📄Работа №217793
Тема: Повышение энергоэффективности системы электроснабжения собственных нужд ПС 500кВ «Хехцир-2»
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Электроснабжение
Объем:
81 листов
Год:
2025
Просмотров:
2
5800
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 3
1 Оценка возможности внедрения альтернативного источника питания
собственных нужд на ПС Хехцир-2 6
1.1 Анализ перспективности применения альтернативных источников
энергии на энергообъектах Дальневосточного региона 6
1.2 Особенности внедрения альтернативного источника питания на ПС
Хехцир-2. Применение бесперебойного альтернативного источника питания 8
1.3 Сравнительный анализ существующих моделей солнечных электростанций и выбор альтернативного источника питания ЩПТ СН .. 21
2 Разработка проекта альтернативного источника энергии для ЩПТ СН ПС
Хехцир-2 33
2.1 Оценка эффективности использования альтернативного источника
питания на ПС Хехцир-2 33
2.2 Выбор солнечных панелей 38
2.3 Аккумуляторные батареи - как источник резервирования 47
2.4 Выбор контроллера заряда-разряда 57
3 Построение и анализ финансовой модели проекта с целью определения его
экономической эффективности 64
Заключение 74
Список используемой литературы и используемых источников 76
1 Оценка возможности внедрения альтернативного источника питания
собственных нужд на ПС Хехцир-2 6
1.1 Анализ перспективности применения альтернативных источников
энергии на энергообъектах Дальневосточного региона 6
1.2 Особенности внедрения альтернативного источника питания на ПС
Хехцир-2. Применение бесперебойного альтернативного источника питания 8
1.3 Сравнительный анализ существующих моделей солнечных электростанций и выбор альтернативного источника питания ЩПТ СН .. 21
2 Разработка проекта альтернативного источника энергии для ЩПТ СН ПС
Хехцир-2 33
2.1 Оценка эффективности использования альтернативного источника
питания на ПС Хехцир-2 33
2.2 Выбор солнечных панелей 38
2.3 Аккумуляторные батареи - как источник резервирования 47
2.4 Выбор контроллера заряда-разряда 57
3 Построение и анализ финансовой модели проекта с целью определения его
экономической эффективности 64
Заключение 74
Список используемой литературы и используемых источников 76
📖 Аннотация
В данной магистерской диссертации исследуется возможность повышения энергоэффективности системы электроснабжения собственных нужд подстанции 500 кВ «Хехцир-2» за счет интеграции возобновляемых источников энергии. Актуальность работы обусловлена общемировой тенденцией к ресурсосбережению в электроэнергетике и необходимостью поиска экономически целесообразных решений для удаленных регионов, таких как Дальний Восток России. Основным результатом исследования является обоснование технико-экономической целесообразности применения солнечной генерации в качестве резервного источника для щита постоянного тока собственных нужд данной подстанции. Установлено, что климатические условия Хабаровского края с высокой инсоляцией и наличием свободных площадей создают благоприятные предпосылки для внедрения фотоэлектрических установок, в то время как использование ветрогенерации признано нецелесообразным. В работе выполнен анализ энергопотребления, оценка доступных площадей, произведен выбор конкретного оборудования — солнечных панелей, аккумуляторных батарей и контроллера заряда. Научная значимость заключается в разработке методики оценки применимости ВИЭ для ответственных энергообъектов с учетом требований надежности, а практическая — в создании конкретного проекта, демонстрирующего потенциал снижения эксплуатационных затрат. Теоретической основой послужили работы таких авторов, как Акифьева А.А., рассматривающая актуальность ВИЭ в России, Гладковский Г.К., анализирующий проекты энергоэффективных подстанций, Батырь А., изучающий эволюцию фотоэлектрических технологий, и Зорин В.В., посвятивший свои труды вопросам надежности систем электроснабжения.
📖 Введение
Проблема повышения эффективности существующих
электроэнергетических систем является весьма актуальной как в России, так и за рубежом. [18]
Основные принципы энергоэффективности в условиях, когда количество потребляемой электроэнергии растет с каждым годом по причине увеличения потребления в быту и на предприятиях, заложены в ресурсосбережении. [9]
Для решения проблемы энергоэффективности объектов электроэнергетики перспективно применение альтернативных источников энергии, которые становятся всё более конкурентоспособными относительно традиционных способов производства электроэнергии.
Внедрение альтернативных источников электроэнергии на крупных энергообъектах осложняется выполнением требований по надежности работы существующих энергосистем и по соблюдению качества электроэнергии, выдающейся в сеть. Основными причинами указанной проблемы являются неравномерная выработка электроэнергии в течение дня альтернативными источниками, а также сезонность их работы, что недопустимо на объектах повышенной важности.
С учетом выявленных тенденций и проблем целесообразно рассмотреть возможность применения альтернативного источника энергии для менее крупного и менее ответственного объекта, например, для внедрения такого источника в качестве резерва в систему собственных нужд крупной подстанции.
В рамках данной выпускной квалификационной работы исследуем перспективы применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на энергообъектах Дальнего востока и оценим возможность внедрения альтернативного источника энергии (АИЭ) на нужды подстанции ПС 500 кВ Хехцир-2, находящейся в Хабаровском крае Дальневосточного федерального округа (Дальний Восток) в системе объединенной энергетической системы (ОЭС) Востока.
Суммарная установленная мощность генерирующих электроустановок в Хабаровском крае в 2022 году оценивалась в 10 МВт, что составляло примерно 0,2% в общей энергосистеме Дальневосточного региона. К 2026 году для обеспечения электроснабжением новых территорий опережающего развития установленная мощность генерирующих установок достигнет уровня 20 МВт [10].
Проведенные исследования экономической эффективности на Дальнем востоке показывают, что в данный момент времени, в современных рыночных условиях, строительство новых тепловых электростанций (ТЭС), функционирующих на традиционных источниках энергии (уголь, газ, мазут), является экономически невыгодным и нерентабельным. Ввиду удаленности энергорегиона, тарифы на электроэнергию находятся на максимальных уровнях по стране.
Снижение зависимости от традиционных источников энергии может привести к сокращению поставок топлива на 15-70% (в зависимости от района) [10], что позитивно скажется на энергоэффективности и экологии региона. В перспективе это высвободит часть средств как для бюджета региона, так и для модернизации существующих подстанций и внедрения новых технологий на них [15] [24].
ПС Хехцир-2, рассматриваемая в данной магистерской диссертации, является одним из ключевых энергоузлов Хабаровского края, обеспечивает прием питания от генерирующих энергообъектов Амурской области и предназначена для создания межсистемной связи между Хабаровской и Приморской энергосистемами.
Рассматриваемая подстанция возникла ввиду переустройства подстанции ПС 220 кВ Хехцир в 2015 году с сохранением большой части нагрузки по транзиту и перетоку мощностей [21].
По нашему мнению, интеграция возобновляемого источника энергии в качестве резервной системы питания собственных нужд (СН) ПС 500 кВ Хехцир-2, приведет к снижению потребления электроэнергии на собственные нужды подстанции, а также, при обеспечении надежной работы системы электроснабжения с альтернативным источником энергии, создаст основания для широкого внедрение аналогичных технологий на других энергообъектах, что будет способствовать снижению энергодефицита в регионе в целом.
Актуальность исследования, указанного в данной магистерской работе, определяется необходимостью повышения энергоэффективности системы СН ПС 500 кВ Хехцир-2, заключающейся в снижении затрат электроэнергии на собственные нужды ПС 500 кВ Хехцир-2 и повышении надежности работы систем электроснабжения с альтернативными источниками энергии.
Цель исследования - повышение энергоэффективности системы собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2 за счет внедрения альтернативного источника питания в систему электроснабжения СН.
Задачи исследования:
- оценка возможности внедрения альтернативного источника питания собственных нужд на ПС Хехцир-2;
- проектирование альтернативного источника питания собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2;
- оценка экономической и экологической эффективности проекта.
Объектом исследования является система электроснабжения собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2.
Предмет исследования - характеристики системы электроснабжения собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2 с альтернативным источником питания в качестве резервного.
электроэнергетических систем является весьма актуальной как в России, так и за рубежом. [18]
Основные принципы энергоэффективности в условиях, когда количество потребляемой электроэнергии растет с каждым годом по причине увеличения потребления в быту и на предприятиях, заложены в ресурсосбережении. [9]
Для решения проблемы энергоэффективности объектов электроэнергетики перспективно применение альтернативных источников энергии, которые становятся всё более конкурентоспособными относительно традиционных способов производства электроэнергии.
Внедрение альтернативных источников электроэнергии на крупных энергообъектах осложняется выполнением требований по надежности работы существующих энергосистем и по соблюдению качества электроэнергии, выдающейся в сеть. Основными причинами указанной проблемы являются неравномерная выработка электроэнергии в течение дня альтернативными источниками, а также сезонность их работы, что недопустимо на объектах повышенной важности.
С учетом выявленных тенденций и проблем целесообразно рассмотреть возможность применения альтернативного источника энергии для менее крупного и менее ответственного объекта, например, для внедрения такого источника в качестве резерва в систему собственных нужд крупной подстанции.
В рамках данной выпускной квалификационной работы исследуем перспективы применения возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на энергообъектах Дальнего востока и оценим возможность внедрения альтернативного источника энергии (АИЭ) на нужды подстанции ПС 500 кВ Хехцир-2, находящейся в Хабаровском крае Дальневосточного федерального округа (Дальний Восток) в системе объединенной энергетической системы (ОЭС) Востока.
Суммарная установленная мощность генерирующих электроустановок в Хабаровском крае в 2022 году оценивалась в 10 МВт, что составляло примерно 0,2% в общей энергосистеме Дальневосточного региона. К 2026 году для обеспечения электроснабжением новых территорий опережающего развития установленная мощность генерирующих установок достигнет уровня 20 МВт [10].
Проведенные исследования экономической эффективности на Дальнем востоке показывают, что в данный момент времени, в современных рыночных условиях, строительство новых тепловых электростанций (ТЭС), функционирующих на традиционных источниках энергии (уголь, газ, мазут), является экономически невыгодным и нерентабельным. Ввиду удаленности энергорегиона, тарифы на электроэнергию находятся на максимальных уровнях по стране.
Снижение зависимости от традиционных источников энергии может привести к сокращению поставок топлива на 15-70% (в зависимости от района) [10], что позитивно скажется на энергоэффективности и экологии региона. В перспективе это высвободит часть средств как для бюджета региона, так и для модернизации существующих подстанций и внедрения новых технологий на них [15] [24].
ПС Хехцир-2, рассматриваемая в данной магистерской диссертации, является одним из ключевых энергоузлов Хабаровского края, обеспечивает прием питания от генерирующих энергообъектов Амурской области и предназначена для создания межсистемной связи между Хабаровской и Приморской энергосистемами.
Рассматриваемая подстанция возникла ввиду переустройства подстанции ПС 220 кВ Хехцир в 2015 году с сохранением большой части нагрузки по транзиту и перетоку мощностей [21].
По нашему мнению, интеграция возобновляемого источника энергии в качестве резервной системы питания собственных нужд (СН) ПС 500 кВ Хехцир-2, приведет к снижению потребления электроэнергии на собственные нужды подстанции, а также, при обеспечении надежной работы системы электроснабжения с альтернативным источником энергии, создаст основания для широкого внедрение аналогичных технологий на других энергообъектах, что будет способствовать снижению энергодефицита в регионе в целом.
Актуальность исследования, указанного в данной магистерской работе, определяется необходимостью повышения энергоэффективности системы СН ПС 500 кВ Хехцир-2, заключающейся в снижении затрат электроэнергии на собственные нужды ПС 500 кВ Хехцир-2 и повышении надежности работы систем электроснабжения с альтернативными источниками энергии.
Цель исследования - повышение энергоэффективности системы собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2 за счет внедрения альтернативного источника питания в систему электроснабжения СН.
Задачи исследования:
- оценка возможности внедрения альтернативного источника питания собственных нужд на ПС Хехцир-2;
- проектирование альтернативного источника питания собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2;
- оценка экономической и экологической эффективности проекта.
Объектом исследования является система электроснабжения собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2.
Предмет исследования - характеристики системы электроснабжения собственных нужд ПС 500 кВ Хехцир-2 с альтернативным источником питания в качестве резервного.
✅ Заключение
В данной магистерской диссертации проведено исследование возможности внедрения альтернативного источника энергии для щита собственных нужд постоянного тока ПС Хехцир-2, расположенной в Хабаровском районе территории Дальнего Востока, в рамках которого собраны и систематизированы статистически данные по использованию альтернативных источников в Хабаровском крае, а также проведен анализ информационных сведений по внедрению ВИЭ на действующих энергообъектах. Обосновано, что несмотря на удаленность Хабаровского края от Западной и центральной частей России, внедрение альтернативных источников энергии может быть не только актуальным, но и экономически выгодным за счет снижения ставки тарифа.
Поскольку Хабаровский край отличается достаточно хорошей инсоляцией, то здесь имеются приемлемые условия для установки и внедрения солнечных источников энергии ввиду больших свободных пространств. В зимнее время на рассматриваемой территории наблюдается высокий покров снега и ясная погода, что также позитивно сказывается на выработке солнечной энергии. В то же время внедрение ветряного источника энергии на ПС Хехцир-2 может быть нецелесообразным, так как порывы ветра и дороговизна установки могут не оправдать капиталовложений.
Произведен анализ потребления электроэнергии ЩПТ СН, показавший, что потребляемая пиковая мощность составляет 160813 кВт*ч.
Выполнена оценка свободных площадей для установки на ПС Хехцир-2 солнечных панелей, в ходе которой определено, что на рассматриваемом объекте имеется возможность установки 144 солнечных панелей.
Для проектируемой солнечной электростанции предложено использовать солнечные панели SilaSolar 580/725 Вт TopCON Bifacial, собранных в три стринга по 48 панелей. Данные солнечные панели обладают высокой эффективностью за счет двухстороннего поглощения солнечной 74
энергии. При их правильной установке электроэнергия будет вырабатываться с обеих сторон, что увеличивает общую генерацию электричества. Среднегодовая выработка электроэнергии от солнечных панелей в условиях Хабаровского края равна 384,40 кВт*ч/сутки. Суммарная выработка электроэнергии за год составляет 140229,41 кВт*ч.
Для обеспечения бесперебойного питания ЩПТ СН подстанции 500 кВ «Хехцир-2» подобрано необходимое количество АКБ гелиевого типа SunStonePower MLG12-100, предназначенных для резервирования солнечного источника питания. В частности, принято решение использовать три системы АКБ, включенных между собой параллельно и состоящих из четырёх аккумуляторов мощностью 100 А*ч, соединенных между собой последовательно. Для контроля заряда резервного аккумуляторного источника питания обосновано применение контроллера заряда типа MPPT iCharger-MPPT-10048. Данная система для альтернативного источника энергии для щита ЩПТ СН вырабатывает электроэнергию напрямую от фотоэлектрических элементов и не имеет преобразователей тока из переменного в постоянный, поэтому функционирование щита ЩПТ СН при применении ВИЭ является энергоэффективным.
Капиталовложения в проект по внедрению ВИЭ составляют 3534,95 тыс.руб. Годовые эксплуатационные издержки равны 296,73 тыс.руб./год. Количество электроэнергии, вырабатываемой проектируемой солнечной электростанцией, равно 794228,15 кВт-ч. Доход от снижения потребляемой электроэнергии в течение года составляет 6623,86 тыс. руб. Расчётный срок окупаемости проекта составляет один год, что позволяет сделать вывод о том, что внедрение альтернативного источника энергии для ЩПТ СН ПС Хехцир - 2 является экономически целесообразным.
Таким образом, все поставленные задачи, заключающиеся в снижении затрат электроэнергии на собственные нужды ПС 500 кВ Хехцир-2 и в обеспечении надежной работы альтернативного источника энергии, можно считать решенными и цель работы достигнутой.
Поскольку Хабаровский край отличается достаточно хорошей инсоляцией, то здесь имеются приемлемые условия для установки и внедрения солнечных источников энергии ввиду больших свободных пространств. В зимнее время на рассматриваемой территории наблюдается высокий покров снега и ясная погода, что также позитивно сказывается на выработке солнечной энергии. В то же время внедрение ветряного источника энергии на ПС Хехцир-2 может быть нецелесообразным, так как порывы ветра и дороговизна установки могут не оправдать капиталовложений.
Произведен анализ потребления электроэнергии ЩПТ СН, показавший, что потребляемая пиковая мощность составляет 160813 кВт*ч.
Выполнена оценка свободных площадей для установки на ПС Хехцир-2 солнечных панелей, в ходе которой определено, что на рассматриваемом объекте имеется возможность установки 144 солнечных панелей.
Для проектируемой солнечной электростанции предложено использовать солнечные панели SilaSolar 580/725 Вт TopCON Bifacial, собранных в три стринга по 48 панелей. Данные солнечные панели обладают высокой эффективностью за счет двухстороннего поглощения солнечной 74
энергии. При их правильной установке электроэнергия будет вырабатываться с обеих сторон, что увеличивает общую генерацию электричества. Среднегодовая выработка электроэнергии от солнечных панелей в условиях Хабаровского края равна 384,40 кВт*ч/сутки. Суммарная выработка электроэнергии за год составляет 140229,41 кВт*ч.
Для обеспечения бесперебойного питания ЩПТ СН подстанции 500 кВ «Хехцир-2» подобрано необходимое количество АКБ гелиевого типа SunStonePower MLG12-100, предназначенных для резервирования солнечного источника питания. В частности, принято решение использовать три системы АКБ, включенных между собой параллельно и состоящих из четырёх аккумуляторов мощностью 100 А*ч, соединенных между собой последовательно. Для контроля заряда резервного аккумуляторного источника питания обосновано применение контроллера заряда типа MPPT iCharger-MPPT-10048. Данная система для альтернативного источника энергии для щита ЩПТ СН вырабатывает электроэнергию напрямую от фотоэлектрических элементов и не имеет преобразователей тока из переменного в постоянный, поэтому функционирование щита ЩПТ СН при применении ВИЭ является энергоэффективным.
Капиталовложения в проект по внедрению ВИЭ составляют 3534,95 тыс.руб. Годовые эксплуатационные издержки равны 296,73 тыс.руб./год. Количество электроэнергии, вырабатываемой проектируемой солнечной электростанцией, равно 794228,15 кВт-ч. Доход от снижения потребляемой электроэнергии в течение года составляет 6623,86 тыс. руб. Расчётный срок окупаемости проекта составляет один год, что позволяет сделать вывод о том, что внедрение альтернативного источника энергии для ЩПТ СН ПС Хехцир - 2 является экономически целесообразным.
Таким образом, все поставленные задачи, заключающиеся в снижении затрат электроэнергии на собственные нужды ПС 500 кВ Хехцир-2 и в обеспечении надежной работы альтернативного источника энергии, можно считать решенными и цель работы достигнутой.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.