Мы все знаем, что мир сталкивается с серьезной угрозой быстрого истощения запасов ископаемого топлива. Большая часть нынешнего спроса на энергию удовлетворяется за счет ископаемого топлива и атомных электростанций
жүктеу/скачать 86,71 Kb.
|
|
Мы все знаем, что мир сталкивается с серьезной угрозой быстрого истощения запасов ископаемого топлива. Большая часть нынешнего спроса на энергию удовлетворяется за счет ископаемого топлива и атомных электростанций. Небольшая часть удовлетворяется за счет технологий использования возобновляемых источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия, биомасса, геотермальная энергия и т.д. Скоро наступит время, когда мы столкнемся с острой нехваткой топлива. Согласно закону сохранения энергии, “Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, но она может быть только преобразована из одной формы в другую”. Большая часть исследований в настоящее время посвящена тому, как экономить энергию и как лучше ее использовать. Исследования также были направлены на разработку надежных систем для использования энергии из нетрадиционных энергетических ресурсов. Среди них ветровые и солнечные источники энергии за последние 10 лет продемонстрировали удивительно быстрый рост. Оба являются экологически чистыми источниками энергии в изобилии. Обладая высокими темпами экономического роста и более чем 17 процентами населения земного шара, Казахстан является крупным потребителем энергетических ресурсов. Несмотря на мировой финансовый кризис, спрос Казахстана на энергоносители продолжает расти. Казахстан потребляет максимум энергии в жилых, коммерческих и сельскохозяйственных целях. Солнечная энергия - это энергия, получаемая от Солнца. Он возобновляем, неисчерпаем и не загрязняет окружающую среду. Системы с солнечными батареями обеспечивают электроснабжение в течение полных 24 часов в сутки независимо от плохой погоды. Применяя соответствующую технологию для соответствующего географического положения, мы можем извлекать большое количество энергии из солнечного излучения. Более того, ожидается, что солнечная энергия станет наиболее перспективным альтернативным источником энергии. Глобальный поиск и удорожание традиционного ископаемого топлива делают практически невозможным удовлетворение спроса на электроэнергию , особенно в некоторых отдаленных районах. Известно, что генераторы, которые часто используются в качестве альтернативы традиционным системам электроснабжения, работают только в определенные часы суток, и стоимость их заправки топливом становится все более высокой, если они будут использоваться в коммерческих целях. Энергия ветра - это кинетическая энергия, связанная с движением атмосферного воздуха. На протяжении сотен лет он использовался для плавания под парусом, измельчения зерна и орошения. Ветроэнергетические системы преобразуют эту кинетическую энергию в более полезные виды энергии. Ветроэнергетические системы для орошения и фрезерования используются с древних времен, а в начале 20-го века они используются для выработки электроэнергии. Ветряные мельницы для перекачки воды были установлены во многих странах, особенно в сельской местности. Ветряные турбины преобразуют энергию ветра в механическую энергию, которая затем может быть использована непосредственно для измельчения и т.д. или для дальнейшего преобразования в электрическую энергию для выработки электроэнергии. Ветряные турбины могут использоваться поодиночке или в группах, называемых "ветряными электростанциями". Растет осознание того, что возобновляемые источники энергии, такие как фотоэлектрические системы и энергия ветра, призваны сыграть важную роль в спасении ситуации. Гибридная энергетическая система состоит из комбинации возобновляемых источников энергии, таких как ветрогенераторы, солнечные батареи и т.д., заряжаемых аккумуляторов и обеспечивает электроэнергию для удовлетворения потребностей в энергии с учетом местной географии и других деталей места установки. Эти типы систем не подключены к основной инженерной сети. Они также используются в автономных приложениях и работают независимо и надежно. Наилучшее применение систем такого типа находят в отдаленных местах, таких как сельские поселки, в сфере телекоммуникаций и т.д. Важность гибридных систем возросла, поскольку они кажутся правильным решением для экологически чистого и распределенного производства энергии. В данной работе представлена гибридная солнечно-ветровая энергетическая система, которая использует возобновляемые источники энергии Солнца и ветра для выработки электроэнергии с системой передачи на дальние расстояния. На рисунке 1 представлена структурная схема гибридной энергетической системы на основе солнечной энергии и ветра. Рисунок 1 - Структурная схема Гибридная солнечно-ветровая энергетическая система - это комбинированная система выработки электроэнергии с помощью ветряной мельницы и солнечной энергетической панели. Он также включает в себя батарею, которая используется для хранения энергии, вырабатываемой из обоих источников. Используя эту систему , можно добиться выработки электроэнергии ветряной мельницей при наличии источника ветра и генерации от фотоэлектрического модуля при наличии светового излучения . Оба устройства могут вырабатывать электроэнергию при наличии обоих источников. Благодаря наличию аккумулятора возможно бесперебойное питание, когда оба источника не работают. На рисунке 1 показана функциональная блок-схема гибридной ветро-солнечной энергетической системы. Энергия, вырабатываемая ветряной мельницей, представляет собой переменное напряжение, которое преобразуется с помощью выпрямителя переменного тока AC в постоянный DC. Для увеличения или уменьшения мощности за счет переключения MOSFET транзисторов используется преобразователь специального типа, называемый “SEPIC” для ветряной мельницы. В солнечной системе для регулирования используется преобразователь. Микроконтроллер, встроенный в эту схему, который регулярно управляет работой источников и переключает соответствующие преобразователи и подается на замену батареи или на нагрузку через инверторы. Выход инвертора подключается к нагрузке, и после этого напряжение повышается с помощью трансформатора. Схема драйвера используется для подачи управляющего сигнала на MOSFET транзистор преобразователей. Внедрение гибридной энергетической системы Перебои в подаче энергии и несбалансированность энергоресурсов являются наиболее важной причиной установки гибридной системы энергоснабжения. Гибридная система ветер-солнце подходит для условий, где солнечный свет и ветер имеют сезонные сдвиги. Поскольку ветер не дует в течение всего дня, а солнце не светит в течение всего дня, использование одного источника не будет подходящим выбором. Гибридное устройство, объединяющее энергию, получаемую как от ветра, так и от солнца и накапливаемую в аккумуляторе, может стать гораздо более надежным и реалистичным источником питания. Нагрузка по-прежнему может питаться за счет накопленной в батареях энергии, даже при отсутствии солнца или ветра. Гибридные системы обычно создаются для проектирования систем с наименьшими возможными затратами, а также с максимальной надежностью. Высокая стоимость солнечных фотоэлементов делает их менее подходящими для конструкций большей мощности. Именно здесь на первый план выходит ветряная турбина, главной особенностью которой является ее низкая стоимость по сравнению с фотоэлектрическими элементами. Аккумуляторная система необходима для хранения солнечной и ветровой энергии, вырабатываемой в течение дня. В ночное время наличие ветра является дополнительным преимуществом, которое повышает надежность системы. В сезон муссонов воздействие солнца на участок меньше, и поэтому здесь можно использовать гибридную ветро-солнечную систему. Компоненты системы следующие. Фотоэлектрическая солнечная энергия Солнечные панели - это средство преобразования солнечной энергии в электрическую. Солнечные панели могут преобразовывать энергию напрямую или нагревать воду с помощью индуцированной энергии. Фотоэлектрические элементы состоят из полупроводниковых структур, как и в компьютерных технологиях. Солнечные лучи поглощаются этим материалом, а электроны испускаются из атомов .Это высвобождение активирует ток. Фотоэлектрика известна как процесс между поглощенным излучением и индуцированным электричеством. Солнечная энергия преобразуется в электрическую по общему принципу, называемому фотоэлектрическим эффектом. Массив или панель солнечных элементов состоит из соответствующего количества модулей солнечных элементов, соединенных последовательно или параллельно в зависимости от требуемого тока и напряжения. Энергия ветра Энергия ветра является возобновляемым источником энергии. Ветряные турбины используются для преобразования энергии ветра в электроэнергию. Электрический генератор внутри турбины преобразует механическую энергию в электрическую. Доступны ветряные турбины мощностью от 50 Вт до 3-4 МВт. Выработка энергии ветряными турбинами зависит от скорости ветра, действующего на турбину. Энергия ветра способна обеспечить как производство энергии, так и спрос на нее в сельской местности. Он используется для запуска ветряной мельницы, которая, в свою очередь, приводит в действие ветрогенератор или ветряную турбину для выработки электроэнергии. Батареи Батареи в системе служат для хранения электроэнергии, вырабатываемой за счет энергии ветра или солнца. Любая требуемая емкость может быть получена путем последовательного или параллельного подключения аккумуляторов. Батарея, которая обеспечивает наиболее выгодную работу в системах солнечной и ветроэнергетики, не требует технического обслуживания сухого типа и использует специальные электролиты. Эти аккумуляторы обеспечивают идеальную производительность при длительных разрядах. Инвертор Энергия, запасенная в аккумуляторе, потребляется электрическими нагрузками через инвертор, который преобразует энергию постоянного тока в переменный . Инвертор имеет встроенную защиту от короткого замыкания, обратной полярности, низкого напряжения батареи и перегрузки. Микроконтроллер Микроконтроллер сравнивает входные данные обеих систем питания, подает сигнал на конкретное реле и заряжает аккумулятор постоянного тока. Напряжение постоянного тока преобразуется в переменное с помощью инверторной схемы. MOSFET -транзистор (IRF 540) подключен к вторичной обмотке трансформатора с центральным отводом. При альтернативном включении MOSFET -транзистора ток в первичной обмотке также является альтернативным по своей природе, и мы получаем питание переменного тока в первичной обмотке трансформатора. Рисунок 2 - Гибридная энергетическая система В зависимости от условий окружающей среды необходимая энергия для системы может подаваться либо отдельно от ветровой или солнечной систем, либо с использованием этих двух ресурсов одновременно, как показано на рисунке 2. Development of renewable energy sources in Kazakhstan Линии электропередачи и пропускные способности являются еще одним важным аспектом стратегии крупномасштабной сетевой интеграции. Мы все знаем, что регионы, где наблюдаются сильные ветры, не обязательно находятся близко к центрам нагрузки. Для энергосистемы с высоким уровнем использования возобновляемых источников энергии при планировании передачи необходимо учитывать основные ветровые коридоры в стране или регионе. Вторая важная роль, которую играют линии электропередачи, заключается в уравновешивании изменчивости ветра путем передачи избыточной энергии ветра в удаленные центры нагрузки или для получения энергии из других регионов, если выработка энергии ветром или спрос на нагрузку не соответствуют прогнозам. Для крупномасштабной передачи энергии ветра используются как линии электропередачи переменного, так и постоянного тока , все чаще планируются национальные или региональные линии электропередачи с использованием высоковольтных линий постоянного тока (HVDC). Современные системы постоянного тока высокого напряжения (HVDC) могут передавать в три раза больше мегаватт по тем же соединениям и проводам, что и система передачи переменного тока. Важно отметить, что с помощью HVDC стало бы возможным перебрасывать резервы из одного района в другой, тем самым увеличивая резервную мощность для устранения изменчивости, вызванной ветром. Системы HVDC также могут решать проблемы с переходной стабильностью и реактивной мощностью из-за использования напряжения Преобразователи исходного кода (VSC). HVDC-VSC все чаще рассматривается не только как средство передачи данных на большие расстояния, но и для решения проблем , связанных с качеством электроэнергии, гармониками, колебаниями напряжения и частоты в сетях переменного тока. жүктеу/скачать 86,71 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|