Автономное электроснабжение: Автономное электроснабжение дома, дачи

Содержание

Автономное электроснабжение

Современный человек не представляет себе жизни без электричества. Телевидение, интернет, да и обычное освещение – неотъемлемая часть цивилизации. Именно поэтому крайне важно обеспечить бесперебойное электроснабжение дома. К счастью, сейчас длительное отключение электричества – вещь довольно редкая. Однако, стихийные бедствия порой преподносят неприятные сюрпризы, обесточивая целые районы, и ремонтные бригады не успевают быстро устранить неисправность. Подготовиться к таким обстоятельствам можно несколькими способами. Рассмотрим основные из них. 


Генераторы электроэнергии

Этот способ автономного снабжения электроэнергией подойдёт владельцам частных домов. Производимые промышленностью электрогенераторы работают на бензине, газе или дизельном топливе. Вырабатывают такие механизмы довольно значительное количество энергии, способное питать электроприборы высокой мощности.

Однако, в связи с высокой стоимостью энергоносителей, использование его весьма затратное и оправдано для исключительных случаев. Многочасовая работа такого прибора, только ради освещения, неоправданна. Да и использовать электрогенератор в квартирном доме очень затруднительно, ввиду высокого уровня шума и выхлопных газов. Для таких целей применяют другие методы.


Аккумуляторные батареи

Хотя аккумуляторы большой энергоемкости стоят дорого, дальнейшее их использование не связано с большими затратами. Впрочем, при монтаже такой системы необходимо учесть ряд факторов. Нужно помнить, что все электроприборы, в том числе и осветительные, рассчитаны на работу с переменным током. Аккумуляторные батареи же выдают постоянный ток. Решить эту проблему можно либо дополнительно используя электроприборы постоянного тока, либо применяя специальные инверторы.

Первый способ менее удобен, поскольку приходится монтировать дополнительную проводку и покупать светильники постоянного тока и напряжения 12 вольт. Второй способ проще, но не дешевле. Необходимо приобрести специальный прибор – инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный и повышающий напряжение с12 вольт от аккумулятора до стандартных 220.

Разумеется, приборы, потребляющие большое количество электроэнергии к аккумулятору не подключишь, так как это приведёт к быстрой его разрядке. Однако обеспечить достаточное освещение квартиры, зарядить телефон, планшет и подключить другие, не очень энергоёмкие приборы – вполне реально. В особенности применение светодиодных ламп существенно увеличивает продолжительность работы аккумуляторной батареи. Если в доме нет отдельной линии для освещения, то при переходе на резервное питание необходимо выключить все лишние электроприборы.

Заряжают такие батареи специальным зарядным устройством, таким же, которые применяют автомобилисты. Очень важно не забывать время от времени разряжать и заряжать аккумуляторы. Это повышает срок их службы, к тому же таким образом можно проверить их работоспособность.

При наличии электрогенератора, можно в процессе его работы подзаряжать батареи.


Солнечные батареи

Этот способ альтернативного энергоснабжения целесообразно применять только в регионах с достаточной освещённостью. Солнечные батареи можно устанавливать на крышах домов или на приусадебных участках с солнечной стороны. Её гораздо практичнее применять в поре с аккумуляторными батареями. Ночью, или при высокой облачности аккумулятор будет снабжать дом энергией, а в ясные дни солнечная батарея будет заряжать его.

Стоит учесть высокую стоимость солнечных батарей, и то, что они вырабатывают не так много энергии


Ветрогенераторы

В районах, подверженных частым и сильным ветрам, очень выгодно использовать ветрогенераторы. Поскольку ветер редко дует с одинаковой интенсивностью, для предотвращения скачков напряжения, его тоже необходимо оснастить аккумуляторной батареей.

Сегодня различные фирмы выпускают как большие ветрогенераторы, предназначенные для электроснабжения большого дома, так и портативные устройства для комфортного отдыха на природе.

Автономное электроснабжение

Автономное электроснабжение – полная независимость от системы центрального электроснабжения. Осуществляется на базе современного газопоршневого генератора мощностью от 1 до 25 кВт, блока автоматического выбора и запуска источника питания (электросеть, генератор, инверторно-аккумуляторная система), инверторно-аккумуляторной системы.

Система автономного электропитания дома состоит из газопоршневого генератора, работающего на сжиженном газе, инверторно-аккумуляторного блока, блока автоматического управления электропитанием.

Газопоршневой генератор —  установка на базе двигателя внутреннего сгорания, работающего на сжиженном газе,  и электрогенератора. Генератор, использующий теплоту выхлопных газов, масла и охлаждающей жидкости для отопления дома или работы чиллеров системы кондиционирования, называется когенератором. Для более полного использования мощности генератора, генератор работает не только для питания электрической нагрузки дома, но и заряжает аккумуляторы мощной инверторно-аккумуляторной системы.

Инверторно – аккумуляторная система

необходима для аккумуляции и выдачи вырабатываемой генератором избыточной мощности либо аккумуляции мощности электрической сети на случай выключения электричества. Для питания среднего дома достаточно инверторно-аккумуляторной системы с запасом мощности 9 кВт/часов и максимальной выдаваемой мощностью 8 кВт. При этом генератор может работать четыре часа в сутки, остальное время дом питается от запасенной аккумуляторами электроэнергии.

Электронный блок автоматического управления электропитанием – необходим для автоматического переключения на необходимый источник питания. Если есть напряжение в электросети, то дом питается от электросети и осуществляется зарядка аккумуляторов инверторно-аккумуляторного блока от сети.

При пропадании напряжения в сети блок анализирует зарядку аккумуляторов и в случае ее достаточности переключается на питание сети дома от аккумуляторов и инверторного блока, преобразующего напряжение аккумуляторов в напряжение 220V 50 Гц. Когда аккумуляторы разряжаются автоматически запускается газопоршневой генератор, который работает на питание дома и зарядку аккумуляторов инверторно-аккумуляторного блока.  После зарядки аккумуляторов дом переходит на питание от инверторной системы, генератор выключается. В случае появления электричества в сети, генератор также отключается, подзарядка аккумуляторов и питание дома производится от сети.

Автономное электроснабжение и отопление, проектирование и установка

  • Независимое электроснабжение

    Автономные солнечные электростанции

    Солнечные электростанции мощностью 5 -100 кВт на 220/380 В с Li-Ion аккумуляторами.


  • Экономия электроэнергии вашего дома и бизнеса

    Сетевые солнечные электростанции

    Проектирование и строительство под ключ сетевых энергосистем мощностью 3 кВт — 5 МВт.


  • Резервное электроснабжение

    Бесперебойное электроснабжение вашего дома

    Источники бесперебойного питания, оборудование, готовые комплекты, проектирование под ключ


  • Автономное отопление удалённых объектов

    Автономные модульные котельные

    Блочно — модульные котельные, контейнерное исполнение, оборудование, проектирование под ключ


  • Ветряные электростанции

    Ветрогенераторы

    Ветрогенераторы мощностью 10 — 60 кВт, проектирование под ключ


Не хотите платить за электричество и тепло? Хотите стать независимым от энергетических компаний? Тогда это к нам!


Проектирование и внедрение технологий с использованием возобновляемых источников энергии

Современные технологии, основанные на возобновляемых источниках энергии – умное решение проблемы обеспечения электричеством и теплом домов, дач, удалённых населённых пунктов, вахтовых посёлков, которые не имеют возможности быть подключёнными к энергетическим магистралям. Они предполагают внедрение солнечных электростанций, ветрогенераторов, котельных в контейнерном исполнении, тепловых насосов, солнечных коллекторов и водонагревателей в системы энергообеспечения в по всей России.

ООО «Группа Зелёные Технологии» использует «зелёные» технологии в создании энергосистем на основе оборудования, преобразующего солнечную, ветровую и геотермальную энергию в электричество и тепло, а это прежде всего автономность, независимость от традиционных источников энергии, растущих цен на энергоресурсы при оптимальном уровне финансовых вложений.

Мы предлагаем


Установку готовых решений и создание проектов любой сложности по отоплению, генерации солнечной электроэнергии, экономии энергии сети, для дома и бизнеса.


Проектирование и установка под ключ автономных электростанций для дома и коммерческого использования мощностью от 1,5 кВт до 100 кВт/ч и более, напряжением 220 В / 380 В на литевых Li-Ion аккумуляторах.


Проектирование и установка под ключ сетевых солнечных электростанций для дома мощностью от 3 кВт/ч, а так же масштабируемых систем любой мощности для коммерческого и промышленного применения


Проектирование и установка под ключ систем получения горячей воды с использованием излишков энергии солнечных электростанций, а так же на солнечных батареях и солнечных коллекторах


Проектирование и установка под ключ источников бесперебойного питания, увеличение выделенной электрической мощности


Проектирование и установка под ключ ветрогенераторных установок Российского производства для дома и коммерческого использования мощностью от 1 кВт до 60 кВт/ч, ветропарки от 100 кВт


Проектирование и установка под ключ котельных для жилых и не жилых помещений на тепловых насосах производства Японии, Финляндии, Германии


Проектирование и установка под ключ автономных модульных котельных в контейнерном исполнении на мощностью 25,0 кВт — 500,0 кВт для удалённых районов нашей страны


Проектирование и установка под ключ систем экономии топлива дизельных электростанций



Наши услуги

Специализируемся на услугах для частного и бизнес сектора. Подробнее можно узнать связавшись с нами по почте или телефону. Проконсультируем, ответим на вопросы и подготовим индивидуальное предложение.

Разработка проектов

Проект — это ваше техзадание, по которому мы осуществляем расчёт и подбор оборудования для оптимального решения задачи с минимальными инвестициями и максимальной эффективностью.

Каталог оборудования

Мы работаем с лучшими мировыми производителями оборудования, используемое в проектах по созданию систем электро- и теплообеспечения в частном и коммерческом секторе.

Монтаж и настройка

Мы утвердили проект, подобрали оборудование, осталось произвести его монтаж и наладку. Наши инженеры и монтажники выезжают на объект, устанавливают и настраивают оборудование.

Есть вопросы?
Есть идеи и вопросы, не знаете с чего начать? Закажите звонок — мы поможем.
Мы поймём вашу задачу, предложим лучший вариант её решения.

Задать вопрос

О компании


ООО «Группа Зелёные технологии»

Группа Зелёные технологии является преемником компании «Альтернативные источники энергии», работавшей на рынке возобновляемой энергетики с 2014 года.

Мы создаем современные решения для дома и работы, производства и бизнеса, расположенных вдали от городского комфорта и коммуникаций.

Технологии, которые мы внедряем,  дают новые возможности нашим клиентам, освобождают их время и ресурсы, делают их независимыми.

С 2018 г. наша компания является официальным представителем компании Fronius (Австрия), одного из мировых лидеров в солнечных технологиях и производстве инверторов для солнечных электростанций любого типа.


Автономное электроснабжение под ключ — генераторы

Автономное электроснабжение давно положительно зарекомендовало себя за рубежом и уже повсеместно используются в России. К независимому источнику питания на сегодняшний день стремятся, как частные заказчики, так и огромные предприятия. Спрос ежегодно повышается из-за проблем с качеством электроэнергии и насущной проблемой доступа к городским электросетям.

Основные показатели для установки автономного электроснабжения:

  • Низкое качество тока;
  • Регулярные обрывы сети или вообще нет возможности подключения электропитания;
  • Производство, требующее постоянного электроснабжения без перебоев и остановок;
  • Дорогое существующее электроснабжение;
  • Необходимость дополнительного источника электропитания;
  • Желание отделиться от основных сетей и контролировать подачу электроэнергии самостоятельно;

Преимуществами автономного электроснабжения являются, бесперебойная работа всего питаемого оборудования и независимость от поставщиков электроэнергии. Главным достоинством применения генераторной установки является небольшая стоимость топлива и длительный эксплуатационный ресурс. Автономные источники электропитания можно использовать не только как постоянный источник электроэнергии, но и как дополнительный или аварийный. Современные дизельные установки часто комплектуют АВР на случай непредвиденных отключений электроэнергии. Генератор, оборудованный такой системой, при отключении электроэнергии в течение пятнадцати секунд введет генератор в работу.

Основными источниками автономного электроснабжения являются дизельные, бензиновые и газовые генераторы, а также альтернативные источники электропитания. Наиболее распространенными и более экономичными на сегодняшний день являются дизельные генераторы.

Дизель генераторы по праву считаются более универсальными, безопасными и экономичными системами автономного электроснабжения. Но следует отметить, что для каждого заказчика следует подбирать систему электроснабжения индивидуально, основываясь на его потребностях. К примеру, для питания отдаленной строительной площадки более подойдет мобильная электростанция. Она выделяет необходимую мощность для строительства и за счет установленных на контейнере шасси с легкостью может перемещаться в требуемое место или перевозиться на другую площадку. Основными показателями при выборе источника электропитания является требуемая мощность и место бедующей установки для последующей эксплуатации.

Наша компания не только разрабатывает и поставляет генераторы любой мощности, производит монтаж, пуско-наладочные работы, текущий и капитальный ремонт, но и предлагает полный сервис услуг собственной сервисной службы.

Основные преимущества установки автономного электроснабжения с нашей компанией:

  • Все генераторы и электростанции европейского качества от известных производителей;
  • Предлагаемое нами оборудование адаптировано под российский климат и топливо;
  • Мы работаем только с лицензированным оборудованием;
  • Широчайший спектр дополнительных услуг;
  • Собственное сервисное обслуживание;
  • У нас работают профессионалы с многолетним опытом на производстве;
  • Широкий ассортимент запчастей для любой модели и всегда в наличии;
  • Служба поддержки компании работает круглосуточно;

Основным направлением нашей деятельности является поставка надежных систем электроснабжения, на предприятия различной деятельности включая мощные электростанции, а так же для домов, коттеджей и других мест требующих качественного электропитания.

Современные системы электроснабжения не только выдают качественную электроэнергию, но и по желанию заказчика мы предлагаем различные виды комплектации генераторов: системой удаленного управления, автоматическим вводом резервного питания или АВР, а так же в зависимости от потребностей заказчика устанавливаем генераторы в антивандальный и шумозащитный контейнер или кожух.

Специалисты компании рассчитают требуемую мощность и профессионально подберут комплектацию в зависимости от ваших пожеланий и индивидуальных потребностей, учитывая требуемые параметры и место для последующей эксплуатации ДГУ.

Сотрудничество с нами гарантирует вам постоянное и бесперебойное электропитание без лишних затрат, как финансовых, так и моральных.

Автономное электроснабжение: источники и их характеристики

Автономные системы электроснабжения предназначены для обеспечения домов электроэнергией на постоянной основе или в случае аварии на основном источнике получения энергии. Полная автономность дома от внешних сетей электроснабжения может быть обеспечена за счет одного или нескольких источников получения энергии: генераторные установки на жидком топливе, солнечные батареи, ветрогенератор, бытовые гидроэлектростанции. Если же полная автономность не требуется, то в качестве резервного источника питания или источника, от которого можно получать и использовать энергию в случае необходимости, можно использовать один из указанных выше источников автономного электроснабжения.

В качестве автономных источников электроснабжения можно использовать как промышленные образцы, так и самостоятельно изготовленные устройства.

Генераторы на жидком топливе

Автономные источники электроэнергии для загородного дома

Генераторы на жидком топливе представляют собой двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе или бензине. В качестве резервного источника энергии дизельный генератор – один из лучших вариантов. Его компактность, простота обслуживания и доступность топлива делают его таким популярным. Однако использовать генератор на жидком топливе в качестве основного источника электроснабжения не целесообразно. Во-первых, такие установки при своей работе выделяют определенное количество выхлопных газов. Во-вторых, дизельные и бензиновые генераторы работают достаточно шумно, особенно это будет заметно в ночное время.

Бытовые солнечные электростанции

Как сделать солнечные батареи своими руками
Бытовая солнечная электростанция своими руками

Солнечные батареи, установленные на крыше дома – один из наиболее перспективных источников получения энергии. В качестве автономного источника получения энергии солнечные батареи – практически идеальный вариант: они не требуют дополнительного обслуживания; бесшумны в работе; не занимают полезное пространство в доме или на участке; срок службы солнечных батарей достигает 30 лет; вырабатывают электроэнергию 12 месяцев в году, не потребляя при этом ни грамма жидкого или твердого топлива. К минусам использования солнечных батарей можно отнести необходимость приобретения дополнительного оборудования (инвертора напряжения, аккумуляторных батарей, контроллера управления), что сказывается на высокой стоимости всей системы электроснабжения.

Ветрогенераторы

Самодельный ветряк за 150$
Роторный ветрогенератор своими руками

Ветрогенераторы, наряду с солнечными батареями, можно использовать для производства электроэнергии практически на любом участке земли. Поэтому в качестве автономного источника получения энергии ветряки стали так популярны. Еще одно преимущество ветрогенераторов – простота конструкции, которая позволяет из подручных средств сделать собственный ветрогенератор и установить его на своем участке. Единственное препятствие для использования ветрогенератора – отсутствие природного движения воздуха в месте установки.

Портативные гидроэлектростанции

Бесплотинные мини-ГЭС своими руками

Использование бытовой мини ГЭС возможно лишь при наличии рядом с домом реки, за счет которой и будет производиться электроэнергия. Если же такое условие выполнимо, то река послужит идеальным источником получения энергии практически круглый год, за исключением зимних месяцев, когда река замерзнет.




Всего комментариев: 1


Порядок вывода комментариев: По умолчаниюСначала новыеСначала старые

Преимущества автономного


электроснабжения

Компания ЭКОГАЗ предлагает газовые генераторы, используемые в качестве источников резервного питания, а также дополнительное оборудование к генераторам. Использование газового генератора возможно практически в любом помещении: склады, производственные помещения, коттеджи, загородные дома. Особенно это актуально при частых отключениях и перепадах электроэнергии. Если сравнивать с дизельными и бензиновыми аналогами, газогенераторы имеют ряд преимуществ.

1

низкая стоимость вырабатываемой газовым генератором электроэнергии обеспечивает реальную экономию. Ведь стоимость вырабатываемой электроэнергии при использовании сжиженного газа в 1,5-2 раза ниже, чем у дизельных аналогов, и в 2-2,5 раза ниже, чем у бензиновых.

2

моторесурс газовых генераторов как минимум на 25% больше, чем у бензиновых или дизельных аналогов, так как при сгорании газа образуется меньше твердых частиц и нагара, вызывающих преждевременный износ цилиндров и поршней двигателя. Масляная пленка на металлических поверхностях газового двигателя не смывается жидким топливом. К тому же, газ практически не вызывает коррозию металла, что позволяет обеспечить долгий срок службы электрогенератора своему владельцу.

3

В-третьих, газовые генераторы просты в эксплуатации: при использовании в качестве топлива сжиженного газа интервал замены масла и свечей увеличивается в 1,5-2 раза. При этом продолжительность работы газового генератора на одной заправке гораздо дольше, чем у бензиновых или дизельных электрогенераторов.

4

генераторы отвечают всем современным экологическим требованиям, имеют приемлемый уровень шума, который сопоставим с самыми тихими бензиновыми аналогами и ниже, чем у дизельных моделей аналогичной мощности, бездымны, безопасны. Таким образом, газовый генератор — это надежный, безопасный, экономичный и простой в эксплуатации источник резервного электропитания, пригодный для использования практически в любых помещениях.

Важнейшим преимуществом газовых генераторов является их интегрированность в единый газовый комплекс, что упрощает и удешевляет эксплуатацию

Автономное электроснабжение дома: выбор системы автономного электроснабжения

 

Говорить о значении и значимости электричества в частном доме, нет нужды. Весь современный быт и комфорт основан на электричестве и его наличии в доме.

Две тенденции автономного электроснабжения дома

По определению, автономное электроснабжение дома предполагает независимость от внешних источников электроснабжения, а точнее от централизованного электроснабжения дома. Всё развитие автономного электроснабжения направлено на создание дома полностью независимого от внешних электрических сетей. Яркий пример на сайте 220-on.ru. При этом нужно получить непросто независимый дом, а дом, где стоимость электроэнергии от автономного источника должна быть сравнима, а лучше меньше, чем от центрального электроснабжения.

Если создавать автономную систему электроснабжения реально, то получить дешевое и удобное электричество от неё пока затруднительно. Именно, поэтому, системы автономного электроснабжения используются, как дополнительные или резервные источники электропитания.

Как выбрать автономное электроснабжение дома

Выбор системы автономного электроснабжения дома зависит от доступности альтернативных источников. Доступность газа, жидкого топлива, солнечной энергии, и т.п., заставляют выбирать из  следующих типов автономных электросистем:

  • Автономные электростанции с двигателями;
  • Генераторы электроэнергии на природном топливе;
  • Аккумуляторные батареи большой ёмкости.

Автономная электростанция с генераторами вращения

Автономные электростанции используют двигатели внутреннего сгорания для выработки электроэнергии. По типу двигателя разделяют следующие автономные электростанции.

  • Бензиновая станция;
  • Дизельная станция;
  • Газовая станция.

Из-за шума, выхлопов и постоянной потребности в топливе, данные электростанции вряд ли можно использовать для постоянного электроснабжения дома.

Генераторы

Более эффективны генераторы, работающие от «природного топлива», а именно, ветра, солнца, движения воды. Данное топливо бесплатно и стоимость электроэнергии определяется лишь стоимостью самих генераторов и их установки.

Инверторные системы и автономное электроснабжение дома

Простая инверторная система состоит из аккумуляторных батарей большой ёмкости, которые подключаются к сети при отсутствии внешнего электропитания. 

Для рационального использования генераторов электроэнергии, используется сложная инверторная система автономного электроснабжения.

Сложная инверторная система, включает генератор или нескольких разнотипных генераторов электроэнергии и системы аккумуляторных батарей. Принцип работы данной системы прост. При необходимости, подключаются аккумуляторные батареи, которые, при необходимости подзаряжаются от автономных генераторов электроэнергии или топливных электростанций. В случае, повышенного электропотребления работают и генераторы (электростанции) и аккумуляторные батареи.

При постоянном наличии солнечной, ветровой или наличии энергии падения воды, можно использовать сложную инверторную систему, как полностью автономное электроснабжение дома.

Еще статьи

 

Похожие статьи

(PDF) Концепция автономной системы электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии

Журнал устойчивого развития энергетических, водных и экологических систем

Год 2017

Том 5, Выпуск 4, стр. 579-589

2. Селлура, М., Ди Ганджи, А. и Ориоли, А., Оценка энергопотребления и экономических показателей

Эффективность фотоэлектрических систем, работающих в условиях плотной городской застройки, J. Sustain.

Дев.Энергия Вода Окружающая среда. Сист., Том. 1, № 2, стр. 109-121, 2013,

http://dx.doi.org/10.13044/j.sdewes.2013.01.0008

3. Mattes, J., Huber, A. and Koehrsen, J., Energy Transitions in Small-scale Regions ‒

Чему мы можем научиться с точки зрения региональных инновационных систем, Energy Policy,

Vol. 78, pp 255-264, 2015,

https://doi.org/10.1016/j.enpol.2014.12.011

Новая область исследований

и ее перспективы, Исследовательская политика, Vol.41, № 6, стр. 955-967, 2012,

https://doi.org/10.1016/j.respol.2012.02.013

5. Блечингер П., Кадер К., Берто П. , Huyskens, H., Seguin, R. и Breyer, C., Global

Анализ технико-экономического потенциала гибридных систем возобновляемой энергии на

малых островах, Energy Policy, Vol. 98, 2016,

http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2016.03.043

6. Паска Й., Распределенная энергетика с гибридными системами (на польском языке), Энергетика,

Том .6, стр. 457-462, 2013.

7. Панг, К., Вяткин, В. и Майер, Х., На пути к киберфизическому подходу к прототипированию

Системы автоматизации внутреннего освещения, системы, человек и кибернетика (SMC) , 2014

IEEE International Conference, IEEE, pp 3643-3648, 2014.

для оценки воздействия систем BACS и TBM на освещение,

Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), 2015 International

Conference, IEEE, стр. 1388-1393, 2015.

9. Джин М., Фэн В., Лю П., Марней К. и Спанос К., MOD-DR: Microgrid Optimal

Диспетчеризация с реакцией на спрос, Applied Energy, Vol. 187, стр. 758-776, 2017,

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.11.093

10. Вакуи Т., Каваёси Х., Ёкояма Р. и Аки Х. ., Управление эксплуатацией

Жилых энергоснабжающих сетей на основе оптимизационных подходов, Прикладная

Энергетика, Vol. 183, стр. 340-357, 2016,

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.08.171

11. Фабрицио Э., Бранчифорти В., Костантино А., Филиппи М., Барберо С., Текко Г. и

Молино А. ., Мониторинг и управление интеллектуальной микросетью для возобновляемых источников

Эксплуатация на агропромышленном объекте, Устойчивые города и общество, Vol. 28,

стр. 88-100, 2017,

https://doi.org/10.1016/j.scs.2016.08.026

12. Кроче Д., Джулиано Ф., Тиннирелло И., Галатиото , А., Бономоло, М., Беккали, М. и

Зиззо, Г., Overgrid: полностью распределенная архитектура реагирования на запросы на основе оверлейных сетей

, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2016,

https://doi .org/10.1109/TASE.2016.2621890

13. Грела Дж. и Осадович А., Инструмент планирования и проектирования автоматизации зданий

, реализующий EN 15 232 Классы эффективности BACS, Новые технологии и

Автоматизация производства (ETFA), 2016 г. Международная конференция IEEE 21

st

, стр. 1–4, 2016 г.

14. Wardach, M., Kubarski, K., Paplicki, P. and Cierzniewski, P., Autonomous Power

Концепция снабжения для частного дома (на польском языке), Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 89,

№ 1a, стр. 48-50, 2013.

15. Ольшовец, П., Автономные системы малой мощности для микросетей (на польском языке), Energia

Gigawat, Vol. 7-8, 2009.

16. Ситарз, С., Проектирование гибридной электростанции на солнечных и ветряных турбинах (на польском языке), Механика,

Том.24, № 3, стр. 211-219, 2005.

17. Стефаняк А., Гибридные системы возобновляемых источников энергии (на польском языке), Czysta Energia,

Vol. 11, стр. 22-23, 2013.

18. Мохаммади, М., Хоссейниан, С. Х. и Гарехпетян, Г. Б., Оптимизация гибридных

источников солнечной энергии/систем ветряных турбин, интегрированных в коммунальные сети в виде микросетей

(MG) под Объединенный/двусторонний/гибридный рынок электроэнергии с использованием PSO, Solar Energy, Vol. 86,

№ 1, стр. 112-125, 2012,

https://doi.org/10.1016/j.solener.2011.09.011

Автономная власть – обзор

2 Теория

Формирование европейского государства было многомерным процессом, но большинство теорий государственного строительства по-прежнему одномерны. Поэтому многофакторная трехуровневая теория государственного строительства, объединяющая (а) микроуровень индивидов и групп, (б) мезоуровень политической системы и (в) макроуровень общества, представляет собой более многообещающее предложение (Reinhard 1992).

Государственное строительство начинается на микроуровне с корыстной жажды власти отдельных лиц, часто с конкурентным преимуществом обладания королевской властью.До существования государства как абстрактного института необходимая трансперсональная преемственность обеспечивалась династией. Династическое государственное строительство заключалось в устранении или, по крайней мере, в контроле соперничающих носителей автономной власти, относящихся к догосударственной фазе истории, — дворянства, церкви, городских и сельских общин — с целью установления монополии власти. Для преуспевания династиям требовалась помощь правящих элит, которые в своих интересах сделали рост государственной власти своим делом.В конечном итоге юристы буржуазного происхождения оказались более подходящими для этой роли, чем члены церкви или дворянства, потому что, в отличие от последних, юристы всем своим статусом и властью были обязаны служению монархам.

Далеко идущие изменения на мезоуровне политической системы произошли в результате успешного использования войны, религии и патриотизма в целях расширения династической власти. Существовавшее ранее соперничество европейских монархов неизбежно росло вместе с их властью, потому что стало необходимо опережать своих соседей, расти за их счет и, в свою очередь, защищаться от тех же целей.Поэтому им нужны были постоянно растущие армии и деньги во все возрастающем количестве, чтобы платить им. В своей решающей фазе роста современное государство было государством войны, которое расширило свой налоговый, административный и принудительный аппарат главным образом для ведения войны.

Это привело к циклическому процессу, циклу принуждения-извлечения (Finer 1997) и, наконец, к внутренней и внешней монополии на насилие. В конце концов, только государства ведут войну. Частные войны, такие как вендетты или междоусобицы, дворянские или народные восстания, больше не были законными при могущественном военном и полицейском государстве.«Необходимость» служить общему благу служила ключевым аргументом в легитимации этого роста государственной власти. Но когда конкурирующие «конфессиональные» церкви утратили большую часть своей автономии в пользу государства после протестантской Реформации — цена, которую пришлось заплатить за политическую защиту, — религия стала инструментом эмоциональной идентификации подданных со своей страной. С одной стороны, «католик» и «баварец», «польец» или «испанец» стали почти синонимами, а с другой стороны, «протестант» и «англичанин», «пруссец» или «швед».

Существенный вклад исходит от социальной и культурной среды на макроуровне. Во-первых, геоисторическая множественность Европы была стимулом для роста государственной власти через цикл принуждения-изгнания. Результатом стал устойчивый плюрализм внутренне строго унитарных государств, исключительный случай во всем мире. Универсальные империи никогда не имели шансов в Европе; Священная Римская империя германцев была в лучшем случае первой среди равных. Но внутреннее единство не было реализовано до конца восемнадцатого, девятнадцатого, а в некоторых случаях даже двадцатого века.Долгое время большинство монархий состояло из нескольких частей с неравным статусом, таких как Кастилия и Арагон или Полония и Литва.

Везде монархам приходилось справляться с мощной системой автономного местного дворянского правления с одной стороны, с общегосударственной сетью частично автономных городских и сельских общин с другой, опять-таки европейскими особенностями. Кроме того, до Реформации Церковь считала себя самостоятельной общиной, в некотором отношении даже государством перед государством.Этот своеобразный европейский дуализм духовного и мирского в сочетании с столь же своеобразным политическим плюрализмом оказался предпосылкой политической свободы, хотя ни церковь, ни государство, ни дворяне-помещики, ни городские олигархии не были за какую-либо свободу, кроме своей собственной. Наконец, сильное положение церкви вытекало из ее роли хранительницы латинской культуры. Римское право, в какой-то степени преобразованное в каноническое право Церкви, прямо и косвенно оказалось основополагающим не только для монархического государственного строительства, но и для личной свободы и собственности.

Автономные энергетические системы | Модернизация сети

NREL разработала концепцию автономных энергетических систем (AES) для разработки интеллектуальных и надежные решения для эксплуатации сильно электрифицированных гетерогенных энергетических систем.

Автономные энергетические системы: новый взгляд на оптимизацию и управление энергетическими системами будущего

Посмотрите наш видеообзор автономных энергосистем.

Текстовая версия

Энергетические системы становятся все более сложными из-за распространения экологически чистых энергетических технологий такие как солнечная энергия, ветер, хранение, электромобили и автоматизация зданий. Будущее энергетические системы потребуют безопасной, автономной и надежной связи, управления, и взаимодействие между миллионами распределенных точек генерации и миллиардами зданий, транспортных средств и др.AES позволит эффективно управлять ростом распределенных ресурсов и потока данных, которые будут поступать из этих систем.

NREL утвердил подходы и технологии AES как в лаборатории, так и через небольшие демонстрации реального мира. Теперь NREL делает следующий шаг с AES через партнерства — государственные и частные — для быстрого масштабирования и ускорения перехода к крупномасштабным, интеллектуальные автономные энергетические системы будущего с низким уровнем выбросов.

Оптимизированное управление распределенными энергетическими системами

AES разбивает крупномасштабное централизованное управление и операции на более мелкие решения чтобы центральные операторы не были перегружены данными и коммуникациями. АЕС также позволяет добавлять в сеть новые распределенные энергоресурсы без риска. Алгоритмы и архитектуры управления обеспечивают:

Автономные энергетические системы могут масштабироваться от сотен до миллионов устройств.
  • Эффективные и рентабельные подходы к рационализации использования переменной возобновляемой генерации и инновационных технологий
  • Операции в реальном времени для балансировки нагрузки/потребления и генерации/предложения каждую секунду и наиболее эффективного использования асинхронных данные и контроль для учета меняющихся условий и задержек в связи.
  • Надежная устойчивость к помехам, сбоям, отключениям и сбоям как в кибер-, так и в физических сетях
  • Взаимодействие с интеграцией решений, устройств, платформ и данных с помощью стандартных протоколы
  • Масштабируемость для управления сотнями миллионов энергоресурсов в сети, возобновляемых источников энергии, хранение, мобильность, здания, инверторы и микроконтроллеры — от сообществ до кварталы в регионы.

Продемонстрированные решения решают ключевые задачи

NREL продемонстрировал AES в различных приложениях и средах и постоянно показано, что децентрализованный контроль может решить проблему широко распространенного распределенного энергетические ресурсы. Мы сотрудничаем с коммунальными службами, застройщиками, муниципалитетами, и планировщики по улучшению существующих и созданию новых энергетических систем для районов, военных объекты и племенные земли, среди прочего:

Крупнейшая микросеть в Северной Америке в неблагополучном сообществе — Боррего-Спрингс, Калифорния

NREL и San Diego Gas & Electric Company построили масштабированную виртуальную модель, включающую распределенные энергетические ресурсы с питанием и аппаратным обеспечением контроллера.Модель протестирована микросеть, особенно отключение и повторное подключение, для подтверждения ее производительности до того, как он был развернут.

Военная энергетическая безопасность и устойчивость — авиабаза морской пехоты (MCAS) Мирамар, Калифорния

Это партнерство 2008 года было основано на планировании нулевого энергопотребления: установка распределенных возобновляемые источники энергии и повышение энергоэффективности.Теперь MCAS и NREL занимаются микросеть всей установки, которая гарантирует, что линия полета MCAS и другие В критически важных вспомогательных объектах всегда есть питание, даже во время отключения электроэнергии.

Устойчивое сообщество — Базальт Виста, Колорадо

NREL и Holy Cross Energy заключили партнерское соглашение для преодоления географических ограничений, создания бытовых нагрузок, взаимодействующих с сетью, и использовать экологически чистую энергию местного производства с делает акцент на доступности и преодолении перебоев в подаче электроэнергии во время экстремальных явлений.В настоящее время планируется масштабирование этого продемонстрированного автономного управления распределенной сетью. энергоресурсы и системы хранения энергии от нынешних нескольких домов до вся система.

Виртуальная электростанция — ферма Stone Edge, Калифорния

Когда алгоритмы NREL были реализованы на контроллерах Heila Technologies, команда продемонстрировали, что 20 микросетевых активов фермы могут функционировать вместе как отказоустойчивая виртуальная электростанция.Микросеть мощностью 785 кВт питает ферму площадью 6,5 га. за счет комбинации солнечных батарей, топливных элементов, микротурбины, работающей на природном газ и водород, а также хранение в виде аккумуляторов и водорода.

Работайте с нами

Получите доступ к передовым возможностям, передовому опыту и стратегическим партнерам — и оставьте свой след в нашем автономном энергетическом будущем.Партнеры, заинтересованные в сотрудничестве с NREL для продвижения своих энергетических систем рекомендуется подключиться и узнать больше. Свяжитесь с менеджером по развитию стратегического партнерства NREL Тай Ферретти.

Публикации

Семинар по устойчивым автономным энергетическим системам (2021 г.)

Автономные энергетические системы: новый взгляд на оптимизацию и управление энергетическими системами будущего (2021 г.)

Автономная оптимизация и управление энергетическими системами, 14-й Всемирный конгресс по структурной и междисциплинарной оптимизации (2021 г.)

Автономные энергетические сети: управление сетью будущего с большим количеством распределенных Энергетические ресурсы, Журнал IEEE Power and Energy (2020 г.)

Распределенная Минимизация стоимости производства электроэнергии при распределении на основе потребителей Сети , Американская конференция по управлению (2020)

Хорошие сети — хорошие соседи, IEEE Spectrum (2020)

Семинар по автономным энергетическим системам (2020)

Инновационные методы оптимизации и управления для высокораспределенных автономных систем (2019)

Оптимизация распределительных сетей на основе обратной связи в реальном времени: единый подход, IEEE Transactions on Control of Network Systems (2019)

Онлайн-оптимизация как контроллер обратной связи: стабильность и отслеживание, транзакции IEEE по управлению сетевыми системами (2019)

Онлайновые первично-двойственные методы с обратной связью по измерениям для изменяющейся во времени выпуклой оптимизации, IEEE Transactions on Signal Processing (2019)

Saddle-Flow Dynamics для распределенной оптимизации на основе обратной связи, IEEE Control Systems Letters (2019)

Оценка направления ветра с использованием данных SCADA с оптимизацией на основе консенсуса, Wind Energy Science (2019)

Автономное электроснабжение через автономные солнечные системы | мико

Компания meeco предлагает инновационные фотоэлектрические решения для удаленных районов

Даже сегодня во многих регионах мира отсутствует достаточно развитая инфраструктура для снабжения населения доступной и надежной электроэнергией.В мире с нестабильными и непредсказуемыми затратами на топливо и транспорт использование дизельных генераторов больше не является надежным и экономически эффективным решением. Использование в первую очередь дизельного топлива для удаленной выработки электроэнергии не только чрезвычайно затратно (учитывая высокие эксплуатационные расходы генераторов, потребляющих дизельное топливо/мазут), но и очень рискованно, поскольку цены на топливо бесконечно непредсказуемы, изменчивы и, несомненно, со временем растут. Кроме того, воздействие ископаемого топлива на окружающую среду из-за высокого уровня загрязняющих выбросов CO 2 должно вызвать изменение в сторону расширения использования возобновляемых источников энергии.Следовательно, внесетевые или автономные источники экологически чистой энергии, такие как солнечные системы, являются наиболее подходящими и устойчивыми решениями и могут решить экономические и экологические проблемы при разумных затратах.

 


Солнечная насосная установка sun2flow в Парагвае позволяет фермерам удовлетворять свои потребности в питьевой воде.

 

В отдаленных районах многие фермеры и владельцы ранчо используют водяные насосы, работающие на ископаемом топливе, для удовлетворения своих потребностей в питьевой воде.Поскольку пресная вода является буквально жизненной силой их деятельности, их потребление и зависимость от дизельного топлива значительны и, как следствие, неуклонно растут их затраты на энергию. Сельское хозяйство является основой многих экономик, например, в Парагвае, где сельскохозяйственная отрасль генерирует почти одну треть валового внутреннего продукта (ВВП) страны и обеспечивает почти половину занятости в стране. Масштабы этого сектора оправдывают местную потребность в доступе к более безопасной, чистой, надежной и доступной энергии.

 


Автономная солнечная система sun2flow позволяет производить чистую энергию.

 

Чтобы решить эту проблему, компания meeco спроектировала и разработала решение для перекачки воды с использованием солнечной энергии sun2flow. Эта система с фотоэлектрическим питанием заменяет неэффективные водяные насосы с дизельным двигателем, которые обычно используются для орошения сельскохозяйственных культур или в животноводстве. Эта автономная солнечная система — автономное и децентрализованное решение — позволяет производить чистую энергию.sun2flow облегчает жизнь местным владельцам ранчо, сокращая их расходы на топливо и повышая эффективность и производительность их объектов и бизнес-операций.

Наряду с аграрным сектором телекоммуникационная отрасль нуждается в поиске новых способов получения энергии. В глобализированном и взаимосвязанном мире, таком как наш, услуги связи и подключение к Интернету являются существенной частью жизни и экономического прогресса. Однако эти услуги очень ограничены или даже недоступны в отдаленных населенных пунктах, поскольку нет доступа к сети, а использование дизельных генераторов относительно дорого.Чтобы справиться с этими проблемами, требуется альтернативный источник питания для телекоммуникационных станций, также называемых базовыми приемопередающими станциями (BTS). Meeco Group предлагает возможность питания станций BTS с использованием возобновляемых источников энергии. Благодаря нашему солнечному телекоммуникационному решению, sun2com, мы поддерживаем поставщиков сетей мобильной связи, обеспечивая автономное питание 24 часа в сутки 7 дней в неделю и гарантируя надежное энергоснабжение, а также гарантируя существенное снижение затрат.

 


Sun2com от meeco представляет собой альтернативный источник питания для телекоммуникационных станций.
 

Среди нашего широкого спектра решений в области возобновляемых источников энергии мы предлагаем децентрализованные системы энергоснабжения без парниковых газов, которые снижают зависимость от неадекватных и дорогих ископаемых видов топлива. Эти автономные солнечные энергетические системы, спроектированные таким образом, чтобы их можно было легко установить в любой точке мира, обеспечивают энергетическую автономию, отвечая требованиям клиентов, когда бы и где бы они ни возникали. Заменяя использование генераторов, работающих на ископаемом топливе, клиенты не только достигают критической экономии, но и значительно сокращают собственный углеродный след.

 

Комментариев пока нет.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного генератора энергии

Введение

По мере истощения ресурсов ископаемого топлива и связанных с этим экологических проблем потребность в альтернативных источниках энергии возрастает. Фактически, возобновляемые источники энергии вызвали большой интерес в последние десятилетия. Однако эти ресурсы не могли полностью заменить традиционные источники энергии по многим причинам, в том числе из-за их нестабильной производительности.Интеграция возобновляемых источников энергии, таких как фотоэлектрические (PV), ветряные турбины, биомасса и гидравлические электростанции, может быть дополнением или альтернативой дизельным генераторам, обычно предназначенным для снабжения изолированных районов. Гибридные энергетические системы обычно разрабатываются для удовлетворения энергетических потребностей всего электроснабжения изолированных деревень или небольших островов (Ghada, Berger, and Sauer, 2013; Wei et al., 2010). Действительно, резко выросли цены на расширение электросети и дополнительные затраты на поставку топлива.В этом контексте интеграция возобновляемой энергии в электроэнергетические системы является экономически надежной и рентабельной альтернативой. Тем не менее, для повышения точности и конкурентоспособности гибридных систем по-прежнему необходимы усовершенствования конструкции и эффективности.

Рисунок 13. Мощность дизельной группы.

Интеграция различных источников энергии в гибридную систему должна иметь выгодное и положительное влияние на производство энергии с точки зрения затрат, поставок и экологического баланса (Eyad 2009).Устройства для производства возобновляемой энергии непостоянны, ненадежны и часто имеют прерывистую и изменчивую производственную мощность, не коррелированную со спросом нагрузки.

Предлагаемая гибридная система включает в себя мощную ветряную турбину на основе асинхронной машины с двойным питанием, фотоэлектрические панели, которые преобразуют фотоны в электрическую энергию, дизельный генератор и аккумуляторную батарею для обеспечения непрерывности передачи энергии, когда это необходимо. Целью нашего исследования является электрификация типичного дома в изолированном месте с помощью гибридной системы и оптимизация выработки электроэнергии для удовлетворения потребности в энергии, особенно в период прерывистого режима, при сохранении автономности и качества предоставляемой электроэнергии. энергии (Шафикур и др.2012). Действительно, алгоритм управления гибридной энергосистемой предложен и реализован на оптимизированном устройстве контроллера, позволяющем системе переключаться с одного источника на другой, чтобы поддерживать электроснабжение и обеспечивать точность обслуживания.

Оставшаяся часть этого документа структурирована следующим образом: Раздел 2 дает краткое представление о предлагаемых возобновляемых гибридных энергетических системах в литературе. Раздел 3 содержит общее описание предлагаемой гибридной энергетической системы. В разделе 4 представлен программный инструмент Homer pro, который используется для настройки и моделирования нашей гибридной энергетической системы.Этот инструмент моделирования учитывает энергетические ресурсы (ветер, температура и солнечная радиация) объекта, анализ структуры потребления за год, фотоэлектрические панели, ветрогенератор, дизельный генератор и технические детали аккумуляторной батареи, чтобы обеспечить оптимизированное гибридная энергетическая система. На основе результатов моделирования мы стремимся найти оптимальное решение с точки зрения энергопотребления, стоимости и экологических аспектов анализируемых систем. В разделе 5 приводятся технические характеристики целевой платформы TMS320F28027 (микроконтроллеры TMS320F2802x Piccolo™ 2019), которая используется для управления предлагаемой гибридной энергетической системой, и освещается предлагаемый алгоритм управления питанием.Раздел 6 посвящен экспериментальной оценке предложенного алгоритма наблюдения. Наконец, Раздел 7 завершает эту статью.

Современные гибридные системы возобновляемой энергии

Учитывая большое значение возобновляемых источников энергии в наши дни, несколько исследований изучали интеграцию этих источников с традиционными энергосистемами. Предлагаемые работы были сосредоточены на оптимизации этих гибридных систем возобновляемой энергии (HRES) с разных точек зрения. Были предложены различные программные инструменты, несколько алгоритмов, методов и конструкций для достижения высокопроизводительного производства энергии.В связи с этим приведем некоторые из этих работ.

Nayeripour и Hoseintabar (2012) предложили управление питанием гибридной системы генерации/аккумулирования на основе гибрида ветряных/топливных элементов/аккумуляторных батарей. Система состоит из ветряной турбины и топливного элемента с протонообменной мембраной (PEMFC) в качестве систем выработки электроэнергии, аккумуляторной батареи и электролизера в качестве систем долговременного и краткосрочного хранения соответственно, а также различных преобразователей с различными стратегиями управления. Производимая мощность ветровой системы непредсказуема.По этой причине ветроэнергетическая система будет сочетаться с другими источниками энергии. Авторы смоделировали предложенную ими систему в программном обеспечении MATLAB, чтобы указать на ее достоверность.

Инь и др. (2016) предложили комбинацию мультиагентного моделирования и стратегии управления на основе теории игр для управления энергопотреблением ГЭС двигатель-генератор/батарея/ультраконденсатор (UC). Эти три устройства моделируются и контролируются как независимые, но взаимосвязанные агенты, благодаря которым производительность и требования отдельных устройств полностью соблюдаются.Затем задача управления энергией формулируется как игра без кооперативного управления током (NCC). Равновесие Нэша выводится аналитически как сбалансированное решение, которое ставит под угрозу различные предпочтения независимых устройств.

Андони и др. (2014) разработали стратегию управления энергопотреблением для автономной системы, в которой дизельный генератор и батарея централизованы и генерируют сеть, в то время как нагрузки и фотоэлектрические генераторы распределены и подключены к сети. Чтобы защитить батарею от превышения мощности или перегрузки по току, когда батарея полностью заряжена или мощность батареи превышает ее номинальное значение, мощность фотоэлектрических модулей должна быть ограничена.Чтобы избежать этой проблемы, авторы увеличили частоту инвертора батареи в качестве решения для передачи этой информации на фотоэлектрические генераторы без кабеля связи. В результате мощность фотоэлектрических модулей постоянно снижается, чтобы контролировать напряжение батареи или ток батареи до максимального значения. Кроме того, когда состояние заряда батареи низкое, подключается дизельный генератор. Эта стратегия заставляет дизель-генератор работать на номинальной мощности, насколько это возможно, оптимизируя его эффективность и ожидаемый срок службы.

Бахрамара, Могхаддам и Хагифам (2016) представили в своем обзоре несколько исследований, в которых использовался инструмент HOMER для оптимального планирования гибридных систем возобновляемой энергии. Они описали инструмент HOMER pro с точки зрения входных данных, процедуры оптимизации, смоделированного оборудования, анализа чувствительности для оценки влияния неопределенных параметров на оптимальные размеры оборудования HRES и, наконец, обсудили результаты HOMER.

Erdinc и Uzunoglu (2012) перечислили в своей статье доступные программные инструменты для проектирования оптимизированных систем возобновляемой энергии.Кроме того, они детализировали и проанализировали различные алгоритмы оптимального размера, встречающиеся в современной литературе, такие как генетический алгоритм, оптимизация роя частиц, имитация отжига, нейронные сети, симплексный алгоритм, матричный подход, квазиньютоновский алгоритм. Они также обсудили возможные многообещающие методологии для будущего использования при определении размеров гибридных систем возобновляемой энергии, а также алгоритм муравьиной колонии, алгоритм искусственной иммунной системы, поиск табу и теорию игр.

Hina Fatima и Palanisamy (2015) представили в своем обзорном документе гибридные системы возобновляемой энергии и представили обзор моделирования различных источников энергии (солнечных, ветряных, дизельных генераторов и систем накопления энергии (ESS)).Они представили цели оптимизации HRES с учетом минимизации затрат, выбросов и ценового арбитража. Кроме того, они перечислили несколько инструментов для оптимизации нескольких источников энергии, преобразователей и нагрузок. Наконец, они подробно описали некоторые методы, используемые для оптимизации HRES, такие как алгоритм дифференциальной эволюции (DE), генетические алгоритмы (GA), оптимизация роя частиц (PSO) и имитация отжига (SA).

Шиварама Кришна и Сатиш Кумар (2015) представили в своей работе различные вопросы, связанные с моделированием, анализом, оптимальными размерами, стратегиями контроля и управления энергопотреблением для гибридных систем, которые взаимосвязаны с энергией ветра, солнечной фотоэлектрической энергией, топливными элементами.Энергия, вырабатываемая гибридной системой, подается на локальные нагрузки, присутствующие в микросети, и при наличии избытка мощности избыточная мощность может быть продана основной сети. Несколько методов оптимизации, таких как оптимизация роя частиц, алгоритм поиска пищи для бактерий, генетический алгоритм, были реализованы для оптимизации стоимости использования и срока службы устройств накопления энергии, а также для максимизации эффективности. Надежность системы повышается за счет интеграции накопителей, таких как аккумуляторы и сверхпроводящие магнитные накопители энергии.

Описание предлагаемой гибридной энергетической системы

Гибридные энергетические системы обычно объединяют и используют несколько доступных источников, таких как ветряная турбина, фотоэлектрические панели, дизельный генератор и аккумуляторная батарея. Фактически, возобновляемые источники энергии не обеспечивают постоянную мощность из-за их стохастического прерывистого характера. Следовательно, эта работа сочетает в себе возобновляемые и традиционные источники для получения более надежного и постоянного производства электроэнергии. Действительно, наша система, как показано на Рисунке 1, сочетает в себе одновременно энергию ветра, фотоэлектрическую энергию, дизельную группу и аккумуляторную батарею для обеспечения непрерывности передачи энергии там, где это необходимо.

Рис. 1. Предлагаемая гибридная энергетическая система.

Для оценки надежности спроектированной гибридной установки по производству энергии генерируемая мощность контролировалась платформой DSP TMS320F28027, чтобы гарантировать стабильное производство путем переключения между источниками энергии, отдавая приоритет возобновляемым источникам энергии в соответствии с разработанным алгоритмом. в следующей части. Карта сбора данных разработана для получения значений напряжения и тока, поступающих от источников энергии, и отправки их в DSP.В соответствии с предложенным алгоритмом управления питанием DSP будет отправлять соответствующие команды подрядчикам, чтобы активировать или деактивировать использование соответствующей системы питания.

Энергетическая и стоимостная оценка гибридной энергетической системы с помощью HOMER-pro

Программы моделирования являются важным инструментом для оценки производительности гибридных систем возобновляемой энергии. В настоящее время разработано множество инструментов для предварительного определения оптимального проекта HRES как в автономном режиме, так и в режиме реального времени.Оптимальную конфигурацию можно найти, сравнив производительность и стоимость производства энергии различных конфигураций системы. Одной из самых известных программ для определения размеров гибридных систем является HOMER, но для проектирования и оценки гибридных систем также доступны несколько других программных инструментов (Erdinc and Uzunoglu 2012; Connolly et al. 2010), например, имитационная модель гибридной энергетической системы (HYBRID2), Система общего алгебраического моделирования (GAMS), Оптимизация возобновляемых прерывистых источников энергии с использованием водорода для автономной электрификации (ORIENTE), Определение оптимальной интеграции ВИЭ (DOIRES), Моделирование фотоэлектрических энергетических систем (SimPhoSys), Оптимизация возобновляемых гибридных систем, подключенных к сети (GRHYSO) и т. д.

Презентация среды HOMER-pro

HOMER-pro (Питер, 2016 г.) — это бесплатное программное приложение, разработанное Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) в США, как показано на рисунке 2. Это программное приложение используется для проектирования и оценить технически и финансово варианты автономных и сетевых энергосистем для удаленных, автономных и распределенных приложений генерации. Это позволяет рассматривать большое количество вариантов технологий для учета доступности энергоресурсов и других переменных.Это программа моделирования и оптимизации, характеризующаяся своей надежностью при проектировании и анализе систем преобразования электроэнергии в двух формах: децентрализованная для питания удаленных объектов или подключенная к электросети. HOMER-pro был впервые разработан в 1993 году для внутреннего использования DOE (Министерством энергетики) для понимания компромиссов между различными конфигурациями производства энергии. Через несколько лет после первоначального проекта NREL выпустила бесплатную версию для растущего сообщества разработчиков систем, заинтересованных в возобновляемых источниках энергии.С тех пор HOMER остается бесплатным программным приложением, которое превратилось в очень надежный инструмент для моделирования как традиционных, так и возобновляемых источников энергии.

Рисунок 2. Программный инструмент HOMER pro.

Моделирование гибридной энергетической системы в среде HOMER-pro

Климатические данные и профиль нагрузки

Настоящее исследование направлено на электрификацию изолированного типичного дома в районе Сфакса. Сфакс — экономический полюс и второй по величине город Туниса. Его географическое положение — 34°44′ северной широты, 10°46′ восточной долготы, а часовой пояс — GMT +01:00.Метеорологические параметры, такие как среднемесячные температуры, скорость ветра и солнечное излучение, получены из Тунисского национального института метеорологии (TNIM 2019).

Ветер

Чтобы внедрить систему преобразования ветряной турбины, в первую очередь необходимо учитывать соответствие площадки. Хорошая производительность ветра достигается при скорости ветра около 5 м/с. Это подтверждает наш выбор системы преобразования энергии, так как средняя скорость ветра в районе Сфакса очень близка к 5 м/с и превышает в некоторые месяцы это значение, как показано на рисунке 3, который показывает среднемесячную скорость ветра за последние 5 лет для Сфакса. регион ( TNIM (Тунисский национальный метеорологический институт) 2019 ).

Рис. 3. Месячная плотность ветра в регионе Сфакс.

Температура

На рис. 4 показана среднемесячная температура за 5 лет. По гистограмме мы замечаем, что температура превышает 20°C в течение шести месяцев в году.

Рисунок 4. Среднемесячная температура региона Сфакс.

Солнечная радиация

На рис. 5 показано среднемесячное солнечное излучение за 5 лет для региона Сфакс. Согласно этой диаграмме пик солнечной радиации приходится на лето.Она может превышать 7 кВтч/м2/день, что позволяет извлекать максимальную фотоэлектрическую энергию в этот период ( Abdelhamid and Ibtiouen 2014 ).

Рис. 5. Месячная солнечная радиация региона Сфакс.

Среднемесячное горизонтальное излучение определяется среднесуточной солнечной радиацией, которая составляет около 4,79 кВтч/м 2 /день. Следовательно, мы отмечаем, что это среднее значение является значительно большим и пригодным для использования в течение года.

На самом деле, линия в верхней части гистограммы представляет индекс ясности: в использовании ГОМЕРОМ индекса четкости нет ничего произвольного.

Индекс чистоты имеет очень простое определение. Она равна общему солнечному излучению на поверхности земли, деленному на внеземное излучение в верхних слоях атмосферы. Другими словами, это доля внеземного солнечного излучения, которое достигает поверхности. Он варьируется от примерно 0,8 в самых ясных условиях до почти нуля в пасмурных условиях. Среднемесячный индекс чистоты может варьироваться от почти 0,8 до 0,2. Мы можем точно рассчитать количество солнечной радиации, попадающей на верхнюю часть атмосферы в любой точке Земли, зная только широту.Поэтому, если вы укажете количество радиации, падающей на поверхность, ГОМЕР сразу же разделит ее на количество радиации, падающей на верхнюю часть атмосферы, чтобы вычислить индекс чистоты. Если вместо этого вы решите указать индекс чистоты, HOMER немедленно умножит его на внеземное излучение, чтобы рассчитать количество радиации, падающей на поверхность.

Профиль нагрузки

Ежедневный профиль нагрузки региона Сфакс представлен на рисунке 6. Наше исследование было основано на почасовом потреблении типичного дома.Фактически мы определили максимальную мощность, потребляемую типичным домом, хотя на самом деле нагрузка меняется в течение дня и, следовательно, спрос на электроэнергию меняется во времени ( Randa, Boukettaya, and Krichen 2014 ). Как показано на рисунке 6, максимальная мощность, потребляемая типичным домом, может достигать 6,3 кВт.

Рис. 6. Профиль дневной нагрузки региона Сфакс.

Параметры энергосистемы
Ветряная турбина

Ветряная турбина представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую энергию ( Ouled Amor, Ltifi, and Ghariani 2014 ).На основании профиля нагрузки для установки в нашем типичном доме была выбрана марка Bergey Excel 10-R. В соответствии с выбранной кривой мощности ветряной турбины и средней скоростью ветра на исследуемом участке для удовлетворения потребности в электроэнергии требуется ветряная электростанция, состоящая из четырех ветров.

В таблице 1 указаны затраты на систему преобразования ветра в соответствии с количеством ветряных турбин, которые могут быть интегрированы на нашем объекте, стоимостью покупки, стоимостью замены и затратами на техническое обслуживание.

Интеллектуальное управление питанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019

Таблица 1. Стоимость системы преобразования ветра.

Фотогальваническая панель

Фотогальваническая (PV) панель преобразует солнечную энергию в электрическую с помощью фотоэлементов, соединенных последовательно и/или параллельно, для достижения желаемого значения напряжения и тока на выходе фотогальванической панели. Важно учитывать конструктивные ограничения для эффективных генераторов. Фотоэлектрический массив спроектирован следующим образом:

  • Шаг 1: проектирование фотоэлектрических модулей состоит из технических характеристик фотоэлектрических модулей, общей мощности и расчета количества модулей.

  • Этап 2: конструкция инвертора постоянного/переменного тока, выпрямителя переменного/постоянного тока, технические данные, проверка совместимости инвертора/цепи.

Прежде всего, мы начнем с установки используемого модуля. Пиковая мощность, которую необходимо установить, определяется по следующей формуле: (1)  Pc=Bjηинвертор. Ej(1)

Где:

Таким образом, предварительное количество модулей рассчитывается следующим образом: (2) Npanels=PcPcunit(2)

Выбранный фотоэлектрический модуль является поликристаллическим со следующими характеристиками:

  • Выход: 18%

  • Мощность ячейки: 260 Вт c /м2

В таблице 2 представлены различные силовые панели, которые можно интегрировать на нашем объекте, стоимость приобретения, стоимость замены и расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019

Таблица 2. Стоимость системы фотоэлектрического преобразования.

Дизель-генератор

Дизель-генератор используется для покрытия пиковых потребностей, для электрификации изолированных объектов и особенно в экстренных случаях. Дизель-генератор состоит из двигателя внутреннего сгорания (турбины), вращающего ротор синхронного генератора.Действительно, в нашем случае выбрана дизельная группа ДГ600ЛЕ.3.АТС.

В таблице 3 представлены затраты на группу дизельных двигателей, включая стоимость покупки, стоимость замены, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного энергогенератораhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019

Таблица 3. Затраты дизельной группы.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторные батареи способны частично компенсировать использование систем сжигания за счет своих автономных запасов энергии.Однако возобновляемые источники энергии, как правило, не обеспечивают постоянную энергию и не могут регулироваться в соответствии с потребностями. Для производства электроэнергии требуются аккумулирующие устройства для контроля напряжения и частоты, а также для уравновешивания производства и потребления.

Выбранный тип батареи — свинцово-кислотная со следующими характеристиками:

В таблице 4 указаны номинальная емкость батареи, стоимость покупки, стоимость замены, а также затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Интеллектуальное управление питанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019

Таблица 4. Стоимость системы преобразования аккумуляторов.

Преобразователь

Преобразователь представляет собой схему, которая преобразует переменное напряжение в постоянное или наоборот. В нашем случае мы выбрали обратимый преобразователь, который работает как инвертор для фотоэлектрической панели и как выпрямитель для питания батареи, когда она достигает минимальной нагрузки.Однако это должно быть ограничено следующим условием: (3) 0,8 Pc≤Pinverter≤1,2 Pc(3)

Где: Pc представляет пиковую мощность.

В таблице 5 представлены затраты на инверторную систему, которые могут быть включены на нашем сайте, включая стоимость покупки, стоимость замены, а также расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание. Таблица 5.Стоимость инверторной системы.

Результаты моделирования и обсуждение

Эта часть включает исследование возможности использования гибридных систем производства энергии на изолированном участке (Sonali and Ali 2013). Это предварительное технико-экономическое обоснование и исследование чувствительности позволяют моделировать сотни конфигураций системы с несколькими источниками с различными размерами и количеством компонентов. Было рассмотрено несколько сценариев нагрузок и энергопотребления. На самом деле, результаты Homer pro можно классифицировать по трем аспектам (Lau et al.2010 г.; Sami and Dahl 2005):

Энергетический аспект, описывающий эффективность возобновляемой или ископаемой энергии. Действительно, в анализе чувствительности используются значения скорости ветра и солнечного излучения, чтобы показать важность системы с несколькими источниками и указать ее вклад в производство электроэнергии.

Экономический аспект, который представляет частичную и полную стоимость нашей системы, а также стоимость единицы продукции в кВтч.

Экологический аспект, определяющий степень воздействия на окружающую среду.Он показывает скорость выброса газов в атмосферу.

Энергетический подход

На Рисунке 7 представлен профиль месячной нагрузки для типичного дома в районе Сфакса. В дневное время использование нескольких устройств, таких как телевизор, стиральная машина, водяной насос и т. д., объясняет высокое потребление энергии, которое может превышать 6 кВт. С другой стороны, ночью потребление заметно падает и достигает в среднем 2 кВт.

Рис. 7. Суточный профиль первичной нагрузки переменного тока.

На рисунках 9 и 9 показана производительность возобновляемых систем преобразования, таких как ветряная турбина и фотоэлектрическая система.

Рисунок 8. Выходная мощность ветряной турбины.

Рис. 9. Выходная мощность фотогальванических элементов.

Эти системы характеризуются флуктуирующим питанием из-за случайности первичного источника (ветер, температура, солнечное излучение). Заметим, что энергия ветра превышает потребность в энергии по нагрузке большую часть суток. С другой стороны, производство фотоэлектрической энергии обеспечивается с 6 утра до 6 вечера с небольшим улучшением в летнее время. Это показывает, что мы не можем удовлетворить потребности в энергии в течение дня, используя только фотоэлектрические панели.

На рис. 10 показан уровень проникновения электроэнергии, поставляемой системами возобновляемой энергии. Мы отмечаем, что средний вклад возобновляемой энергии в нашу систему составляет 86% от общей поставляемой электроэнергии.

Рисунок 10. Ежедневный профиль общего объема производства возобновляемой энергии.

Разница между энергией, произведенной системой преобразования, и ее участием в питании нагрузки представляет собой избыточную выработку, как показано на рисунке 11 для рассматриваемых возобновляемых источников.

Рисунок 11. Ежедневный график избыточного производства электроэнергии.

HOMER pro подробно описывает состояние заряда батареи с помощью графиков, представленных на рисунке 12:

Рисунок 12. Среднемесячный уровень заряда.

Состояние заряда основано как на производстве заряда, так и на показанном спросе. Стоит отметить, что батарея не должна быть полностью разряжена, как собственно и требуют производители, определяющие минимальное состояние заряда на уровне 30%.Он может достигать 90% своей максимальной мощности, особенно в месяцы, когда благоприятны ветер и солнечная радиация и когда спрос на гибридную энергию умеренный. Это подчеркивает, что батарея способствует улучшению прерывистого сигнала от возобновляемых источников.

В соответствии со стратегией цикла зарядки системы возобновляемой энергии обычно производят больше энергии, чем необходимо для обслуживания нагрузки. Этот избыток электроэнергии автоматически загружает батарею. Так что наличие запоминающего устройства в гибридной системе — это больше, чем преимущество.Аккумуляторная батарея имеет статическую систему хранения электрической энергии кратковременного действия. Действительно, он обеспечивает необходимую мощность, когда это необходимо для обеспечения непрерывности транзита электроэнергии и электрификации нагрузки. Это гарантирует непрерывность работы при минимальных выбросах газа.

Различные комбинации гибридных систем моделируются с точки зрения стоимости и дизайна. Они могут точно соответствовать требованиям приложения. Согласно Рисунку 13 и Рисунку 14 мы замечаем, что 86% годовой энергии производится за счет возобновляемых источников энергии, а 14% этой энергии производится аккумуляторной батареей и дизельной группой.

Рисунок 14. Скорость производства для каждого источника.

Оценка затрат

Любое концептуальное исследование должно проводиться для достижения наилучшего компромисса между затратами и производительностью. Как правило, системы возобновляемой энергии имеют более высокие инвестиционные затраты, чем традиционные источники, и обеспечивают более низкие эксплуатационные расходы. Наше исследование основано на следующих результатах, полученных от HOMER:

Стоимость энергии (COE )

HOMER pro определяет COE (общая годовая стоимость HOMOR-pro 2019) как среднюю стоимость за кВтч поставленной электроэнергии, произведенной системы и принимает во внимание все соображения и все источники.Он делит годовую стоимость произведенной энергии на общий годовой объем производства. COE определяется по формуле: (4) COE=Cann-totEdiffe+Egidsales(4)

, где:

  • C ann-tot : общая годовая стоимость системы ( /год).

  • E diffe : Поставляемая отсроченная нагрузка (кВтч/год).

  • E gidsales : Суммарная энергия, подаваемая в сеть (кВтч/год).

Распределение затрат по проекту

Для оценки общей стоимости проекта необходимо определить следующие параметры для каждого компонента системы: проекта и выразить его следующим образом: (6) CR=CrepRremRcomp(6) (7) Rrem=Rcomp-Rproj-Rrep(7) (8) Rrep=Rcomp-INTRprojRcomp(8)

где:

Согласно сценариям Полученная компанией Homer pro, как показано на рис. 15, оптимальная система состоит из ветряной турбины, дизельной группы, фотоэлектрической панели и аккумуляторной батареи.Экономическое исследование этой системы подробно описано в Таблице 7, которая представляет общую стоимость каждого элемента и стоимость кВтч при нулевой процентной ставке с учетом 20-летнего срока службы. Эта система использует до 86% возобновляемой энергии, из которых 81,78% поступает от источника ветра, а 18,22% — от солнечной радиации, при этом 0% представляет собой годовой дефицит мощности. Стоимость энергии для нашей системы оценивается примерно в 0,415 евро/кВтч, а чистая текущая стоимость составляет 72 900 евро, как показано на рисунке 15. В нашем случае стоимость нашей системы была опубликована HOMER, как показано в таблицах 6 и 7.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019 г.

Таблица 6. Чистая приведенная стоимость.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано онлайн:
05 марта 2019

Таблица 7. Стоимость в годовом исчислении.

Рисунок 15. Оптимальное решение.

Экологический подход

Наша автономная система должна непрерывно давать энергию в течение всего года.В этом контексте интеграция дизельного генератора необходима для электрификации нагрузки во время пикового спроса или в особых климатических условиях (без ветра, без солнца). Действительно, для обеспечения автономности нашей энергосистемы дизельная группа потребляла 2143 л/год для работы в течение 1912 ч/год. Несмотря на экологические преимущества возобновляемых источников энергии, использование традиционных источников энергии, таких как дизельный генератор, объясняет присутствие загрязняющих газов, как показано в Таблице 8.

Интеллектуальное управление электропитанием автономного гибридного генератора энергииhttps://doi.org/10.1080/19397038.2019.1581852

Опубликовано в сети:
05 марта 2019 г.

Управление питанием гибридной энергетической системы

Для управления гибридной системой возобновляемой энергии и управления ею могут использоваться несколько контроллеров, таких как общие программируемые процессоры (GPP), цифровые сигнальные процессоры (DSP), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA), микроконтроллеры , программируемые контроллеры промышленной автоматизации и т. д.Выбор подходящей платформы контроллера должен основываться на различных факторах, таких как надежность работы в различных условиях (изолированные объекты), время вывода программного обеспечения на рынок, стоимость платформы, энергопотребление, доступные протоколы связи, количество реализованных входов/выходов общего назначения. Выходные контакты (GPIO) и т. д.

Описание платформы

Выбор подходящей платформы для управления предлагаемой нами гибридной энергетической системой основывался на технических и экономических параметрах.Для этого приложения выбран DSP TMS320F28027, разработанный компанией Texas Instruments и относящийся к семейству C2000, характеризующийся низким энергопотреблением. Он предназначен для следующих силовых приложений, а также инверторов переменного тока и приводов VF, аналоговых камер видеонаблюдения, автомобильного освещения, автомобильного бесщеточного двигателя постоянного тока 48 В от 1 до 5 кВт, системы управления батареями EV HEV, промышленного коллекторного двигателя постоянного тока, управления двигателем: высокое напряжение, постоянный магнит, связь по линии электропередач, солнечный инвертор/преобразователь.

ЦП является 32-разрядным процессором. Он содержит модифицированную гарвардскую архитектуру, которая позволяет обрабатывать инструкции и восстановленные данные параллельно на частоте 60 МГц (циклы 16,67-NS).

Эта платформа включает в себя различные внешние коммуникационные устройства, такие как порт RS232 для последовательной связи, I2C, цифровой вход/аналоговый выход и аналоговый вход/цифровой выход. Эти интерфейсы позволяют иметь множество альтернатив для обеспечения внешней связи в соответствии с изучаемым приложением.Действительно, семейство микроконтроллеров TMS320F28027 Piccolo, представленное на рис. 16, обеспечивает мощность ядра C28x в сочетании с высокоинтегрированными управляющими периферийными устройствами в устройствах с малым числом выводов. Следовательно, платформа DSP TMS320F28027 удовлетворяет наши потребности с точки зрения аппаратной производительности и низкого энергопотребления.

Рис. 16. Платформа DSP TMS320F28027.

Алгоритм управления питанием

По результатам, полученным Homer pro, мы отмечаем, что ветер является самым мощным природным источником энергии на нашем участке.Точно так же фотоэлектрическая энергия также представляет собой значительный природный источник энергии. Из-за изменения спроса на энергию и случайного аспекта природных ресурсов (ветер, температура, солнечное излучение) использование традиционных источников энергии, таких как свинцово-кислотная аккумуляторная батарея и дизельная группа, было сочтено необходимым для нашего приложения, чтобы обеспечить непрерывность электроснабжения (Рашид, Чжан и Баракат, 2011 г.; Каабече, Белхамель и Ибтиуэн, 2011 г.; Исмаил, Могхаввеми и Малия, 2013 г.; Мауедж и др.2014). Для управления нашей гибридной энергосистемой был разработан подход к управлению, основанный на следующем алгоритме, представленном на рис. 17.

Рисунок 17. Алгоритм управления энергопотреблением.

Где:

  • P pv , P wt , P B , P DG представляют, соответственно, мощности, обеспечиваемые фотоэлектрической панелью, ветровой турбиной, батареей и дизельной группой.

  • SOC представляет собой нагрузку батареи.

  • SOC мин и SOC MIX SOC MAX Представляют, соответственно, 30% и 90% от батареи мощностью

  • ΔP B = SOC MAX — фактический SOC батареи

  • P L указывает мощность, требуемую нагрузкой.

  • WT Система: Система ветротурбины используется

  • PV Система: фотоэлектрическая панель используется

  • DG: дизельный генератор используется

  • BT: Батарея используется

  • RE (возобновляемый энергии): используются как ветряная турбина, так и фотоэлектрические системы

Предлагаемый алгоритм управления включает две части в зависимости от состояния батареи:

  • Если батарея полностью заряжена (SOC = SOC max), то: На первом этапе предлагаемый алгоритм отдает высокий приоритет системе WT для удовлетворения мощности, требуемой нагрузкой.Если P wt недостаточно, а с другой стороны P PV превышает P L , то мы переходим к использованию фотоэлектрической системы. Если P PV также находится под P L , то мы должны использовать обе системы WT и PV. Если мощности, обеспечиваемой этими двумя системами, по-прежнему недостаточно, мы должны подключить аккумулятор, чтобы обеспечить требуемую мощность.

  • В противном случае, если батарея заряжена не полностью (SOC min < SOC < SOC max ), то: Предлагаемый алгоритм направлен на удовлетворение мощности, требуемой нагрузкой, и в то же время пытается зарядить батарея, чтобы достичь своего SOC max .В худшем случае, если мощность, обеспечиваемая системами WT и PV, не удовлетворяет P L и ∆P B , для покрытия этого дефицита будет использоваться дизельная группа.

Описание приложения

Для оценки алгоритма управления, разработанного в предыдущей части, мы рассмотрели следующую систему: фотоэлектрическая панель, ветряк на базе асинхронного генератора, аккумуляторная батарея, дизельная группа и реостат который имитирует переменную нагрузку, как показано на рисунке 18.

Рис. 18. Конфигурация экспериментальной системы.

Измерители тока и напряжения подключаются к шине каждого источника для измерения значений тока и напряжения. Полученные данные представляют собой аналоговые значения, поэтому нам необходимо преобразовать их в цифровые значения, используя преобразователь АЦП платформы TMS320F28027.

Процессор обрабатывает цифровые данные в соответствии с алгоритмом управления энергопотреблением, а затем командует подрядчиками, подключенными к каждому источнику питания, через выходные интерфейсы GPIO после их усиления с 3.от 3 В до 24 В.

Мы разработали человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), который является важной средой для визуального контроля и отслеживания мощности, генерируемой для каждого источника во время его работы. Связь USB (универсальная последовательная шина) обеспечивает передачу данных между DSP и интерфейсом контроля.

Экспериментальные результаты и обсуждение

Для оценки предложенного алгоритма управления гибридной энергосистемой система была адаптирована к изменяющимся погодным условиям и уровню мощности нагрузки.На рисунках 19, 20 и 21 представлены, соответственно, мощность, требуемая нагрузкой, мощность, вырабатываемая фотогальванической панелью, и мощность, вырабатываемая ветровой турбиной. Очевидно, что мощность, вырабатываемая системами преобразования возобновляемой энергии, колеблется во времени, поскольку они зависят от погодных условий.

Рис. 19. Суточная мощность нагрузки.

Рисунок 20. Суточная мощность ветрогенератора.

Рисунок 21. Ежедневная фотоэлектрическая мощность.

Ветровая и фотоэлектрическая энергия являются основными источниками в исследуемой гибридной системе.Фактически, эти источники изначально управляются таким образом, чтобы извлекать максимальную мощность во времени (MPPT). Мы разработали алгоритм управления системой с несколькими источниками для обеспечения переменного профиля нагрузки. Действительно, наш подход заключается в использовании систем преобразования возобновляемой энергии в качестве основного источника, отдавая приоритет энергии ветра.

На рисунках 23, 26 и 30 представлены командные сигналы, полученные от DSP для каждой энергосистемы, и соответствующие сгенерированные сигналы напряжения и тока.

Рис. 23. Команда фотоэлектрического импульса.

Рисунок 26. Импульсная команда ветряной турбины.

Рисунок 30. Импульсная команда дизель-генератора.

На рис. 22, 25, 29 и рис. 24, 27, 31 показаны соответственно напряжение и ток на клеммах фотогальванической панели, эмулятора ветра и дизельной группы. При необходимости батарея вмешивается, чтобы восполнить недостаток энергии, чтобы гарантировать автономность системы. Когда достигается минимальная нагрузка SOC = 30 %, дизельный генератор вмешивается, чтобы компенсировать недостаток энергии и заряжает аккумулятор до достижения SOC = 90 %.Действительно, выбранный сценарий не является реальным, а используется для проверки предлагаемого алгоритма в худшем случае.

Рисунок 25. Напряжение ветряной турбины.

Рисунок 31. Ток дизель-генератора.

Рис. 22. Фотоэлектрическое напряжение от инвертора.

Рис. 24. Фотоэлектрический ток.

Рисунок 27. Ток ветрогенератора.

На рис. 28 быстрый разряд батареи при t = 3,5 мин запускает дизель-генератор (рис. 29), чтобы питать нагрузку на первой стороне и заряжать батареи на другой стороне.Это подтверждает, что наш алгоритм работает хорошо и удовлетворяет различным наихудшим случаям.

Рис. 28. Кислотная батарея/кислотная батарея.

Рисунок 29. Напряжение дизель-генератора.

На рис. 32 представлен потребляемый ток нагрузки. Мы замечаем, что в настоящее время нет сбоя или нехватки для различных сценариев. Следовательно, полученные результаты подтверждают наш выбор предлагаемой гибридной системы и соответствующего алгоритма управления.

Заключение

В этой работе представлена ​​гибридная энергетическая система для электрификации типичного дома в удаленном районе.Дизайн гибридной системы был основан на метеорологических и радиометрических данных региона Сфакс-Тунис. Мы настроили систему для выработки энергии с помощью фотоэлектрических панелей, ветряных турбин, дизельных генераторов и системы аккумуляторных батарей.

В процессе оптимизации программное обеспечение Homer pro используется для имитации нескольких возможностей с целью выбора наилучших результатов для каждого сценария с точки зрения стоимости и энергопотребления. По полученным результатам моделирования была выбрана система, обеспечивающая до 100% непрерывной энергии, необходимой нагрузке с затратами 0.415 евро/кВтч. Наше исследование показало, что использование генератора и аккумуляторов необходимо для достижения оптимального решения. Наша гибридная энергетическая система характеризуется хорошим качеством напряжения, минимальными перебоями и приемлемой стоимостью при максимальной интеграции возобновляемых источников энергии по сравнению с ископаемыми источниками энергии, используемыми в нашей системе.

Предлагаемая нами гибридная энергетическая система управляется платформой DSP для питания типичного дома в изолированном месте и гарантирует непрерывное электроснабжение. Экспериментальные результаты доказали эффективность принятого подхода с точки зрения:

  • Электрификации дома в изолированном месте

  • Приоритизации возобновляемых ресурсов

  • Контроль уровня заряда батареи

  • Минимизация вмешательства Дизельная группа

  • мгновенное надзору за состоянием энергосистемы

  • Задача информации, исходящих из энергосистемы

Топливный элемент EFOY PRO Неопределенные и автономные

стационарные и стационарные системы мониторинга часто не имеют доступа к электросети и часто должны быть замаскированы.JENNY ND Terra общим весом около 10,5 кг — это инновационная портативная система питания, предназначенная для транспортировки одним человеком и немедленно готовая к использованию в любом месте и в любое время. JENNY ND Terra надежно поставляет электроэнергию для наблюдения, распознавания и защиты секретных активов. Он уже используется ведущими оборонными организациями в качестве легкого, бесшумного и незаметного источника энергии в полевых условиях. Его можно использовать даже закопанным!
2,5-литровый топливный картридж системы имеет мощность 2750 Втч.Такое же количество энергии в обычных свинцовых батареях или литий-ионных батареях будет весить около 90 кг и 18 кг соответственно.

Характеристики
Мощность в сутки: 600 Втч
Номинальная мощность: 25 Вт
Пиковая мощность: до 180 Вт (кратковременно)
Время работы на одном топливном картридже: до 110 часов
Номинальный ток: при 10 В / 16,5 В 2,50 A / 1,51 A.
Вес: 10,5 кг с гибридной батареей
Размеры: 499 x 393 x 240 мм
Расход метанола <1,0 л/кВтч
Электрический интерфейс: Glenair # 804-005-07ZNU8-13s
Внутренняя батарея: BB -2590 (BT-70791A)
Номинальное напряжение: 14.4 В
Номинальная емкость: 14,4 Ач
Напряжение в конце заряда: 16,4 В +/- 0,08 В
Максимальная нагрузка/разрядка: 6 A / 46 A
Рабочая температура: от -32 °C до +35 °C
Начальная температура: + от 1 °C до +49 °C
Температура хранения: от +1 °C до +71 °C от -34 °C до +71 °C с активированной защитой от замерзания
Влажность: от 0 до 100 % относительной влажности
Защита от брызг, водонепроницаемая в транспортной конфигурации
Метод вибрации: MIL-STD 810F 514.5, категории 5, 8 и 20
Испытание на падение: MIL-STD 810F, метод 516.5, процедура I
Рабочая высота: до 4000 м без потери выходной мощности
Уровень шума: <37 дБ (A) на расстоянии 1 м
EMV: VG 95373
Ситуация / Эксплуатация Использование: Стоя, Горизонтально / Скрыто, Под землей
Гарантия : 1500 часов работы.

Принадлежности в комплекте
Корпус системы с вентиляционными трубками и грибками
Топливный элемент JENNY 600S (включая транспортный аккумулятор)
Гибридный аккумулятор BB-2590
Соединительный кабель 12 В Auto OUT
Рабочая жидкость, 20 мл
Руководство

Анализ осуществимости Возобновляемая автономная система электроснабжения в прибрежной зоне Индонезии

Авторы

  • Мохаммад Нур Хидаят Государственный политехнический институт Маланга
  • Ангга Нур Рахмат
  • Фердиан Ронилая

Аннотация

Программа правительства Индонезии по решению проблем распределения электроэнергии в удаленных или изолированных районах направлена ​​на оптимизацию потенциала возобновляемых источников энергии в районе.Ожидается, что сочетание обычных электростанций (дизельных генераторов) с электростанциями, работающими на возобновляемых источниках энергии (фотоэлектрические и ветряные турбины), решит проблему электроснабжения в изолированных районах южного округа Тулунгагунг, а именно в жилых районах на пляже Брумбун. Существование государственной помощи в виде распределяемых каждому главе семьи солнечных батарей по-прежнему не может оптимизировать использование электроэнергии в течение 24 часов в сутки, поскольку генерация дизельных генераторов и солнечных батарей осуществляется отдельно.Это исследование посвящено проектированию и анализу возобновляемой автономной системы электроснабжения, состоящей из централизованной системы дизель-генератора на солнечной энергии (солнечная панель — ветряная турбина — дизель-генератор) с использованием программного обеспечения HOMER. Это программное обеспечение не только используется для создания проектов, но также способно выполнять наиболее оптимальную оценку конструкции системы путем сортировки на основе общей стоимости, базового тарифа на электроэнергию и выбросов углекислого газа. Исследование конструкции четырех конфигураций электростанции показывает, что использование дизельных генераторов мощностью 10 кВт, солнечных панелей мощностью 8 кВт и ветряных турбин мощностью 6 кВт является лучшим решением, а комбинация трех источников энергии показывает чистую текущую стоимость (NPC). ) стоимость 44 680 долларов США, стоимость энергии (COE) 0.268 кВтч/$, выбросы CO 2 1077 кг/год, а дизель-генератор использует всего 54 минуты в день.

Ключевые слова: Стоимость энергии, Гибридное производство электроэнергии, HOMER, Чистая приведенная стоимость, Возобновляемая энергия
Классификация JEL: C63, C88, Q42

Загрузки

Данные для загрузки пока недоступны.

Как цитировать

Хидаят, М.Н., Рахмат, А. Н., и Ронилая, Ф. (2020). Анализ осуществимости возобновляемой автономной системы энергоснабжения в прибрежной зоне Индонезии. International Journal of Energy Economics and Policy , 10 (3), 175–181.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.