Тема: Оптимизация систем мониторинга установок на основе возобновляемых источников энергии

Актуальность. В последние годы заметно увеличение стоимости углеводородных энергоносителей, используемых для генерации электрической энергии на различных тепловых электростанциях. Кроме того, применение углеводородов для генерации электрической энергии негативно сказывается на выбросах в атмосферу углекислого газа и других загрязняющих веществ, опасных для человека и для окружающей среды. В связи с этим активно развивается сфера энергетики на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Это связано с относительной доступностью и отсутствием платы за ветер, солнце и прочие источники возобновляемой энергии. Возобновляемая энергетика применяется как для промышленных предприятий, сельского хозяйства, различных зданий, а также для сферы быта и жилищного строительства.
Традиционно получили заметное распространение, как источники электрической возобновляемой энергии, солнечные электростанции и ветровые электростанции. Масштаб таких электростанций может быть различным - от занимающих огромные площади и обеспечивающие генерацию порядка десятков-сотен мегаватт, до электростанций компактных размеров, для применения в частных домах, дачах, гаражах и т.д.
У электростанций на основе ВИЭ есть серьезный недостаток - относительно высокая стоимость оборудования, что в дальнейшем приводит к высокой стоимости получаемой электроэнергии. Кроме того, выработка электроэнергии на основе ВИЭ имеет нестационарный характер, который зависит от множества внешних и погодных факторов (время года, температура воздуха, интенсивность солнечной инсоляции, скорость ветра, сила ветра, направление ветра и др.). Прогнозирование различных факторов, влияющих на работу электростанций на основе ВИЭ не всегда успешно.
При этом существует опасность выхода из строя дорогостоящего оборудования таких электростанций в случае недопустимых условий эксплуатации, связанных с погодными явлениями, электрическими нагрузками и прочими факторами. Обеспечение безопасной и безаварийной эксплуатации электростанций на основе ВИЭ возможно с применением соответствующих систем мониторинга и безопасности, реализованных на современной элементной базе и учитывающих в алгоритмах возможные режимы функционирования энергетического оборудования.
В связи с вышеперечисленным является актуальным вопрос исследования и разработки оптимизированных систем мониторинга и безопасности энергетических установок на основе возобновляемых источников энергии.
Объектом исследования в данной работе являются энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии.
Предметом исследования в данной работе является система мониторинга и безопасности энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.
Цель работы - исследование и разработка различных вариантов системы мониторинга и безопасности для энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.
Задачи, требующие решения для достижения поставленной цели:
1. Анализ энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии.
2. Разработка системы мониторинга энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии.
3. Реализация системы мониторинга и безопасности энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии в рамках системы автоматизации здания.
4. Реализация универсальной системы мониторинга и безопасности энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии.
5. Изучение организационно-экономических вопросов.
6. Изучение вопросов безопасности жизнедеятельности.
...
Купить

В данной работе выполнено исследование и разработка различных вариантов системы мониторинга и безопасности для энергоустановок на основе возобновляемых источников энергии. Это позволит выбрать наиболее подходящую структуру и алгоритмическое обеспечение системы мониторинга и безопасности энергоустановок на основе ВИЭ под требования конкретного случая реализации.
Основные результаты работы заключаются в следующем:
1. Проанализированы энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии.
2. Разработана система мониторинга энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии (солнечные панели и ветровой генератор).
3. Рассмотрена реализация системы мониторинга и безопасности энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии в рамках существующей системы автоматизации здания.
4. Рассмотрена реализация универсальной системы мониторинга и безопасности энергоустановки на основе возобновляемых источников энергии.
5. Выполнена проработка организационно-экономических вопросов.
6. Выполнена проработка вопросов безопасности жизнедеятельности.
При разработке системы мониторинга и безопасности энергоустановки на основе ВИЭ предлагается измерять и контролировать токи, напряжения, температуру в определенных точках энергоустановки. Контроль токов и напряжений должен осуществляться на выходе солнечных панелей, на выходе ветрогенератора, в точке подключения к электрической сети, в точке подключения к потребителям, на аккумуляторной батарее. Контроль температур должен осуществляться в солнечных панелях, в ветрогенераторе, в инверторе, в зарядном устройстве, в аккумуляторной батарее. Также необходимо осуществлять контроль скорости вращения ветрогенератора. По полученным значениям от перечисленных датчиков система мониторинга и безопасности должна осуществлять формирование необходимых информационных сообщений о текущей ситуации. В случаях возникновения критических ситуаций система мониторинга и безопасности должна осуществлять соответствующее
информирование пользователя системы, а также необходимые отключения, которые могут быть предусмотрены в системе. Например, в случае перегрева солнечных панелей возможно включение вентилятора, который обеспечит охлаждение пространства между поверхностью солнечных панелей и поверхностью их установки.
В случае применения системы мониторинга и безопасности для
энергоустановок на основе ВИЭ, эксплуатируемых в рамках зданий, оснащенных системой автоматизации, возможна реализация системы на основе
специализированного оборудования для автоматизации зданий.
Для общего случая применения показана реализация системы мониторинга и безопасности с использованием доступного микроконтроллера АгйшпоМедаи других компонентов, обеспечивающих необходимый функционал системы.
В связи с этим можно утверждать, что все задачи, сформулированные в работе решены и цель работы достигнута.
Купить