Аннотация
В России на больших территориях имеется большое количество энергопотребителей, которые не присоединены к Единой энергосистеме. Более того, их объединение в единую энергосистему часто нецелесообразно по технико-экономическим причинам. Автономное электроснабжение может быть обеспечено за счет возобновляемых ресурсов, прежде всего ветровой и солнечной энергии. В данной статье исследуется гибридная ветросолнечная энергетическая установка для автономного электроснабжения удаленных населенных пунктов и рассматриваются вопросы ее параметрической идентификации. Оптимальная структура гибридной ветросолнечной энергетической установки определена на основе проведенного анализа возобновляемых ресурсов на примере ряда населенных пунктов Ханты-Мансийского автономного округа – Югра. Моделирование характерных режимов и сценариев работы реализовано с помощью компьютерных имитационных моделей. Имитационная модель реализована в подсистеме имитационного моделирования Simulink на основе Matlab. Основными исходными данными для моделирования гибридной установки являются мощность, коэффициент мощности и напряжение удаленной системы электроснабжения. Проведено моделирование ряда установившихся и переходных режимов в гибридной энергетической системе. Дополнительное использование солнечных панелей совместно с ветроэнергетической установкой позволило увеличить и выровнять выходную мощность энергетической установки. Кроме того, при типовых нагрузках в установившемся режиме обеспечивается качественное электроснабжение. Форма трехфазного напряжения в установившемся режиме близка к синусоидальной. Действующее значение фазного напряжения соответствует требуемой величине (221 В), а переходной процесс протекает за 0,002 секунды. Таким образом, результаты исследования показывают, что комбинирование солнечных и ветроустановок улучшает качество и повышает надежность электроснабжения.
Ключевые слова
изолированная энергосистема, ветроэнергетическая установка, моделирование, имитационная модель, солнечная панель, мощность, симуляция
1. Возобновляемая энергия в России. От возможности к реализации. М.: Международное энергетическое агентство, 2004. 120 с.
2. Соломин Е.В., Сироткин Е.А. Состояние развития мировой ветроиндустрии // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 5(145). С. 20-25.
3. Безруких П.П. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива (показатели по территориям). М.: ИАЦ Энергия, 2007. 272 с.
4. Схема и программа развития электроэнергетики Ханты-Мансийского автономного округа – Югры на период до 2025 г.: утв. губернатором Ханты-Манс. авт. округа – Югры Н.В. Комаровой // Департамент жилищно-коммунального комплекса и энергетики Ханты-Мансийского автономного округа – Югры: сайт. URL: https://depjkke.admhmao.ru/deyatelnost/energetika/elektroenergetika/ob-utverzhdenii-skhemy-i-programmy-razvitiya-elektroenergetiki-khanty-mansiyskogo-avtonomnogo-okruga/sipr-na-period-do-2025-goda/4249235/skhema-i-programma-razvitiya-elektroenergetiki-khanty-mansiyskogo-avtonomnogo-okruga-yugry-na-period/ (дата обращения 16.04.2023).
5. Кашкаров А.П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. М.: ДМК Пресс, 2011. 144 с.
6. План мероприятий по модернизации неэффективной дизельной (мазутной, угольной) генерации в изолированных и труднодоступных территориях / утв. зам. пред. Правительства Д. Козаком 15 авг. 2019 г. № 7456П-П9 // Министерство энергетики РФ (Минэнерго России): офиц. сайт. URL: https://minenergo.gov.ru/view-pdf/16540/108073 (дата обращения 16.04.2023).
7. Лукутин Б.В., Муравлев И.О., Плотников И.А. Системы электроснабжения с ветровыми и солнечными электростанциями: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2015. 128 с.
8. Исследование характеристик автономных источников электроэнергии на основе фотоэлектрических модулей в условиях средних широт России / Ф.Р. Исмагилов, Р.Р. Саттаров, Б.М. Гайсин, М.Б. Гумерова, Д.А. Андроников // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2015. № 1. Т. 11. С. 52-58.
9. Пат. 2602802 Российская Федерация, МПК Н 02 К 3/26. Тихоходный электрический генератор на постоянных магнитах / Игнатьев С.Г., Евдокимов А.А.; заявитель и патентообладатель Игнатьев С.Г. № 2013124190/07, заявл. 07.07.2015, опубл. 20.11.2016.
10. Буторин В.А., Чарыков В.И., Мошкин В.И. Энергосбережение: теория, практика. Курган: Изд-во Курган. гос. ун-та, 2019. 146 с.
11. Янсон Р.А. Ветроустановки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 14 c.
12. Определение конструктивных параметров ветроэнергетической установки для электроснабжения удаленных объектов АПК / А.А. Евдокимов, В.И. Чарыков, Р.Р. Саттаров, И.И. Копытин // Вестник Курганской ГСХА. 2022. № 4(44). С. 66–72.
Евдокимов А.А., Чарыков В.И., Саттаров Р.Р. Параметрическая идентификация гибридной энергетической установки // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 2(59). С. 20-25. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-2(59)-20-25