Выбор оборудования дэс

Дизельные электростанции в гибридных системах электроснабжения выполняют важнейшие функции гарантированного источника питания. Кроме того, в зависимости от структуры ветро-дизельного энергетического комплекса, он может выполнять буферные функции, компенсируя пульсации мощности ВЭС. Исходя из необходимости обеспечения потребителей электроэнергией в любых ситуациях выбор числа и мощности дизель-генераторов следует проводить с учетом следующих требований:

1. Суммарная мощность агрегатов должна быть на 25% больше суточного максимума нагрузки:

2. Для удобства обслуживания, желательно выбирать ДЭС одинакового типоразмера.

3. Загрузка дизель-генераторов должна находиться в пределах 25-80% относительно номинальной.

4. Количество дизельных электроагрегатов должно быть избыточным для обеспечения возможности вывода из работы агрегатов для сервисного обслуживания, текущего и капитального ремонтов.

5. Условие эксплуатации дизельных электростанций должны соответствовать климатическим характеристикам местности.

Для анализа технико-экономических показателей ДЭС необходимо оценивать зависимость расхода топлива дизель-генератора от степени его загрузки.

На основе линеаризации расходных характеристик дизельного двигателя можно использовать приближенную формулу для определения удельного расхода топлива на генерирование 1 кВтч электроэнергии:

где G1, Gн – фактический и номинальный расход топлива (для большинства двигателей мощностью десятки-сотни кВт Gн=230-250 г/кВтч);

P1, Pн – фактическая и номинальная мощность ДЭС; Kхх – коэффициент, характеризующий топливопотребление дизеля на холостом ходу (Kхх~0,3).

Зная удельное потребление дизеля для соответствующего режима нагрузки и объем произведенной электроэнергии можно определить количество израсходованного топлива за рассматриваемый период времени:

где W- энергия, произведенная за день, месяц, год.

Как уже не раз писалось выше, мы приняли за нашу суммарную нагрузку 2кВт, с учетом катодной защиты (1,2кВт) и собственных нужд. Позднее это значение изменяться, когда будут известны более точные данные.

Как видно из графика на рис.8 наибольший пик выработки мощности приходится на весенний период, а наименьший на зимний. Так же на зимний период, приходиться максимальное потребление мощности на обогрев, следовательно необходимо подобрать более мощный дизельгенератор. Так же ДЭС должна помимо зарядки аккумуляторных батарей параллельно питать нагрузку в течении периода подзарядки. Пик работы ДЭС будет приходиться на зимний период.

При выборе АКБ мы выяснили, что для свинцово-кислотных аккумуляторов в самой худшей ситуации при непогоде или поломках ВЭУ и СЭС оптимальным временем заряда АКБ составит 10 часов, следовательно время разряда 14 часов. Необходимая мощность уже составит не на 48кВт, а 42кВт. Следовательно рекомендованная мощность ДЭС составит 7,75кВт для свинцово-кислотных и 10,5кВт для литий-ионных аккумуляторов. Для повышения надежности и увеличения моторесурса возможно также применить два дизельных генераторов

Для наших условий подойдут следующие дизельные генераторы (см. таблицу 17).

Таблица 17 –ДЭС с 250 и 500 часами до ТО.

Наименование ДЭС	Выходная мощность, кВт	Потребление топлива при 100 / 75% нагрузке (л/ч)	Цена, р
Дизельный генератор Rid 10 E-Series	8	2.4 (при 75%)	460 950
Газовый генератор Generac 7044 (6269/5914) (220В) на 8 кВт	8	Пропан (2,8 кг) Метан (3,36 м. куб.)	300 000
Дизельный генератор INMESOL AAD-014 (14 кВА)	11,2	3,6 /2,8	571 550
БМЕ-ДИЗЕЛЬ - АД10С-Т400-2РП (Двигатель Deutz F2M2011)	10	3.71 (при 100%)	-
Дизельная электростанция Inmesol AD 022 / ID 022 (16 кВт) (Двигатель Deutz F3M2011)	16	5,2/3,9/2,6 (при 50%)

Или взять ДЭС от Inmesol с двигателем Deutz на 14кВт с 1000 часами до ТО.

Выбираем выпрямители, инверторы, стабилизаторы и контроллеры заряда (первые наброски).

Согласно структурной схеме на рис.4 нам необходим один выпрямитель с 220 вольт переменного на 110 вольт постоянного тока. Предварительно выберем выпрямитель AC/DC 220/110 PSR327 HV 3U (https://www.ups-online.ru/acdc/rectifier-110/vipryamitel-ac-dc-220-110-psr327-hv-3u-blok-pitaniya-postoyannogo-toka-napryazheniem-110vdc-8kw.html). Если мы возьмем трехфазный дизельный генератор, то ИПС 9000-380/110В-90А-3U (http://www.vorpost.ru/tovar.php?tovar=472), цена 145 140 руб.

Дубль рис.4.- Гибридный энергетический комплекс с шиной постоянного тока.

ДЭС-дизельная электростанция, ППЭ-преобразователь первичного энергоресурса,

В/П-выпрямитель или преобразователь напряжения, АКБ-аккумуляторная батарея,

И-инвертор, Н-нагрузка

Так же нам необходимо преобразующие устройство с 12В постоянного тока в 110 для СЭС. Максимально СЭС способна выдать в летний период около 700Вт*ч. Мы можем взять инвертор 12VDC/110VAC (https://ru.aliexpress.com/item/Car-Style-1500W-WATT-DC-12V-to-AC-110V-Portable-Car-Power-Inverter-Charger-Converter-Transformer/32648348371.html?spm=a2g0v.search0304.4.9.UMNJHT) за 1710р. И на на выходе поставить выпрямитель на подключение к шине. Тут надо уточнить, на какое напряжение мы будем подключить солнечные батареи. Если мы подключить солнечные панели в 110 вольт, то можно использовать стабилизатор напряжения на 110В постоянного тока.

Так же можно использовать шину постоянного тока на 220В (рис 11), так как тяжело найти оборудование на 110В.

Рис 11 - Гибридный энергетический комплекс с шиной постоянного тока на 220В.

Тогда для ДЭС выпрямитель ТВН-3-220-40, цена 15000р.

Для СЭС преобразователь (https://ru.aliexpress.com/item/inverter-12-220-DISPLAY-Pure-Sine-Wave-Power-Inverter-1500W-1-5KW-1500-WATT-DC-12v/32496226297.html?spm=2114.41010708.4.15.wZmOO9), цена 10813р. И на выходе посадим выпрямитель на 220AC/220DC (http://newet.ru/catalog/s_vykhodnym_napryazheniem_220_v_4/konvertor_dc_dc_220_220b_5a_2u/ ) с ценой 35754р.

В качестве ЗУ используем контроллер заряда (https://ru.aliexpress.com/item/100A-Solar-Charge-Controller-110V-or-120V-Battery-Regulator-100A-for-12KW-PV-Panels-Modules-LED/32257827659.html?aff_platform=aaf&cpt=1505292453077&sk=ma2rJeA&aff_trace_key=21813af60ae4468485b1b4dc358c6803-1505292453077-00127-ma2rJeA&terminal_id=abda6c9e7b4f4da9acdf8c0e5ff28dbf) с ценой 18 993р или https://ru.aliexpress.com/item/100A-110V-PWM-Solar-Charge-Controller-Regulator-with-LCD-LED-RS232-for-Communication/32219444782.html?spm=a2g0v.search0305.4.4.4rwvEW) с ценой 21827р.

Для ВЭУ 5/7 KW-48V LOW WIND на выходе мы имеем 48В, но тут возможно напрямую выпрямлять от генератора с постоянными магнитами, 3 фазы, переменный ток используя ИПС-9000-380/220B-45A-3U (http://newet.ru/catalog/s_vykhodnym_napryazheniem_220_v_2/vypryamitelnaya_sistema_ips_9000_380_220b_45a_4u/ ) с ценой 145 140р.

В качестве инвертора для нагрузки возьмем 4 или 6 модуля DC/AC INV222-220/220 для сборки трехфазной инверторной системы (http://www.ups-online.ru/dcac/invertor-220/dc-ac-invertor-220-220-acr-inv222-preobrazovatel-postoyannogo-napryazheniya-220v-v-peremennoe-220v.html ) с ценой или из 4-6 инверторов DC/AC-220/220В-3000ВА-2U-P (https://www.rus-telcom.ru/catalog/ibep/invertor/invertor_220_220/dc_ac_220_220v_3000va-2u-p.html) с ценой 57 908 за штуку.