Внимание! Это ознакомительный вариант работы с системой, войдите или зарегистрируйтесь.
Размещение рекламы | Пользовательское соглашение | Тарифы |
  | О системе | Новости | Онлайн расчеты | Электролаборатория | Конференция | Работа | Вызов электрика | Автоэлектрики | Учебник | База данных | Магазин | Заказ | Источники | Сотрудничество | Контакты






Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики

 
Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 06.11.2012
Код ГРНТИ: 44.00.00
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Интеграция системы электроснабжения ГЕТ с автономными источниками энергии

Щуров Н.И., профессор каф. Электротехнических комплексов
Абрамов Е.Ю., аспирант кафедры ЭТК
ФГБОУ ВПО «НГТУ»

     Значительная экономия затрат на электроэнергию (ЭЭ) городского электрического транспорта (ГЭТ) может быть достигнута спрямлением суточных графиков нагрузки путем приме-нения инновационных технических решений с использованием преиму-ществ многоставочных тарифов.
     Как показывает мировой опыт, для потребителей, характеризующихся жесткой связью потребляемой мощности с суточным графиком работы, к которым относится ГЭТ, для спрямления графиков нагрузки наиболее целесообразным является повышение автоном-ности системы электроснабжения (СЭС). Помимо традиционных автоном-ных источников интерес представляют технологии накопителей энергии (НЭ) и возобновляемых источников (ВИЭ). [1, 2]
     На сегодня сформировались две наибо-лее перспективные технологии НЭ – литиевые аккумуляторы и высокоемкие конденсаторы, при этом разработчики стремятся синтезировать достоинства каждой в едином устройстве. Появились такие системы, как гибридные и псев-доконденсаторы, а также новейшая разработка – литий-ионные конденсаторы. [3]
     Среди ВИЭ одной из наиболее быстро-растущих отраслей в мировой экономике является солнечная энергетика. Тех-нологии фотоэлектрической генерации достигли значительного прогресса, при этом имеется нереализованный резерв по дальнейшему повышению КПД. Это означает снижение стоимости генерируемой ЭЭ – по мнению отраслевых ана-литиков и участников рынка, для систем на основе моно-, мультикристалличе-ских и тонкопленочных ФЭМ, сетевой паритет может быть достигнут в бли-жайшие 3-5 лет в Германии, Италии, Японии, Испании, нескольких регионах США и других регионах, а в дальнейшей перспективе можно ожидать появле-ния технологий, рентабельных даже без программ господдержки. [4]
     Прогресс в указанных направлениях означает совершенно новый уровень эффективности энергосистем и указыва-ет путь развития электроэнергетики будущего – рациональное использование традиционных сырьевых ресурсов с постепенным их замещением альтерна-тивными. При этом именно сегодня является важным создание технических решений для конкретных применений. Так для ГЭТ, с учетом тенденций его развития, требуется разработка СЭС на основе используемых мощностей, с их замещением рациональной долей мощностей фотоэлектрического источника энергии (ФЭИЭ). Предложенное концептуальное схемное решение тяговой СЭС ГЭТ для заряда бортовых НЭ автономных электроподвижных составов приведено на рисунке 1.



Рис 1 – Концептуальное решение системы тягового электроснабжения ГЭТ


     Из-за неравномерности генерируемой фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) энергии предусмотрен буферный НЭ, при этом питание нагрузки обеспечивается параллельной и раздельной ра-ботой источников. Интеграция ФЭП с НЭ реализуется на уровне единичных энергоблоков с использованием узлов силовой и микропроцессорной электро-ники. Для выравнивания степени заряженности единичных НЭ наиболее про-стым и надежным с точки зрения схемотехнического исполнения является па-раллельный заряд (каждый НЭ заряжается от индивидуального зарядного уст-ройства). Принципиальным отличием такого решения от традиционного мо-дульного построения является то, что единичные ФЭП не соединены между собой в единую электрическую цепь и работают независимо, что упрощает экс-плуатацию. Вместе с тем, такая концепция предусматривает возможность нара-щивание энергоемкости НЭ и мощности ФЭИЭ. Таким образом, на основе от-носительно маломощных первичных источников энергии можно создавать мощные энергоемкие СЭС.
     Возможны два варианта управляемого распределения мощности между тяговой подстанцией (ТП) и ФЭИЭ: регули-рование напряжения ФЭИЭ и совместное регулирование напряжения ФЭИЭ и ТП. Основной недостаток первого варианта заключается в нестабилизирован-ном уровне итогового напряжения. Недостатки второго сводятся к дополни-тельным потерям на элементах импульсного преобразователя ЭК2 (2…8 %). Приемлемым можно считать только регулирование напряжения обоих источ-ников.
     При функционировании буферного НЭ в составе такой СЭС его заряд должен производиться в ночное время, при отсутствии потребления ЭЭ (самая низкая цена ЭЭ), а также при избы-точности энергии ФЭИЭ, а разряд при превышении нагрузкой уставки мощности. Наложив графики поступления энергии от ФЭИЭ и заряда НЭ в ночное время на характерный график мощности ТП ГЭТ, получена диа-грамма функционирования системы в целом, которая приведена на рисун-ке 2.



Рис 2 – Энергетическая диаграмма заряда БНЭ автономных ЭПС. Аппроксимированные с дис-кретностью 1 час: a – график заряда НЭ; b – характерный график нагрузки ТП ГЭТ; c –аппроксимированный с дискретностью 1 час характерный график среднесуточного поступления энер-гии от ФЭИЭ. Режимы: 1 – заряд НЭ от ТП; 2 – разряд НЭ энергией ТП; 3 – питание нагрузки от ФЭ-ИЭ; 4 – заряд НЭ от ФЭИЭ; 5 – разряд НЭ энергией ФЭИЭ; 6 – избыток энергии ФЭ-ИЭ


     Результат в наглядном виде отобража-ет режимы работы энергосистемы. Вырабатываемая ФЭИЭ энергия использу-ется для срезания пиковых нагрузок, а при ее недостаточности используется энергия буфера, который заряжается в ночное время при низкой цене ЭЭ. Вместе с тем, в том же буфере аккумулируется избыточная энергия ФЭИЭ, использование которой более целесообразно в период пиковой нагрузки, а не в период ее генерации по причине преследуемой цели (спрямление графика нагрузки).
     Необходимая емкость буферного НЭ и мощность ФЭП определяется технико-экономическим обоснованием, учи-тывая, с одной стороны, стоимость комплекта НЭ и ФЭП, с другой стороны, обеспечиваемый положительный эффект. Последний сводится к ограниче-нию предельного значения потребляемой от ТП мощности, поскольку это влияет на:
     - снижение затрат на оплату ЭЭ за счет использования дифференцированных по времени суток тарифов;
     - снижение требуемой мощности агрегатов ТП и, соответственно, на повышение коэффициента использования установ-ленной мощности ТП.
     В результате, вся тяговая СЭС будет работать в более благоприятной мощностной области, что положительно скажется на ее надежности, безаварийности и безотказности.
     Предложенная концепция построения СЭС позволит решать задачи рационального использования энергоресур-сов с частичным их замещением гелиоэнергетическими при планировании новых и модернизации используемых систем ГЭТ, широко использовать преимущества высокотехнологичного автономного электротранспорта, а в итоге существенно улучшить показатели транспортной энергетики и пере-возочного процесса в целом. Решение также может быть распространено на другие типы энергосистем.

Литература

     1. Кобелев, А. В. Повышение эффек-тивности систем электроснабжения с использованием возобновляемых источ-ников энергии [Текст]: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.09.03 – Тамбов, 2004. – 145 .
     2. Rufer, A. A Supercapacitor-Based En-ergy-Storage Substation for Voltage-Compensation in Weak Transportation Net-works [Текст] / A. Rufer, D. Hotellier, P. Barrade; содержание доклада на конфе-ренции IEEE «Энергетические технологии», Италия, Болонья 2003.
     3. Знаменский А. Системы накопления энергии в большой энергетике [Электрон. ресурс]: содержание доклада на семинаре «Современные технологии и направления инновационного разви-тия в электроэнергетике». 02.09.2011. Режим доступа: http://inn-m.ru/uploads/energy%20storage_aaz.pdf – Загл. с экрана
     4. Macwilliams, K. Towards grid parity: ad-vances in c-Si PV manufacturing technology [Электрон. ресурс] / K. Macwilliams, J. Shu, A. Moretto [и др.]. Режим доступа:http://pennenergy.com/index/power/display/6451454559/articles/Photov oltaics-World/volume-20100/issue-2/features/towards-grid_parity.html – Загл. с экрана


Библиографическая ссылка на статью:
Щуров Н.И., Абрамов Е.Ю. Интеграция системы электроснабжения ГЕТ с автономными источниками энергии // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2012.–URL: https://online-electric.ru/articles.php?id=52 (Дата обращения: 17.10.2017)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: https://online-electric.ru.








Дистанционые курсы
Повышение квалификации по программе БС-6 "Безопасность строительства и качество устройства электрических сетей и линий связи" (удостоверение гос. образца)
www.online-electric.ru

Профессиональная переподготовка
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки по программе «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем электроснабжения»
www.online-electric.ru

SaaS, Облачные вычисления, программа расчета, пример расчета, Электроснабжение загородного дома, промышленных предприятий, электроснабжение дома, коттеджа, квартиры, электроснабжение зданий, цеха, города, микрорайона. Проект электроснабжения, электрификация, электрофикация, система электроснабжения, схемы электроснабжения, учебник по электроснабжению, договор электроснабжения, расчет электроснабжения, надежность электроснабжения, категории электроснабжения, промышленное электроснабжение, электрификация сельского хозяйства, проектирование электроснабжения онлайн!
Побелитель Конкурса Электросайт года            
© ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК: Онлайн расчеты электрических систем Online-electric.ru, 2008-2017
© А.Н. Алюнов, 2008-2017 Свидетельство №16066 от 23.08.2010 года