солнечной радиации на горизонтальную
площадку за пределами земной атмосферы
|
, |
м |
е |
с |
я |
ц |
ы |
||||||
|
град |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
45 |
3,35 |
4,87 |
6,92 |
9,16 |
10,83 |
11,54 |
11,17 |
9,80 |
7,72 |
5,47 |
3,89 |
2,95 |
|
46,4 |
3,11 |
4,64 |
6,72 |
9,03 |
10,77 |
11,53 |
11,14 |
9,70 |
7,55 |
5,25 |
3,65 |
2,72 |
|
50 |
2,51 |
4,04 |
6,21 |
8,69 |
10,63 |
11,49 |
11,06 |
9,44 |
7,10 |
4,67 |
3,05 |
2,12 |
При этом ограничения по площади крыши не учитываются. Потребитель питается переменным током с частотой 50 Гц и напряжением 220 В.
Социально-экономические требования потребителя выражаются в ограничении на время работы ДЭУ: не более 6 часов в дневное время.
Данные по СФЭУ
Рассматриваемая СФЭУ состоит из фотоэлектрических модулей фирмы "Муссон" МС-660, имеющих следующие характеристики:
- пиковая мощность 60 Вт;
- площадь модуля 1080Х550 мм;
- срок службы 20 лет;
- стоимость 120 $.
Стоимость монтажных работ и подключения СФЭУ составляет 10% от суммарной стоимости.
Данные по дизельным энергоустановкам
Параметры и стоимостные данные ДЭУ приведены в табл. 3.
Кроме того, для всех типов ДЭУ, перечисленных в табл.3 известны:
- ресурс полный 10000 ч;
- ресурс до капитального ремонта 6000 ч;
- замена масла 1 л через 500 часов работы:
- стоимость масла 5 $/л;
- стоимость топлива 1,8 $/л.
Таблица 3. Параметры ДЭУ.
|
Номинальная мощность, кВт |
1 |
2 |
4 |
5 |
8 |
10 |
|
bуд , л/кВтч |
0,76 |
0,7 |
0,65 |
0,62 |
0,585 |
0,56 |
|
Стоимость, $ |
800 |
1200 |
1900 |
2100 |
3200 |
3500 |
Стоимость капитального ремонта ДЭУ составляет 30% от стоимости ДЭУ.
Аккумуляторные батареи (АБ)
Предполагается использовать никель-кадмиевые АБ со следующими параметрами:
- срок службы 3 года (2000 циклов заряд-разряд);
- стоимость 30 $/кВт·ч.
Данные по инвертору:
- срок службы 5 лет;
- стоимость 1 $/Вт;
- К.П.Д. 92 %.
Данные по зарядному устройству:
- срок службы 5 лет;
- стоимость 10$/кВт·ч.
2 Расчет.
Допущения:
1) Расчеты параметров элементов энергокомплекса выполняются для среднемесячных значений интенсивности солнечной радиации без учета внутрисуточных изменений
2) Непосредственное питание потребителя осуществляется за счет АБ
3) Ограничения по площади крыши не учитываются
4) Не учитывается увеличение цены на дизельное топливо с течением времени
2.1 Выбор оптимального угла наклона приемника Расчет прихода солнечной радиации на наклонную площадку, ориентированную к югу
Коэффициент пересчета приходов солнечной радиации с горизонтальной приёмной площадки на наклонную:
Отношение приходов прямой солнечной радиации на наклоненную и горизонтальную приемные площадки:
где
Угол склонения
Солнца в j-ый
день
:
При
–
угол наклона оси Земли.
Часовой угол захода солнца на горизонтальной площадке:
Часовой угол захода солнца на горизонтальной площадке
Коэффициент пересчета прихода с суммарной на диффузную солнечную радиацию на горизонтальную площадку:
Метод кафедры НВИЭ:
где t –
номер месяца (
);
где 
–
приход СР в космосе.
–коэффициент альбедо
(отражения).
В качестве примера расчет по данной методике сведен и представлен в таблицах 6,7,8
Таблица 6 Расчет прихода солнечной радиации на площадку под углом равным углу наклона крыши:
|
Месяц |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
|
N |
17 |
47 |
75 |
105 |
135 |
162 |
198 |
228 |
258 |
288 |
318 |
344 |
|
Tмес, дн |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
do |
-20,9 |
-13,0 |
-2,4 |
9,4 |
18,8 |
23,1 |
21,2 |
13,5 |
2,2 |
-9,6 |
-18,9 |
-23,0 |
|
β o |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
|
wЗГ |
66,3 |
76,0 |
87,5 |
100,0 |
110,9 |
116,6 |
114,0 |
104,6 |
92,3 |
79,8 |
68,9 |
63,5 |
|
wЗb |
66,3 |
76,0 |
87,5 |
87,7 |
85,3 |
84,1 |
84,6 |
86,7 |
89,5 |
79,8 |
68,9 |
63,5 |
|
Кпр |
3,20 |
2,26 |
1,54 |
1,03 |
0,76 |
0,66 |
0,70 |
0,90 |
1,30 |
1,99 |
2,91 |
3,56 |
|
ЭSГ ,кВтч/м2 |
1,025 |
1,583 |
2,739 |
4,308 |
5,65 |
6,461 |
6,381 |
5,581 |
4,183 |
2,525 |
1,089 |
0,794 |
|
К0 = ЭSГ/Э0 |
0,329 |
0,341 |
0,407 |
0,477 |
0,524 |
0,561 |
0,573 |
0,575 |
0,554 |
0,481 |
0,298 |
0,292 |
|
ЭДГ/ЭSГ, о.е |
0,556 |
0,54 |
0,457 |
0,39 |
0,349 |
0,321 |
0,312 |
0,31 |
0,326 |
0,386 |
0,598 |
0,608 |
|
R |
0,32 |
0,23 |
0,18 |
0,16 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,17 |
0,22 |
|
КS |
1,915 |
1,504 |
1,222 |
0,958 |
0,798 |
0,73 |
0,759 |
0,896 |
1,166 |
1,555 |
1,661 |
1,904 |
|
Эсутb, кВтч/м2 |
1,963 |
2,381 |
3,346 |
4,128 |
4,506 |
4,719 |
4,842 |
5 |
4,878 |
3,926 |
1,809 |
1,513 |
|
Эмесb, кВтч/м2 |
60,85 |
66,68 |
103,7 |
123,8 |
139,7 |
141,6 |
150,1 |
155 |
146,3 |
121,7 |
54,26 |
46,9 |