Тема работы.
Определить установленную мощность и возможную годовую выработку электроэнергии автономной гибридной солнечно-ветровой энергетической установкой (СВЭУ) в зависимости от места ее размещения, если используется ветроагрегат с диаметром ветроколеса «Д» и солнечная батарея, состоящая из «n» солнечных фотоэлектрических модулей пиковой мощностью «p».
Методические указания по выполнению курсовой работы.
Гибридная солнечно-ветровая энергетическая установка, структурная схема которой представлена на рис. 1, предназначена для электроснабжения автономных потребителей, не имеющих централизованного энергоснабжения.
Приход солнечной радиации и потенциал ветровой энергии сильно зависят от местных климатических характеристик и имеют ярко выраженный сезонный характер. Использование в одной установке двух энергоисточников (солнце и ветер) существенно повышает обеспеченность электроснабжения автономного потребителя. Основными показателями, по которым оценивается эффективность СВЭУ, является установленная мощность и возможная максимальная выработка электроэнергии за год.
Исходные данные, необходимые для выполнения курсовой работы, приведены в таблицах 1 и 2.
Другая необходимая информация дается в приложении, а значения коэффициентов и некоторых физических параметров – непосредственно в пояснениях к расчетным формулам.
Рис. 1. Структурная схема гибридной СВЭУ для автономного электроснабжения. ВЭА – ветроэлектрический агрегат, ФЭБ – фотоэлектрическая батарея, БУ – блок управления,
АБ – аккумуляторная батарея, И – инвертор.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица 1.
Исходные данные по ветроэлектрическому агрегату (ВЭА)
и фотоэлектрической батареи (ФЭБ).
| Показатели | Обозначение | Размерность | Первая цифра шифра |
| Диаметр ветроколеса | D | м | |
| Расчетная скорость ветра | Jp | м/с | |
| Рабочий диапазон скоростей ветра | JнJmax | м/с | 4¸25 |
| Высота оси ветроколеса | H | м | |
| Пиковая мощность фотомодуля | P | Вт | |
| Число фотомодулей | n | шт |
Таблица 2.
Климатические характеристики для места расположения гибридной установки.
| Вторая цифра шифра | Место расположения установки и параметр «g» | Климатические характеристики | Размерность | Месяц | Год | Высота флюгера h, м. | |||||||||||
| г. Архангельск g=1,25 | Vcp | м/с | 5,2 | 5,4 | 5,7 | 5,6 | 5,5 | 4,9 | 4,2 | 4,1 | 4,3 | 4,5 | 11,0 | ||||
| Ec | кВт*ч/м2 | 56,1 | 77,9 | 122,5 | 161,6 | 187,8 | 197,7 | 184,5 | 188,9 | 124,7 | 80,2 | 46,9 | 1593,6 | - |
Мощностная характеристика ВЭА.
1.1.1. Расчетная мощность ВЭА.
Расчетная мощность определяется из выражения:
(1)
где r=1,226 кг/м3 – плотность воздуха;
F=pD2/4 - ометаемая площадь ветроколеса в м2;
Jp - расчетная скорость ветра в м/с;
cp=0,4¸0,45- коэффициент использования энергии ветра;
hM=0,85¸0,9 - КПД мультипликатора;
hГ=0,7¸0,95 - КПД генератора.
Значения D и Jp выбираются из таблицы 1.
Меньшие значение cp, hM и hГ принимаются для ВЭА с D£8м, а большие – для D>8 м
0,4 
0,85 0,7 
=5,34 (кВт)
1.1.2. Построение мощностной характеристики ВЭА.
Мощностная характеристика ВЭА определяется расчетом:
(2)
где J - скорость ветра.
Причем необходимо учитывать специфику работы ВЭУ, которая заключается в том, что при:
По выражению (2) проводится вычисление NВЭА, заполняется таблица 3 и строится (на миллиметровке) график расчетной мощностной характеристики вида NВЭА=f(J) (рис.2).
Таблица 3.
Значения NВЭА в зависимости от скорости ветра.
| J, м/с | ||||||||
| NВЭА, кВт | 1,58 | 3,75 | 5,34 | 5,34 | 5,34 | |||
| J, м/с | ||||||||
| NВЭА, кВт | 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 | 5,34 |
Расчетная мощность ФЭБ.
Расчетная (пиковая) мощность ФЭБ определяется из выражения (3).
(3)
Здесь n – число фотомодулей в ФЭБ;Рпик – пиковая мощность фотомодулей (Вт).
Численное значение n и Рпик выбираются из табл. 1.
