Введение 5
1 Возобновляемая энергетика и интеллектуальные сети 6
1.1 Возобновляемые источники энергии 6
1.2 Энергия солнца 6
1.3 Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую 7
1.4 Интеллектуальная сеть 8
2 Расчет фотоэлектрической части 8
2.1 Выбор типа фотоэлектрических модулей 8
2.2 Выбор количества фотоэлектрических модулей 10
3 Расчет электрической части 14
3.1 Общая структурная схема установки 14
3.2 Выбор аккумуляторной батареи 15
3.3 Выбор контроллера заряда-разряда аккумуляторной батареи 18
3.4 Выбор инвертора 22
3.5 Электрическая схема установки 26
3.6 Расчет токов короткого замыкания 27
3.6.1 Короткое замыкание в точке K-1 31
3.6.2 Короткое замыкание в точке K-2 33
3.6.3 Короткое замыкание в точке K-3 36
3.6.4 Короткое замыкание в точке K-4 38
3.7 Расчет максимальных рабочих токов 40
3.8 Выбор коммутационных аппаратов 40
3.8.1 Выбор автоматического выключателя 41
3.8.2 Выбор предохранителей 43
3.8.3 Выбор выключателей нагрузки на стороне 12 В 45
3.8.4 Выбор выключателей нагрузки на стороне 220 В 50
3.8.5 Выбор магнитного пускателя 54
3.9 Выбор соединительных проводов 55
3.9.1 Выбор кабеля от фотоэлектрических модулей до лабораторного
стенда 56
3.9.2 Выбор кабеля от аккумуляторной батареи до контроллера 57
3.9.3 Выбор кабеля для связи с электрической сетью и питания
прожекторов 58
3.9.4 Выбор кабеля от инвертора до контроллера и нагрузки 59
3.9.5 Выбор кабелей для вторичных источников питания 60
3.10 Контрольно-измерительные приборы установки 61
3.11 Оборудование для установки имитации инсоляции 66
3.12 Вторичные источники питания 68
3.13 Электрическая нагрузка на стороне 12 В 70
3.14 Электрическая нагрузка на стороне 220 В 71
3.15 Выбор вспомогательного оборудования 77
3.15.1 Выбор диода Шоттки 77
3.15.2 Выбор индикаторных ламп 78
3.15.3 Выбор клемм 79
3.15.4 Выбор розетки 12 В 80
3.15.5 Выбор розетки 220 В 81
3.15.6 Выбор светодиодной ленты 81
4 Сводный сметный расчет 82
5 Сборка лабораторного стенда 85
5.1 Сборка пульта управления 86
5.2 Сборка панели управления 87
5.3 Сборка установок имитации инсоляции 88
6 Пусконаладочные работы 90
Заключение 90
Список сокращений 91
Список использованных источников 92
Энергопотребление мировой экономики растет с каждым годом, а это означает, что рано или поздно запасы таких полезных ископаемых, как нефть, газ и уголь, будут исчерпаны. Возникает вопрос - чем их заменить? Поиск ответа на него заставляет человечество исследовать источники энергии, называемые возобновляемыми. Среди них наиболее популярными являются солнце, ветер и движение вод. Возобновляемым источникам энергии стоит уделять особое внимание, ведь они непрерывно «возобновляются», то есть являются практически вечными. Но они, также, имеют и существенный недостаток - суточную, сезонную и погодную нестабильность. Для надежного и бесперебойного электроснабжения потребителей от такого рода источников целесообразно создание и использование интеллектуальных сетей.
Задачей выпускной квалификационной работы является разработка лабораторного стенда, имитирующего работу интеллектуальной сети и возобновляемого источника энергии. В качестве возобновляемого источника энергии выступает фотоэлектрическая установка. Оборудование для лабораторного стенда выбирается по расчетам для системы электроснабжения небольшого дома. Это приближает лабораторный стенд к реальным установкам и делает возможным изучение характеристик в реальных масштабах, что значительно лучше работы с уменьшенной или упрощенной моделью.
Разработан проект лабораторного стенда, моделирующего работу интеллектуальной сети и ВИЭ, для опытного изучения режимов работы и снятия характеристик фотоэлектрических модулей. Лабораторный стенд предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемы источники энергии» у студентов кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы».
Произведены расчет и выбор основного фотоэлектрического и электрического оборудования лабораторного стенда. По расчетам оборудование удовлетворяет требованиям интеллектуальной системы электроснабжения загородного дома.
Разработана электрическая схема лабораторного стенда с учетом всех требований проекта.
Определены токи коротких замыканий и максимальные рабочие токи возможные в ветвях схемы электрических соединений лабораторного стенда.
Выбрано коммутационное, измерительное и прочее вспомогательное оборудование, соединительные провода.
Произведен сметный расчет, по итогам которого составлена сводная смета затрат.
Осуществлена сборка лабораторного стенда в аудитории А104 учебного корпуса Политехнического института Сибирского федерального университета, расположенного по адресу ул. Ленина, д. 70.
Произведены пусконаладочные работы, заключающиеся в калибровке измерительных приборов, проверке эффективности работы системы охлаждения установок имитации инсоляции, программировании инвертора и контроллера.
