Разработка и исследование испытательного стенда для проверки инверторов солнечных электростанций на соответствие требованиям к работе при провалах напряжения
Целью работы является разработка и реализация эмулятора, способного генерировать в сети в непосредственной близости от фотоэлектрических электростанций провал напряжения заданной глубины и длительности для проверки на соответствие требованиям поддержания непрерывности электроснабжения при низком напряжении.
Область применения: Результаты работы могут применяться для создания мобильных эмуляторов для тестирования электростанций установленной мощности до десятков МВт.
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1. Сетевые кодексы и их актуальность ……………………………………………………… 17
1.1. Описание объекта исследования ……………………………………………………… 17
1.2. Требования сетевых кодексов………………………………………………………….. 19
1.3. LVRT способность ………………………………………………………………………….. 26
1.4. Моделирование инвертора ………………………………………………………………. 31
2. Эмуляторы провала напряжения …………………………………………………………… 33
2.1. Типы эмуляторов…………………………………………………………………………….. 33
2.2. Эмулятор на основе синхронного генератора…………………………………… 36
2.3. Эмулятор на основе инвертора (двухзвенного преобразователя) ……… 41
2.4. Эмулятор на основе делителя напряжения ………………………………………. 45
3. Сборка реального эмулятора…………………………………………………………………. 49
3.1. Описание установки ……………………………………………………………………….. 49
3.2. Расчёт элементов эмулятора ……………………………………………………………. 50
3.2.1. Сопротивление автотрансформатора ………………………………………….. 50
3.2.2. Расчёт сопротивлений эмулятора……………………………………………….. 54
3.2.3. Расчёт мощности солнечных панелей ………………………………………… 56
3.3. Управление реле для переключения ветвей ……………………………………… 58
4. Тестирование и анализ применения эмулятора ……………………………………… 61
4.1. Сравнение результатов физического эксперимента и PSIM
моделирования ……………………………………………………………………………………… 61
4.2. Использование записывающего устройства …………………………………….. 65
4.3. Анализ изменения напряжения в ходе эмуляции ……………………………… 68
4.4. Расчет пределов применения эмулятора относительно максимальных
значений тока………………………………………………………………………………………… 70
4.5. Совместимость эмулятора с различными СЭС…………………………………. 73
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 78
5.1. Описание проекта и потенциальные потребители ……………………………. 79
5.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………. 80
5.3. SWOT-анализ………………………………………………………………………………….. 83
5.4. Организация и планирование работ …………………………………………………. 85
5.5. Расчет сметы затрат на исследование ………………………………………………. 88
5.6. Оценка экономической эффективности НИР …………………………………… 94
6. Социальная ответственность ………………………………………………………………… 98
6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. …. 98
6.2. Производственная безопасность ……………………………………………………. 102
6.3. Экологическая безопасность………………………………………………………….. 110
6.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 111
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 115
Источники ……………………………………………………………………………………………… 116
Приложение А. Схема эмулятора на основе инвертора ……………………………. 121
Приложение Б. Расчёт величин сопротивлений эмулятора ………………………. 122
Приложение В………………………………………………………………………………………… 123
Производство электроэнергии традиционным способом приводит к
значительным выбросам парниковых газов в атмосферу, которые
существенно влияют на окружающую среду. При этом цены на
энергоносители продолжают расти. В связи с этими проблемами все более
актуальными становятся электростанции на основе возобновляемых
источников энергии, особенно с учетом того факта, что себестоимость
вырабатываемой ими электроэнергии существенно снизилась за последние
пару десятилетий.
Среди возобновляемых источников энергии солнечная энергетика по
масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной
распространенности одна из наиболее перспективных. Общее количество
солнечной энергии, падающей на поверхность Земли за год, составляет
величину около (7.5-10)∙1017 кВт∙ч [1], тогда как нынешнее потребление
энергии всем человечеством всего около 0,0015∙1017 кВт∙ч в год. Развитие
солнечной энергетики характеризуется высокими темпами – каждый год
вводится примерно 30% новой генерации. Из них более 98% –
фотоэлектрические электростанции, то есть электростанции, использующие
фотоэлектрический эффект для генерации электроэнергии. Установленная на
конец 2017 года мощность фотоэлектрических станций, по данным
International Renewable Energy Agency, составляет 385,7 ГВт, тогда как
суммарная мощность к концу 2016 года равнялась 296 ГВт[2].
Вместе с ростом количества солнечных электростанций (СЭС) и их
доли в общем энергобалансе растут также и требования к надежности их
работы. В частности разрабатываются специализированные стандарты –
сетевые кодексы, одним из требований которых является необходимость для
СЭС оставаться подключенными к сети в течение определенного времени
даже при значительных провалах напряжения. На рисунке 1 изображена
требуемая характеристика по стандартам Франции. Если текущее
напряжение в сети находится выше этой характеристики, СЭС должна
оставаться подключенной к сети.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.6 (71 отзыв)
4.2 (5 отзывов)
5 (20 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.8 (1033 отзыва)
5 (49 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.8 (13 отзывов)
4.7 (18 отзывов)
