Повышение энергетической эффективности автономных фотоэлектрических станций

Введение 9
1. Анализ основных компонентов автономной фотоэлектрической станции 13
1.1. Фотоэлемент 13
1.2. Инверторы для фотоэлектрических станций 15
1.3. Аккумуляторные батареи 16
1.4. Анализ видов контроллеров солнечной батареи 17
1.4.1. Контроллеры с широтно-импульсной модуляцией тока заряда 18
1.4.2. Контроллер со слежением за точкой максимальной мощности 19
1.4.3. Метод постоянного напряжения (Constant voltage) 20
1.4.4. Метод тока короткого замыкания (Short current) 21
1.4.5. Метод нечеткой логики (Fuzzy logic) 21
1.4.6. Температурный метод 23
1.4.7. Метод постепенно возрастающей проводимости (Incremental conductance) ..24
1.4.8. Метод напряжения холостого хода (Open voltage) 25
1.4.9. Метод случайных возмущений (Perturb and observe) 25
2. Математические модели компонентов автономной фотоэлектрической станции 27
2.1. Модель потребителя электрической энергии 27
2.2. Модель солнечной батареи 31
2.3. Модель солнечной инсоляции 35
2.4. Модель понижающего преобразователя напряжения 37
3. Выбор и моделирование элементов автономной фотоэлектрической станции 40
3.1. Модель электрической нагрузки 40
3.2. Модель солнечной батареи 42
3.3. Модель поступления солнечной радиации 48
3.4. Выбор инвертора 52
3.5. Модель аккумуляторных батарей 53
3.6. Выбор дизель-генератора 54
3.7. Модель понижающего преобразователя напряжения 55
3.8. Модель контроллера 58
3.8.1. Модель метода случайных возмущений 60
3.8.2. Модель метода напряжения холостого хода 63
3.8.3. Модель метода постоянного напряжения 64
3.9. Анализ энергетических характеристик автономной фотоэлектрической станции65
3.10. Заключение по разделу 66
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
5.1. Инициация научшго исследoвания 66
5.2. SWOT-анализ 67
5.3. Календарный план проекта 68
5.4. Расчет затрат 70
5.5. Технико-экономическое обоснование целесообразности построения солнцедизельной электростанции 73
5.6. Смета затрат проекта 75
Купить

Реферат
Выпускная квалификационная работа 107 с., 21 таблица, 55 рисунков, 18 источников, 1 приложение.
Ключевые слова: Автономная фотоэлектрическая станция, компоненты, энергия солнца, солнечная батарея преобразователь, контроллер, электрическая энергия, оптимизация.
Объектом исследования является жилой загородный дом, удаленный от г. Новосибирска, без централизованного электроснабжения.
Цель работы - разработка методики повышения энергетической эффективности автономных фотоэлектрических станций путем выбора оптимального типа контроллера поиска точки максимальной мощности.
В ходе исследования был проведен анализ компонентов автономной фотоэлектрической станции, построена математическая и компьютерная модели, также произведен анализ алгоритмов контроллеров отбора точки максимальной мощности.
В результате исследования была построена модель автономной фотоэлектрической станции, благодаря которой была разработана наглядная методика выбора контроллера, учитывая различные погодные условия.
Область применения: в малой энергетике для районов России с отсутствующим централизованным электроснабжением.
В разделе финансовый менеджмент представлены затраты на проектирование автономной фотоэлектрической станции, которые говорят о выгодности и целесообразности проекта.
Очевидно, с каждым днем данный вид энергетики все более актуален, вне зависимости от региона. Это позволит эффективно использовать потенциал солнечной энергетики, не нанося вред окружающей среде и не зависеть от централизованных систем электроснабжения.

Введение
Из-за нехватки ископаемого топлива и ростом спроса обеспечения энергией, появилась необходимость использования возобновляемых источников энергии. Учитывая простоту, доступность и огромный потенциал, солнечная энергетика является одной из самых основных направлений возобновляемой энергетики, которая в состоянии удовлетворить увеличение спроса на энергию.
Сегодня фотоэлектрические системы становятся все более и более популярными благодаря увеличению спроса на электроэнергию и в тоже время имеют минимальное загрязнение окружающей среды. Солнечная энергия, является бесплатной и практически находится в изобилии в большинстве стран мира. Энергия, которую Земля получает от Солнца настолько огромна и настолько мощна, что полная потребляемая энергия всего мира эквивалентна излучаемой энергии солнца в течение получаса. Солнце является чистым и возобновляемым источником энергии, который не производит никаких вредных газов, ни токсичных отходов в результате ее использования
К сожалению, у данной системы есть недостатки:
• Низкий КПД выработки электроэнергии (9-16%);
• Зависимость от погодных условий (уровень инсоляции и температуры).
Солнечная электростанция не работает ночью и недостаточно
эффективно работает в утренних и вечерних сумерках. При этом пик электропотребления приходится именно на вечерние часы. Кроме того, мощность электростанции может резко и неожиданно колебаться из-за смены погоды.
Существует два вида фотоэлектрических станций: сетевые и автономные. Первые обеспечивают электроэнергией как от возобновляемых источников энергии, так и от сети. Такая возможность позволяет расположить системы различной мощности не только в отдаленных районах, но и в городах, коттеджных поселках. И в данном случае приходится платить за электроэнергию, что является основной причиной выбора типа фотоэлектрической станции.
Автономные системы используются там, где нет сетей
централизованного электроснабжения. Для обеспечения энергией в темное время суток или в периоды без яркого солнечного света необходима аккумуляторная батарея. Автономные фотоэлектрические системы часто используются для электроснабжения отдельных домов. Малые системы позволяют питать базовую нагрузку (освещение и иногда телевизор или радио), более мощные системы могут также питать водяной насос, радиостанцию, холодильник, электроинструмент и т.п. Такая система состоит из солнечной панели, контроллера, аккумуляторной батареи, кабелей, электрической нагрузки и поддерживающей структуры. Основное преимущество заключается в независимости от сетей электроснабжения и соответственно, платы за электроэнергию.


Купить