Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в э

В.А. Раков, В.В. Зуйков

Вологодский государственный университет

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИБРИДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ТРАНСПОРТЕ

В статье проведено сравнение автомобилей с гибридным двигателем и автомобилей с двигателем внутреннего сгорания по экономичности. Представлен расчет показателя приведенной транспортной работы для наиболее распространенных легковых автомобилей в процессе эксплуатации.

Ключевые слова: энергоэффективные двигатели; транспортная работа; расход топлива; затраты на эксплуатацию.

V.A. Rakov, V.V. Zuikov

Vologda State University

EFFICIENCY HYBRID ENGINE IN TRANSPORT

This paper considers the comparison of hybrid vehicles and vehicles with internal combustion engine in terms of efficiency. The calculations of the index reduced transport work for the most common cars in service.

Keywords: energy-efficient motors; transport operation; fuel consumption; operating costs.

Экономичность автомобиля – это один из важнейших критериев, учитываемых при выборе транспортного средства, и то, на что в первую очередь обращают внимание покупатели. Хотя актуальность низкого расхода топлива важна не в каждом случае, однако вопрос такой существует. Наука «Техническая эксплуатация транспортных средств» призвана обеспечить наибольшую производительность транспорта при минимальных затратах на эксплуатацию. Наименьший расход топлива согласно данным производителей обеспечивают автомобили с гибридными двигателями. Автопарк гибридных автомобилей в России, несмотря на то, что в России их не производят, развивается и на сегодняшний день насчитывает порядка 25 тыс. штук [1–3]. По-

91

скольку гибридные автомобили в первую очередь – это легковые, то и сравнение будет с легковыми автомобилями. Какие факторы влияют на расход топлива легкового автомобиля? Для нас в первую очередь важен режим эксплуатации: городской, пригородный, загородный. А он характеризуется среднесуточными, среднегодовыми пробегами, количеством запусков двигателя в сутки, средней скоростью движения. Относительно этого фактора и пойдет сравнение в данной статье.

Конечно, каждый автомобиль эксплуатируется по-своему, и условия движения постоянно меняются, но в качестве сравнительного анализа выбраны несколько стандартных режимов эксплуатации.

Городской режим движения характерен для ежедневных поездок на работу, для эксплуатации в режиме такси, для эксплуатации в режиме городского патрульного автомобиля, для коммерческого использования.

Пригородный режим также может быть актуален для поездок на работу, в режиме пассажирских перевозок между пригородом и городом, патрулирования автомагистралей в пригороде или других коммерческих перевозок в пригородной зоне.

Широта поля исходных данных ограничивается не только режимами эксплуатации, но и широким ценовым диапазоном в зависимости от условий эксплуатации, стоимостью автомобилей, широким выбором двигателей.

Для сравнения выбрано пять автомобилей различной ценовой категории, объединяют которые экономичные варианты двигателей и схожие комплектации, минимальный набор опций из которых: передние подушки безопасности, усилитель руля, система курсовой устойчивости, антиблокировочная система.

Критерии выбора автомобилей – это одни из наиболее популярных моделей, эксплуатируемых в России.

Основная искомая величина – это стоимость транспортной работы, в которую входят: первоначальная стоимость автомобиля; потеря стоимости за период эксплуатации; обязательные

92

расходы на страхование и транспортный налог; эксплуатационные расходы, включая горючесмазочные материалы, запчасти и техническое обслуживание. В данной статье транспортная работа рассмотрена с точки зрения первоначальной стоимости

изатрат на горючее [6].

Втабл. 1 представлены экономические характеристики автомобилей: характеристики двигателей, цена в указанной выше комплектации, заводские данные по расходу топлива в указанной комплектации.

Таблица 1

Основные технико-экономические характеристики

Стоимость автомобиля объединяем с затратами на топливо и приводим к одному километру пробега. Поскольку данные по расходу топлива представлены для трех режимов эксплуатации, то и транспортную работу будем считать для всех режимов. Средняя цена одного литра бензина марки Аи-95 в России, согласно данным Росстата*, на 29 декабря 2014 г. составляет 35,04 руб., дизельного топлива 34,37 руб. Таким образом, стоимость одного километра пробега будет рассчитываться по формуле (руб.):

* http: //www.gks.ru/bgd/free/b04_03/IssWWW.exe/Stg/d05/271.htm

93

Таблица 2

Стоимость приведенной транспортной работы

Рис. 2. График приведенной транспортной работы в зависимости от пробега в городском режиме эксплуатации

95

ставит около 500 тыс. км. При этом стоимость транспортной работы составит около 3,87 руб./км. Для сравнения у «Skoda Octavia» она будет уже дороже – 4,16 руб./км.

Также еще раз нужно отметить, что в данном расчете такие немаловажные параметры, как удобство использования, себестоимость технического обслуживания, ремонта, набор дополнительных опций, расходы на страхование отброшены в сторону.

Вы когда-нибудь слышали, что легковой автомобиль проехал без серьезных поломок 500 тыс. км?

Например, стоимость ремонта при отказе топливного насоса высокого давления или форсунок высокого давления вследствие износа или одной лишь заправки некачественным топливом может обойтись более чем в 100 тыс. рублей, без учета упущенной выгоды. После чего автомобиль с первого места (см. табл. 2) переместится далеко назад. То же можно сказать и про дорогую в ремонте автоматическую трансмиссию DSG «Skoda Octavia». У гибридного автомобиля, как принято считать, самым слабым и дорогостоящим элементом является высоковольтная батарея. На практике же случаи ее отказа за 15 лет существования гибридных автомобилей редки [7–8]. Кроме того, даже при повреждении отдельных аккумуляторов ВВБ стоимость их замены невысока и составит не более 10 тыс. рублей [4–5].

При сопоставлении автомобилей по стоимости транспортной работы немаловажно учитывать и затраты на техническое обслуживание и ремонт, что и будет проанализировано в следующих статьях.

Список литературы

1. Раков В.А. Оценка развития мирового автопарка гибридных автомобилей // Автотранспортное предприятие. – 2012. –

№8. – С. 49–52.

2.Раков В.А. Развитие парка гибридных автомобилей // Мир транспорта. – 2013. – № 1. – С. 52–59.

97

3.Раков В.А. Исследование автопарка гибридных автомобилей // Транспорт на альтернативном топливе. – 2013. – № 1 (31). – С. 18–23.

4.Раков В.А. Оценка технического состояния гибридных силовых установок автомобилей // Современные направления теоретических и прикладных исследований 2012: материалы междунар. науч.-практ. конф. Вып. 1. – Одесса: Куприенко, 2013. – Т. 1. – С. 102–107.

5.Раков В.А. Методика оценки технического состояния гибридных силовых установок автомобилей: дис. …канд. техн. наук. – СПб.: Изд-во СПБГАСУ, 2012. – 169 с.

6.Раков В.А. Оценка экономической эффективности гибридных автомобилей // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надёжность машин, приборов и оборудования: материалы X Междунар. науч.-техн. конф. – Вологда: Изд-во ВоГУ, 2015. –

С. 161–166.

7.Раков В.А. Эксплуатация и обслуживание автомобилей с гибридными силовыми установками. – Вологда: Изд-во ВоГУ, 2014. – 143 с.

8.Раков В.А. Гибридный автомобиль. Исследование эксплуатационной надежности гибридных автомобилей. – Герма-

ния: Саарбрюккен: LAP, 2014. – 170 с.

Сведения об авторах

Раков Вячеслав Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии Вологодского государственного университета.

Зуйков Вячеслав Владимирович – студент Вологодского государственного университета, e-mail: bzhd326@mail.ru.

98

А.Н. Лыков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

С.Н. Овчинников

Филиал «Пермэнерго» – ОАО «МРСК Урала», г. Пермь

ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДСТАНЦИЯ НА ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩЕЙ ОСНОВЕ

Рассмотрена реализация цифровой электрической подстанции на импортозамещающей основе на базе стандарта МЭК61850.

Ключевые слова: умные сети, МЭК61850, GOOSE, GSSE, MMS.

A.N. Lykov

Perm National Research Polytechnic University

S.N. Ovchinnikov

Branch of «Permenergo» – public company «MRSK Ural» – Perm

DIGITAL ELECTRIC SUBSTATION BASED

ON IMPORT SUBSTITUTION

There is described an implementation of a digital electric substation regarding import substitution based on the IEC61850 standard.

Keywords: Smart Grid, IEC61850, GOOSE, GSSE, MMS.

В ОАО «МОЭСК» в 2013 г. был реализован проект цифровой подстанции «Бабайка» 35/6 кВ в основном на импортном оборудовании. Рассмотрим проект подобной подстанции на отечественном оборудовании. Цифровая подстанция реализуется на основе международного стандарта МЭК 61850. Система управления объектом в цифровом виде реализует все функции, включая дистанционное управление, релейную защиту, противоаварийную автоматику и мониторинг.

99

В Чернушинском районе Пермского края выбираем схожую подстанцию «Павловка» 35/6 кВ. Структура цифровой подстанции участка сетей Чернушинской энергосистемы представлена на рисунке.

Для повышения надёжности выполнено полное дублирование оптико-волоконной сети. Все устройства синхронизированы по времени с системой GPS. Сигналы точного времени передаются устройствам по оптическим каналам, которые позволяют достичь точности синхронизации времени не меньше 1 мс.

На уровне процесса используются контроллеры со встроенной платой мультиплексора Merging Units и microRTU (являющейся частью шины процесса), выполняющих функции сбора аналоговой, дискретной информации и производят оцифровку данных сигналов также непосредственного воздействия на коммутационные аппараты (выключатели, разъединители). Соединение от ТТ, ТН и коммутационных аппаратов до контроллеров выполняется пока медными проводами. Сформированные пакеты данных мультиплексором Merging Units от традиционных ТТ и ТН передаются по оптоволоконной связи по протоколу МЭК 61850-9-2LE SampLEd Values в устройства уровня присоединения NPT BAY 9,2.

Данные о положении коммутационных аппаратов, состоянии цепей обогрева и другая дискретная и аналоговая информация собираются с использованием выносных модулей microRTU, установленных в шкафах двухстороннего обслуживания на ОРУ в непосредственной близости от коммутационного оборудования. Передача данных от microRTU в устройства уровня присоединения NPT BAY 9,2 осуществляется по оптоволоконной связи, протоколу МЭК 61850-8-1 (GOOSE).

На уровне присоединения контроллер присоединения NPT BAY (9.2) является многофункциональным устройством, которое обеспечивает сбор и обработку всей информации о состоянии объекта, а также управление коммуникационным оборудованием, поддерживает все функции, необходимые для работы в рамках цифровой подстанции.

100