📄Работа №137107
Тема: Применение альтернативных источников энергии для электроснабжения коттеджного поселка
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Электротехника
Объем:
84 листов
Год:
2023
Просмотров:
215
5500
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 4
1 Проблема надёжности электроснабжения и возможные пути её
решения 6
1.1 Проблема надёжности электроснабжения 6
1.2 Возобновляемые источники энергии 12
1.2.1 Ветровая энергия 13
1.2.2 Геотермальная энергия 14
1.2.3 Солнечная энергия 15
1.2.4 Энергия биомассы 15
1.2.5 Основные преимущества и недостатки возобновляемых источников энергии 16
1.3 Ветроэнергетическая установка 19
1.4 Фотоэлектрические системы 23
1.5 Гибридная ветросолнечная электроустановка 27
2 Электроснабжение коттеджа с использованием электроустановок,
работающих на альтернативных источниках энергии 31
2.1 Характеристика посёлка 31
2.2 Электроснабжение посёлка 33
2.3 Объект исследования 36
2.4 Питание от фотоэлектрической системы 42
2.4.1 Определение нагрузки и потребляемой энергии 43
2.4.2 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей и их количества 46
2.4.3 Определение необходимого количества фотоэлектрических модулей 53
2.4.4 Выбор инвертора 55
2.4.5 Выбор зарядного устройства (контроллера) 59
2.4.6 Питание части нагрузки от фотоэлектрической системы 60
2.5 Питание от ветроэнергетической электроустановки 64
2.5.1 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей и их количества 65
2.5.2 Определение требуемой номинальной мощности ветроэнергетической электроустановки 67
2.6 Питание от гибридной ветросолнечной электроустановки 70
2.6.1 Выбор солнечных батарей 71
2.6.2 Выбор ветрогенератора 72
2.6.3 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей 74
3 Оценка полученных результатов 76
3.1 Электроснабжение коттеджа с использованием фотоэлектрической системы 76
3.2 Электроснабжение коттеджа с использованием гибридной
ветросолнечной электроустановки 78
Заключение 80
Список используемой литературы и используемых источников 82
1 Проблема надёжности электроснабжения и возможные пути её
решения 6
1.1 Проблема надёжности электроснабжения 6
1.2 Возобновляемые источники энергии 12
1.2.1 Ветровая энергия 13
1.2.2 Геотермальная энергия 14
1.2.3 Солнечная энергия 15
1.2.4 Энергия биомассы 15
1.2.5 Основные преимущества и недостатки возобновляемых источников энергии 16
1.3 Ветроэнергетическая установка 19
1.4 Фотоэлектрические системы 23
1.5 Гибридная ветросолнечная электроустановка 27
2 Электроснабжение коттеджа с использованием электроустановок,
работающих на альтернативных источниках энергии 31
2.1 Характеристика посёлка 31
2.2 Электроснабжение посёлка 33
2.3 Объект исследования 36
2.4 Питание от фотоэлектрической системы 42
2.4.1 Определение нагрузки и потребляемой энергии 43
2.4.2 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей и их количества 46
2.4.3 Определение необходимого количества фотоэлектрических модулей 53
2.4.4 Выбор инвертора 55
2.4.5 Выбор зарядного устройства (контроллера) 59
2.4.6 Питание части нагрузки от фотоэлектрической системы 60
2.5 Питание от ветроэнергетической электроустановки 64
2.5.1 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей и их количества 65
2.5.2 Определение требуемой номинальной мощности ветроэнергетической электроустановки 67
2.6 Питание от гибридной ветросолнечной электроустановки 70
2.6.1 Выбор солнечных батарей 71
2.6.2 Выбор ветрогенератора 72
2.6.3 Определение значений необходимой ёмкости аккумуляторных батарей 74
3 Оценка полученных результатов 76
3.1 Электроснабжение коттеджа с использованием фотоэлектрической системы 76
3.2 Электроснабжение коттеджа с использованием гибридной
ветросолнечной электроустановки 78
Заключение 80
Список используемой литературы и используемых источников 82
📖 Введение
Настоящая диссертация посвящена проблеме надёжности электроснабжения бытовых потребителей. Проблема стояла остро во все времена и по сей день не потеряла своей актуальности. Надёжность является одной из важнейших характеристик системы электроснабжения, во многом определяющей возможность её практического использования. В сельской местности вопрос надёжности стоит особенно остро, так как имеют место частые перебои в электроснабжении жилых домов, вызванные не только авариями, но и плановыми работами. Согласно ПУЭ к электроприемникам первой категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Во вторую категорию входят электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий относят к третьей категории. Для потребителей 1-2 категории надёжности конечно предусмотрено резервирование, но жилые дома по большей части являются потребителями 3 категории.
Выходом из сложившегося положения для потребителя 3 категории, в данном случае для физического лица, проживающего в сельской местности, является использование независимого от электросети источника питания. В качестве такого источника наиболее часто используются жидкотопливные генераторы, как правило, дизельные или бензиновые. Применение подобных электроустановок отрицательно влияет на здоровье человека и состояние окружающей среды. Кроме того, для запуска такого генератора необходимо определённое количество времени. Конечно, перерыв в электроснабжении потребителей 3 категории допускается в течение суток, однако естественно желание потребителя восстановить электроснабжение в максимально быстро.
Ещё одним решением для обеспечения питания потребителя от автономного источника является применение электроустановок, работающих на возобновляемых (альтернативных) источниках энергии. Подобные электроустановки не требуют топлива, оказывают минимальное отрицательное воздействие на здоровье человека и состояние окружающей среды или не оказывают его вообще.
Однако установки, работающие на альтернативных источниках энергии, имеют существенный недостаток - зависимость количества вырабатываемой электроэнергии от погодных условий и времени суток, а значит его неравномерность. По этой причине использование подобных электроустановок для электроснабжения энергоёмких потребителей не представляется возможным, по крайней мере, на данном этапе развития альтернативной энергетики. Наилучшей сферой применения источников возобновляемой энергии является жилой сектор.
Цель данной работы - повышение надёжности электроснабжения индивидуального коттеджа за счёт использования в качестве автономного источника питания электроустановок, работающих на возобновляемых источниках энергии.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Анализ источников альтернативной энергии в отношении пригодности их использования для электроснабжения потребителей на территории Самарской области.
- Расчёт параметров электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии, выбранных в результате анализа.
- Расчёт сроков окупаемости рассмотренных электроустановок и выбор наименее затратного варианта.
Выходом из сложившегося положения для потребителя 3 категории, в данном случае для физического лица, проживающего в сельской местности, является использование независимого от электросети источника питания. В качестве такого источника наиболее часто используются жидкотопливные генераторы, как правило, дизельные или бензиновые. Применение подобных электроустановок отрицательно влияет на здоровье человека и состояние окружающей среды. Кроме того, для запуска такого генератора необходимо определённое количество времени. Конечно, перерыв в электроснабжении потребителей 3 категории допускается в течение суток, однако естественно желание потребителя восстановить электроснабжение в максимально быстро.
Ещё одним решением для обеспечения питания потребителя от автономного источника является применение электроустановок, работающих на возобновляемых (альтернативных) источниках энергии. Подобные электроустановки не требуют топлива, оказывают минимальное отрицательное воздействие на здоровье человека и состояние окружающей среды или не оказывают его вообще.
Однако установки, работающие на альтернативных источниках энергии, имеют существенный недостаток - зависимость количества вырабатываемой электроэнергии от погодных условий и времени суток, а значит его неравномерность. По этой причине использование подобных электроустановок для электроснабжения энергоёмких потребителей не представляется возможным, по крайней мере, на данном этапе развития альтернативной энергетики. Наилучшей сферой применения источников возобновляемой энергии является жилой сектор.
Цель данной работы - повышение надёжности электроснабжения индивидуального коттеджа за счёт использования в качестве автономного источника питания электроустановок, работающих на возобновляемых источниках энергии.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Анализ источников альтернативной энергии в отношении пригодности их использования для электроснабжения потребителей на территории Самарской области.
- Расчёт параметров электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии, выбранных в результате анализа.
- Расчёт сроков окупаемости рассмотренных электроустановок и выбор наименее затратного варианта.
✅ Заключение
В данной работе была разработана система электроснабжения индивидуального коттеджа, расположенного в коттеджном посёлке на территории Самарской области, основанная на использовании электроустановки, работающей на альтернативных источниках энергии в качестве основного источника питания для части нагрузки.
Питание части нагрузки, включающей в себя наиболее часто используемые электроприборы от электроустановки, работающей на альтернативных источниках энергии, позволяет понизить зависимость электроснабжения коттеджа от основной электрической сети, и как следствие повысить надёжность электроснабжения коттеджа. Электрическая сеть для данной части нагрузки рассматривается как резервный источник питания.
В ходе работы был произведён анализ источников альтернативной энергии в отношении пригодности их использования для электроснабжения потребителей на территории Самарской области. Рассматривались следующие источники: энергия ветра, геотермальная энергия, солнечная энергия, энергия биомассы. В итоге для дальнейшего рассмотрения были выбраны энергия ветра и солнечная энергия как наиболее перспективные для использования на территории Самарской области.
Далее был произведён расчёт параметров электроустановок, работающих на солнечной и ветровой энергии: фотоэлектрической системы, ветроэнергетической электроустановки и гибридной ветросолнечной электроустановки.
Вариант питания всей нагрузки коттеджа от фотоэлектрической системы оказался слишком затратным, как, впрочем, и вариант питания всей нагрузки от ветроэнергетической электроустановки
Далее был рассмотрен вариант питания части нагрузки коттеджа от электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии. В итоге расчётов выяснилось, что вариант питания части нагрузки от ветроэнергетической электроустановки также оказался слишком затратным.
Таким образом, наиболее жизнеспособными оказались варианты питания части нагрузки коттеджа от фотоэлектрической системы и гибридной ветросолнечной электроустановки.
Следующим этапом работы является расчёт сроков окупаемости вышеназванных электроустановок и выбор наименее затратного варианта. В итоге срок окупаемости фотоэлектрической системы составил 24 года, гибридной ветросолнечной системы - 16 лет. Таким образом, наиболее приемлемым вариантом с точки зрения окупаемости является гибридная ветросолнечная электроустановка, хотя и для неё срок окупаемости достаточно высокий. Стоит принять во внимание, что срок службы солнечных батарей, как и ветрогенераторов составляет до 25 лет в зависимости от условий эксплуатации, но в то же время срок службы, например, аккумуляторных батарей составляет максимум 10 - 15 лет с постепенным ухудшением характеристик. Вопрос о рентабельности использования электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии для электроснабжения части нагрузок коттеджа, на настоящее время остаётся открытым. Решающее слово остаётся за потребителем.
Питание части нагрузки, включающей в себя наиболее часто используемые электроприборы от электроустановки, работающей на альтернативных источниках энергии, позволяет понизить зависимость электроснабжения коттеджа от основной электрической сети, и как следствие повысить надёжность электроснабжения коттеджа. Электрическая сеть для данной части нагрузки рассматривается как резервный источник питания.
В ходе работы был произведён анализ источников альтернативной энергии в отношении пригодности их использования для электроснабжения потребителей на территории Самарской области. Рассматривались следующие источники: энергия ветра, геотермальная энергия, солнечная энергия, энергия биомассы. В итоге для дальнейшего рассмотрения были выбраны энергия ветра и солнечная энергия как наиболее перспективные для использования на территории Самарской области.
Далее был произведён расчёт параметров электроустановок, работающих на солнечной и ветровой энергии: фотоэлектрической системы, ветроэнергетической электроустановки и гибридной ветросолнечной электроустановки.
Вариант питания всей нагрузки коттеджа от фотоэлектрической системы оказался слишком затратным, как, впрочем, и вариант питания всей нагрузки от ветроэнергетической электроустановки
Далее был рассмотрен вариант питания части нагрузки коттеджа от электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии. В итоге расчётов выяснилось, что вариант питания части нагрузки от ветроэнергетической электроустановки также оказался слишком затратным.
Таким образом, наиболее жизнеспособными оказались варианты питания части нагрузки коттеджа от фотоэлектрической системы и гибридной ветросолнечной электроустановки.
Следующим этапом работы является расчёт сроков окупаемости вышеназванных электроустановок и выбор наименее затратного варианта. В итоге срок окупаемости фотоэлектрической системы составил 24 года, гибридной ветросолнечной системы - 16 лет. Таким образом, наиболее приемлемым вариантом с точки зрения окупаемости является гибридная ветросолнечная электроустановка, хотя и для неё срок окупаемости достаточно высокий. Стоит принять во внимание, что срок службы солнечных батарей, как и ветрогенераторов составляет до 25 лет в зависимости от условий эксплуатации, но в то же время срок службы, например, аккумуляторных батарей составляет максимум 10 - 15 лет с постепенным ухудшением характеристик. Вопрос о рентабельности использования электроустановок, работающих на альтернативных источниках энергии для электроснабжения части нагрузок коттеджа, на настоящее время остаётся открытым. Решающее слово остаётся за потребителем.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.