Разработка автономной комплексной энергетической системы для
энергообеспечения удаленных крестьянских фермерских хозяйств как
альтернатива централизованного электроснабжения в зоне
ответственности ПАО «Якутскэнерго»
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 10
1 СРАВНЕНИЕ ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ И ОТЕЧЕСТВЕННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 11
2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 23
2.1 Оценка солнечного и ветрового потенциалов 23
2.2 Разработка структурной схемы 28
3 РАСЧЕТ НАГРУЗКИ 32
4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 36
5 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 39
5.1 Выбор инверторов 39
5.2 Выбор аккумуляторных батарей 41
5.3 Выбор солнечных панелей 46
5.4 Выбор ветроэнергетической установки 50
6 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 57
6.1 Определение количества электрооборудования 57
6.2 Капитальные затраты 63
6.3 Заработная плата электромонтера 67
6.4 Затраты на обслуживание дизель - генератора 71
6.5 Годовой экономический эффект 72
6.6 Результаты технико - экономического анализа 73
7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 75
7.1 Краткое описание рассматриваемого объекта 75
7.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов 75
7.3 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и
трудового процесса 76
7.4 Охрана труда 77
7.5 Производственная санитария 79
7.6 Противопожарная и взрывобезопасность 82
7.7 Экологическая безопасность 83
7.8 Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 86
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 89
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 90
ПРИЛОЖЕНИЕ В 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 92
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 94
ПРИЛОЖЕНИЕ Ё 95
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 96
ПРИЛОЖЕНИЕ З 97
ПРИЛОЖЕНИЕ И 98
В настоящее время более 700 крестьянских фермерских хозяйств (далее- КФХ) в Якутии остаются без централизованного энергообеспечения. В тоже время Якутия обладает значительным потенциалом возобновляемых энергоисточников - в первую очередь ветровым потенциалом. Используемая на сегодняшний день система энергообеспечения, реализуемая на основе дизельных электростанций полностью изжила себя, вследствие низкой экономической эффективности.
Поэтому проектирование автономных возобновляемых источников энергии в удаленных районах Якутии является на сегодняшний день весьма актуальной задачей. Решению которой и посвящена данная выпускная квалификационная работа.
Целью настоящей работы является проектирование комплексной энергетической системы для энергообеспечения КФХ, а задачами являются следующие:
- произвести сравнение передовых технологий в части использования возобновляемых источников энергии;
- проанализировать имеющийся потенциал возобновляемых источников энергии в Мирнинском районе Якутии;
- произвести расчет электрических нагрузок типичного КФХ;
- разработать структурную и принципиальную схему возобновляемых источников энергии, а также выбрать для нее оборудование;
- произвести технико - экономическое обоснование проекта.
Объектом исследования является комплексная энергетическая система для энергообеспечения КФХ, а предметом - комплекс технических, организационных и экономических мероприятий, связанных с проектированием объекта настоящего исследования.
Практическая значимость работы заключается в возможности использования ее результатов на практике для энергообеспечения КФХ в Мирнинском районе Якутии.
В настоящее время сельское хозяйство Якутии в основном развивается за счет КФХ, но этот рост сдерживает неразвитая электросетевое хозяйство, поэтому развитие альтернативных источников энергоснабжение очень актуально на сегодняшний день.
Проанализировав инженерные решения по проектированию автономных источников энергии, с учетом того, что энергоснабжение должно быть надежным и равномерным, была разработана автономная комплексная система энергоснабжения мощностью 10 кВт, состоящий из солнечных модулей, ветрогенераторов, аккумуляторных батареи и преобразователя напряжения. Данный комплекс позволяет не загрязнять окружающую среду в процессе производства электроэнергии.
В процессе проектирования была определена установленная электрическая мощность типичного КФХ, а также ветровой и солнечный потенциал Мирнинского района республики Якутия. Это позволило определить номинальную мощность автономной комплексной энергетической системы, а также ее функциональную схему.
На основании сравнения передовых зарубежных и отечественных технологий и решений был выбран контроллер управления зарядом аккумуляторных батарей. Далее, на основании сравнительного анализа были отобраны все оставшиеся компоненты автономной энергетической системы - ветрогенератор, АКБ, солнечные модули, а также инвертор.
Была сформирована принципиальная электрическая схема установки и описана ее работа.
В заключительной части настоящего исследования была определена ее экономическая эффективность по сравнению с дизельной электрической станцией, при этом срок окупаемости составил 4, 65 года. Также рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности Таким образом, цель работы - достигнута, а ее задачи - решены.
