Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ
Из таблицы 1.2.1. видно, что наиболее вероятные скорости ветра равны 4 - 12 м/с. По данным таблицы 1.2.1. определена мощность ветра через единичную площадку Fо=1м, т.е. удельная мощность ветра, и построены графики (рис.1.2.1.).Удельная мощность, при этом, определялась с учетом вероятностного характера скорости ветра по формуле / 18,43/:
, (1.2.3.)
где: St - удельная мощность ветра во время t,Вт;
Vi - i-тая скорость ветра, м/с;
pi(t) - вероятность действия i-той скорости ветра во время t. Для проектирования электроснабжения важным параметром является продолжительность штиля (V£1м/с). Из таблицы 1.2.1. определяем, что вероятность практического штиля в нашей зоне составляет 0,14 -0,30 в зависимости от времени года, однако максимальное количество идущих подряд штилевых дней для Ростовской области равно четырем /39/.Это обстоятельство следует учитывать при проектировании ветроэлектрических установок и определения глубины аккумулирования электроэнергии.
2. ВЫБОР ВАРИАНТА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
2.1. Графики потребления электроэнергии
Энергия, потребляемая сельской усадьбой, расходуется на обогрев и приведение в действие различных электроприемников. Для обогрева в сельской местности традиционно используется ископаемое твердое или газообразное топливо, реже жидкое топливо. Применение для этих целей электроэнергии скорее является анахронизмом, нежели перспективным направлением.
Если исключить из рассмотрения обогрев, то остальные потребители являются электрическими и требуют электроэнергии. В этой связи, для проектирования электроснабжения необходимо иметь информацию о графиках электропотребления или изменении потребляемой мощности.
В руководящих указаниях по проектированию электроснабжения /36/ приведены данные о максимальной нагрузке на вводе в сельский жилой дом,которая составляет 1,5 .7,5 кВт в зависимости от наличия газификации местности и уклада жизни. Однако, данных об изменении нагрузки в течение суток не приводится. В то же время, из-за того, что графики поступления энергии от ВИЭ неуправляемы человеком, для выбора варианта электроснабжения необходимо знать графики потребления электроэнергии.
Потребление электроэнергии является случайной величиной, и для получения графиков рекомендуется проводить соответствующие измерения, накапливая статистические данные. Однако, такой метод получения графиков электропотребления является трудоемким, требующим большого числа наблюдаемых объектов и длительного времени наблюдений. Так, для получения графика с надежностью 0,9 и при доверительном интервале 30% подвергнуть наблюдениям 622 сельские дома /5/, причем все они должны быть однотипными, а наблюдения должны проводиться в течение года.
Известны другие методы получения графиков электропотребления, например метод экспертной оценки. Этот метод основан на опросе респондентов и позволяет значительно сократить время получения необходимой информации. Однако,для получения достоверных данных необходимо значительное количество объектов (т. е. экспертов), что также затруднительно.
В АЧГАА разработана методика получения достоверных данных о графиках электропотребления от небольшого числа экспертов /41/. Эта методика основана на правиле приведения одной случайной величины к другой. Сущность этого правила заключается в следующем.
Пусть приводимой является случайная величина Y, следовательно необходимо так изменить у1,у2 .уm, чтобы Y*' = X*, sy' = sx Y*',sy' - параметры распределения приведенной случайной величины Yу1,у2 .уm.
Установлено /$$$/, что i-тые значения до и после приведения связаны между собой соотношением:
, (2.1.1.)
где: - приведенное i-тое значение Yi;
k1, k2 - коэффициенты приведения.
, (2.1.2.)
(2.1.3.)
Что бы случайную величину Y привести к случайной величине Х, имеющей такой же закон распределения,но другие параметры распределения, необходимо i-тые значения случайной величины Y изменить по формуле (2.1.1),вычислив коэффициенты приведения по формулам (2.1.2) и (2.1.3).
В соответствии с описанной методикой было опрошено 7 экспертов, владельцев сельских усадеб с высокой насыщенностью электрооборудования, и получены данные о времени работы i-тых нагрузок. Путем статистической обработки этих данных получены усредненные значения нагрузки в i-тые периоды времени и параметры распределения Р¢ и σp (таблица 2.1.1.).
Рассчитаны среднесуточные значения параметров распределения нагрузки в соответствии с РУМ-10 по следующим формулам и представлены в таблице 2.1.2.
, (2.1.4)
, (2.1.5)
, (2.1.6)
, (2.1.7)
где: , sср - средние за сутки параметры распределения, Вт;
, sсрс - средние за сутки параметры распределения с учетом сезона, Вт.
По (2.1.4.) и (2.1.5.) рассчитаны коэффициенты приведения (таблица 2.1.2.) и приведены значения нагрузки в i - тый период времени (таблица 2.1.3.).
Таблица 2.1.1.
Параметры распределения графика нагрузки сельской усадьбы по экспертным данным
Часы суток |
Значения нагрузки, Вт | |||
Зима |
Весна |
Лето |
Осень | |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0 - 1 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 – 5 5 - 6 6 – 7 7 – 8 8 – 9 9 – 10 10 – 11 11 – 12 12 – 13 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17 |
133 50 50 50 80 180 230 357 944 1307 1307 1121 536 707 936 1157 1179 |
217 100 100 100 125 160 203 354 971 1371 1257 943 429 471 700 1271 1264 |
164 64 50 84 110 110 159 278 1064 1278 1207 893 436 421 650 507 850 |
467 50 50 50 67 124 203 443 864 1207 1250 986 393 721 664 1143 1274 |