Структура и объем диссертации




Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст диссертации включает 81 страницу. Изложение иллюстрируется 40-ка рисунками и 21-ой таблицей. Список литературы на 4-х страницах содержит 52 наименования. В приложениях приведен комплект чертежей отражающих некоторые технические детали объектов созданных в процессе исследования и ориентировочный экономический расчет себестоимости ВЭУ мощностью 5 кВт.

 

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе оценена энергообеспеченность в энергодефицитных районах Красноярского края, проведен аналитический обзор современных энергетических установок на основе ВИЭ включающий анализ их технико-экономической эффективности, проведен обзор электронной системы управления ЭСУД как аналога ЭСУГ.

По данным на 2013 г, установленная мощность ДЭС составила 105,901 МВт. В 2012 году для их работы было затрачено 124558,898 т. дизельного топлива. Себестоимость электроэнергии выработанной на таких ДЭС колеблется от 20 до 40 руб. за 1 кВт*ч. При средней цене дизельного топлива 25 тыс. руб. за 1 тонну, с учетом затрат на его доставку, принимаемых как двукратная цена топлива, издержки составляют порядка 4 млрд. руб. «Перекрестное субсидирование» касающееся урегулирования тарифов для населения составляет порядка 2 млрд. руб. На рисунке 7 можно увидеть насколько велика площадь покрытия электроснабжения от ДЭС в Красноярском крае. В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70 % территорий страны . Таким образом, потенциальными потребителями электроэнергии выработанной от установок на основе ВИЭ может стать весь спектр зависящий от электроэнергии выработанной на ДЭС.

ВЭУ на рисунке 8 представляет собой «классическую технологию», которую можно обобщено представить рисунком 9. Согласно к «классическим технологиям» следует отнести использование асинхронных электрических генераторов с системой двойного питания, позволяющей поддерживать постоянную частоту, и зубчатым мультипликатором (коробкой передач). Для регулирования мощности, вырабатываемой в ВЭУ, используется система поворотных лопастей (Pitch-система). Данная технология существует на рынке ветроэнергетики более 50 лет. Некоторые производители до сих пор придерживаются канонов «классической» конструкции ВЭУ. С одной стороны, это проверенная временем технология. С другой стороны, она имеет ряд недостатков, среди которых – низкая производительность». Анализируя отчет можно сказать, что подавляющее большинство современных производителей от малого до большого рынка ветроэнергетики отдают предпочтение «классической» технологии.

Лишь две компании в мире «Norwind Energieanlagen GmbH», Германия (рис. 10) и «Windflow», Новая Зеландия используют инновационную технологию внутренней компоновки ВИЭ – гидрообъемный мультипликатор (вместо механического), в данной работе отмечен как МГС позволяет значительно сократить проектную стоимость установок на основе ВИЭ

Рисунок 7 – Карта Красноярского края с указанием районов, имеющих дефицит энергии

Рисунок 8 – ВЭУ «Vestas»

 

Рисунок 9 – «Классическая технология» внутренней компоновки ВЭУ

 

использующих как «классическую», так и «безредукторную» технологию, на 20-50% (см. рис. 11). Ориентировочная стоимость энергетических установок на основе ВИЭ с применением МГС может варьироваться от 36 тыс. руб. за 1 кВт

установленной мощности для ВЭУ и от 27 тыс. руб. за 1 кВт установленной мощности для свободнопоточных микроГЭС. Кроме того, технология гидрообъемного мультипликатора повышает общий КПД установки приблизительно на 10…25%, за счет использования более производительных синхронным генераторов, что подтверждается .

Вторая глава посвящена разработке ЭСУГ для МГС, на примере свободнопоточной микроГЭС, 2 кВт.

Система управления МГС состоит:

1. ЭБУ;

2. Гидромотор;

3. Датчик температуры;

4. Датчик отслеживающий угловую скорость вала того, на котором требуется ее стабилизация (в данном случае – генератор).

Система управления МГС работает по следующему алгоритму:

1. Прием ЭБУ (1) входящих сигналов (сопряжение) внешних датчиков, несущих в себе информацию о состоянии системы (3),(4);

2. Анализ и обработка полученной информации ЭБУ(1), на основе программы управления системой;

3. Формирование выходного сигнала управления (сопряжение).

 

Рисунок 10 - ВЭУ Nordwind NW 20-150

 

Согласно данному алгоритму работы ЭБУ будет управлять рабочим объемом гидромотора (2) пропорционально изменению угловой скорости генератора. От завода изготовителя, генератор или гидромотор могут комплектоваться необходимым датчиком частоты вращения (4), поэтому сложность в считывании угловой скорости выходного звена для ЭБУ отпадает. В соответствии со структурной схемой ЭСУГ для МГС (см. рис. 12) и блок схему ЭБУ для ЭСУД (см. рис. 13) составим блок-схему ЭБУ для ЭСУГ (см. рис.14).

Третья глава посвящена теоретическим экспериментальным исследованиям. Спроектированы и рассчитаны, гидросистемы для свободнопоточной микроГЭС установленной мощностью, 2 кВт и ВЭУ мощностью 300 кВт. Основными преимуществами спроектированных гидросистем является максимально простая и эффективная компоновка оборудования, позволяющая избежать дополнительных потерь КПД системы

 

Рисунок 11 – График зависимости стоимости синхронных генераторов от их мощности , МГС + быстроходный генератор

 

Для свободнопоточной микроГЭС, расчеты показывают, что общий КПД гидросистемы равен порядка 85 %, что является хорошим показателем для гидравлического мультипликатора при установившейся температуре рабочей

 

Рисунок 12 – Схема системы управления МГС. Стабилизация угловой скорости вала выходного звена

n – датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; v – датчик скорости движения автомобиля; Q, Р – датчик нагрузки на двигатель; – датчик температуры охлаждающей жидкости; – датчик температуры воздуха; φ – датчик положения дроссельной заслонки; F – датчик фаз; λ – датчик кислорода; СО – потенциометр (может устанавливаться на автомобилях, на которых не установлен кислородный датчик); – датчик атмосферного давления; НД – датчик неровности дороги; – датчик давления топлива; u – сигнал напряжения бортовой сети; Конд. – сигнал включения кондиционера; Дет. – датчик детонации;

Рисунок 13 – Блок-схема управления впрыском топлива и зажигания

жидкости порядка 40 , это значит что гидросистема не является теплонапряженной (см. рис.15).

 

n – частота вращения вторичного вала;

TF – Температура рабочей жидкости,

Рисунок 14 – Блок-схема ЭБУ для ЭСУГ

 

Для расчета МГС для ВЭУ был взят ветрогенератор Nordtank 300, установленной мощностью 300 кВт. По данным пионеров в области гидравлической мультипликации – немецкая компания «Nordwind energieanlagen GmbH» строит ВЭУ установленной мощностью превосходящей в 3 раза рассматриваемый в данной работе, которые успешно эксплуатируются сегодня.

Для ВЭУ, расчеты показывают, что гидравлические потери в гидросистеме превышают номинально-допустимые лишь в температурном диапазоне рабочей жидкости от -60 до -20 (см. рис 16). Общий КПД гидросистемы равен порядка 84 %, что является хорошим показателем для гидравлического мультипликатора такой мощности, при установившейся температуре рабочей жидкости порядка 50 (см. рис. 17), учитывая, что гидропривод является достаточно теплонапряженным.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-04 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: