Моделирование режимов работы автономной фотоэлектрической станции

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Абрамов, Тимофей Юрьевич Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования в данной работе были выбраны автономные системы электроснабжения на основе фотоэлектрических преобразователей энергии. Предметом исследования являются структурные схемы, элементы конструкций и алгоритмы взаимодействия компонентов фотоэлектрического электротехнического комплекса автономного электроснабжения. Целью работы является создание модели автономной фотоэлектрической станции с возможностью оценки эффективности использования в любой точке планеты и возможностью анализа энергетического баланса. По итогу было разработано программное обеспечение, позволяющее осуществлять имитационное моделирование и определение рациональных параметров фотоэлектрических систем.

Введение ………………………………………………………………………………………………………………………12
Часть 1. Литературный обзор ………………………………………………………………………………………..13
1.1. Солнечная энергетика ……………………………………………………………………………………..13
1.2. Применение в России. ……………………………………………………………………………………..18
1.3. Основное оборудование ФЭС…………………………………………………………………………..20
1.4. Исследования по моделированию элементов ФЭС. …………………………………………..23
Часть 2. Математическое описание элементов. ………………………………………………………………26
2.1. Солнечная радиация. …………………………………………………………………………………………..26
2.2. Суточный ход температуры. ………………………………………………………………………………..30
2.3. Температуры поверхности фотоэлектрического модуля. ………………………………………31
2.4. Солнечная батарея. ……………………………………………………………………………………………..32
2.5. Аккумуляторная батарея. …………………………………………………………………………………….34
2.6. Нагрузка. …………………………………………………………………………………………………………….36
Часть 3. Програмная реализация модели. ………………………………………………………………………39
3.1. Солнечная радиация. …………………………………………………………………………………………..39
3.2. Суточный ход температуры воздуха. ……………………………………………………………………42
3.3. Модель температуры поверхности фотоэлектрического модуля. ………………………….44
3.4. Солнечная батарея. ……………………………………………………………………………………………..45
3.5. Батарея аккумуляторная. ……………………………………………………………………………………..48
3.6. Модели преобразователей……………………………………………………………………………………49
3.7. Модель нагрузки. ………………………………………………………………………………………………..50
Часть 4. Моделирование режимов работы ……………………………………………………………………..53
4.1. Выбор параметров ФЭС. ……………………………………………………………………………………..53
4.2. Моделиование режимов работы. ………………………………………………………………………….61
4.3. Альтернативные варианты. ………………………………………………………………………………….64
Заключение…………………………………………………………………………………………………………………..71
Часть 5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. ………….74
Часть 6. Социальная ответственность. …………………………………………………………………………..95
Список литературы:…………………………………………………………………………………………………….113
Приложение А ………………………………………………………………………………………………………..117

В виду огромных территорий Российской Федерации не всегда является
целесообразным и возможным обеспечить электроснабжение удалённых
территорий. Решается эта проблема дизель генераторами с помощью
возобновляемых источников электроэнергии соизмеримой мощности.
Гибридные системы могут значительно различаться по составу источников, по
архитектуре построения. Для решения задач оптимизации мощностей
генерирующих источников, выбора параметров регулирующих устройств и
настройки систем управления необходим тщательный анализ энергетического
баланса, т.е. согласования режимов производства и потребления энергии, для
чего требуется высокая дискретизация прогнозной выработки электрической
энергии. Решению этой проблемы и посвящена данная работа.
В магистерской диссертации предложено решение проблемы
достоверного определения энергетического баланса ФЭС с помощью
разработанного програмного комплекса в MatLab Simulink с высокой
временной дискретизацией, 86,400 перерасчётов всех параметров за одно
моделирование. Новизной является учёт в единной модели нелинейности
характеристик основных элементов ФЭС, а также их зависимость от внешних
факторов, случайно изменяющихся в каждый момент времени и вносящие
изменения в процесс генерации. Например, температура поверхности
фотоэлектрического модуля нелинейно влияет на напряжение холостого хода
фотоэлемента. Описанные особенности существенно усложняют решение
обозначенной задачи. Естественна необходимость учёта достаточного
количества стохастических факторов в единой модели для получения
достаточной точности, что вызывает необходимость применения методов
математического моделирования в совокупности с практическими данными
наблюдений.
1.1. Солнечная энергетика
Запасы традиционных источников электроэнергии такие как нефть, газ
и уголь, которые используются для преобразования энергии по всему миру,
быстро исчерпываются. По мимо этого, продукты сгорания являются
причиной глобальных проблем: парникового эффекта и загрязнений, которые
отравляют и наносят огромный ущерб всему живому на планете [1]. Условия
окружающей среды – одна из самых важных социально-экологических
проблем, которая влияет на всех граждан [2]. В связи с этим возобновляемые
источники электроэнергии (солнечная, ветряная, геотермальная) получили
стремительное развитие за последнее десятилетие.
Среди этих источников фотоэлектрическая энергия широка
распространена для маломощных потребителей. Огромный потенциал
солнечной энергетики невозможно игнорировать. Организация
Объединенных Наций оценивает потенциал солнечной энергетики в 1,575 –
49,837 ЕДж. Эта величина превышает мировое потребление электроэнергии в
2012 году, которое равнялось 567 ЕДж [3]. Потенциал солнечной энергии,
которую может использовать человек, ограничена такими факторами как
географическое положение приёмной поверзности, смена суток, облачность
[4].
С момента первого применеия энергии солнца в космической миссии в
1958 году, фотоэлектрические технологии прошли долгий путь. Программа
фотоэлектрических систем (PVPS) Международного Энергетического
Агенства (IEA) была основана в 1993 году, и на сегодняшний день включает в
себя 32 страны участницы. Программа существует, чтобы «координировать
международные совместные усилия, которые увеличивают роль солнечной
энергетики в направлении устойчивости энергетиечских систем». Рисунок 1
графически отображает данные отчёта за 2018 год, в котором указано, что к
концу года сумарная установленная мощность ФЭС в мире превосходит 500
ГВт, при чём 100 ГВт были построены непосредственно в 2018 году.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Моделирование режимов работы автономной фотоэлектрической станции»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)