Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / 836.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
07.06.2023
Размер:
14.81 Mб
Скачать

Современные техника и технологии 2007

Таблица1 – Показатели энергоэффективности по надежности с оценкой влияющих факторов

Компонента

Показатели энергоэффек-

Влияющие факторы

Приблизительная

оценка влияющих

 

тивности

 

факторов (о.е.)

 

 

 

 

Среднее количество отказов

Вероятность безотказной работы

0,7

 

Параметр потока отказов

0,3

 

 

 

Коэффициент вынужденно-

Среднее время восстановления

0,55

 

го простоя

Коэффициент готовности

0,45

 

Удельный ущерб от недоот-

Средний недоотпуск энергии

0,6

 

Среднее время восстановления

0,25

 

пуска энергии

Коэффициент вынужденного

0,15

 

 

простоя

 

 

 

 

 

Установившееся отклонение

0,43

Надёжность

Коэффициенты запаса ста-

напряжения

 

 

тической устойчивости для

Коэффициент использования

0,35

 

узлов нагрузки и ЛЭП

Коэффициент реактивной мощ-

0,22

 

 

ности

 

 

 

Если Х ={х} - универсальное множество показателей энергоэффективности;

~

Нечеткое множество А - наиболее значимые показатели энергоэффективности на

множестве Х - это совокупность пар вида:

~

0 μА(х) 1

А ={μА(х) / х};

где μА : Х [0,1] есть отображение множества Х в единичный отрезок [0,1].

Величина μ А - функция принадлежности

~

нечеткого множества А. Функция принадлежности – это некоторое не вероятностное субъективное измерение нечеткости и поэтому она отличается от вероятностной меры.

Функция принадлежности μА(х) элемента х

Рисунок 1 – Функции принадлежности

Функция принадлежности µ«значимые»(х) по отношению к Х' называется функцией совместимости.

Это простая интерпретация для нахожде-

~ния наиболее значимых показателей энерго-

кнечеткому множеству А интерпретируется эффективности с использованием прямого

как субъективная мера того, насколько эле-

метода, когда эксперт либо просто задает для

мент х Х соответствует понятию, смысл

которого формализуется нечетким множест-

каждого х Х значение μА(х) , либо опре-

~

деляет функцию совместимости. Здесь не

вом А. Под субъективной мерой понимается

учитывается ни вид обследования, ни тип ор-

определенная экспертами степень соответст-

ганизации.

вия элемента хпонятию, формализуемому

Более гибкой является процедура по-

~

нечетким множеством А.

строения функции принадлежности на основе

Пусть Х = {Среднее количество отказов,

количественного парного сравнения степеней

Коэффициент вынужденного простоя, …} –

принадлежности. Результатом является мат-

универсальное множество показателей энер-

рица М=

m

, i,j=

1, n

, где n – число точек, в

гоэффективности;

 

ij

 

 

 

которых сравнивается значение функции.

Х' = [0,0.01, …1] – множество оценочных

значений влияющих факторов.

На практике эксперт сам формирует мат-

Тогда на Х мы можем определить нечет-

рицу М, при этом предполагается, что диаго-

кие множества типа «малозначимые», «зна-

нальные элементы равны 1, а для элементов

чимые» с функциями принадлежности типа:

симметричных относительно диагонали mij =

 

1/mij, т.е. если один элемент оценивается в α

 

раз сильнее чем другой, то этот последний

 

должен быть в 1/α раз сильнее, чем первый.

 

В общем случае задача сводится к поиску

 

вектора w, удовлетворяющего уравнению ви-

 

115

XIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

да Мw = λmaxw, где λmax - наибольшее собственное значение матрицы М. Поскольку мат-

рица М положительна по построению, решение данной задачи существует и является положительным.

Разрабатываемая математическая модель должна не только диагностировать состояние системы, но и определять наиболее эффективное состояние и последовательность его достижения.

Для выбора рациональной альтернативы целесообразно использовать алгоритм, предложенный С.А. Орловским, который состоит из следующих этапов [3]:

1.Построение нечетких отношений, определяющих множество эффективных альтернатив и ранжировку альтернатив в этом множестве;

2.Определение нечетких подмножеств недоминирующих альтернатив в указанных множествах;

3.Нахождение пересечение множеств и выбор рациональных альтернатив.

На основе математической модели могут быть разработаны специальные алгоритмы для создания информационноаналитического комплекса, который будет являться составляющей частью электронного энергетического паспорта предприятия. Такой метод автоматизирует процесс обработки информации, полученной при проведении энергетического обследования, повышает эффективность энергоаудитов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Маркман Г.З. Компоненты эффективности использования электрической энергии и методы их определения. – Томск:

ТПУ, 2005. – 277С.

2.Моделирование состояния и прогнозирования развития региональных экономических и энергетических систем / Под ред. Татаркина А.И., Макарова А.А. – М: Экономи-

ка, 2004. – 462С.

3.Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации.

М: Наука, 1981. – 208С.

СООТНОШЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ ВЕТРО- И ДИЗЕЛЬГЕНЕРАТОРА В ГИБРИДНОЙ ВЕТРОДИЗЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

Сурков М.А.

Томский политехнический университет, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 30, E-mail: masur@yandex.ru

В России около 12 млн. человек находит-

жения, в которых могут сочетаться несколько

ся в зонах с отсутсвием централизованного

разных источников энергии, часть которых

электроснабжения. Электроснабжение в та-

является возобновляемыми, являются наи-

ких зонах ведется от автономных источников

более эффективными. В настоящее время

энрегии, обычно это дизельные электростан-

активно ведутся исследования по повышению

ции (ДЭС). Как правило, автономные источни-

эффективности как отдельных энергоустано-

ки энергии расположены в труднодоступных

вок, так и определению наиболее эффектив-

районах и на большом удалении от основных

ных режимов совместной работы энергоуста-

транспортных путей и линий электропередач.

новок с различными первичными энергоис-

Подобное положение обуславливает высокую

точниками становятся доминирующими.

себестоимость, а часто и физическую невоз-

Наряду с улучшением технических пара-

можность, электроснабжения с использова-

метров отдельных агрегатов, либо парных

нием только традиционных источников энер-

агрегатов, например установки по схемам

гии. Основная же доля себестоимости произ-

«ветер-дизель», «солнце-дизель», особый

водимой электроэнергии ложится на топлив-

интерес вызывют работы по объединению

ную составляющую.

рассредоточенных источников энергии в так

Проведенные исследования в области

называемые микросети и режимы работы ус-

автономных электросистем в России и за ру-

тановок в подобных микросетях.

бежом показывают, что применение комбини-

Наиболее часто в автономных системах

рованных (гибридных) систем электроснаб-

электроснабжения с использованием возоб-

 

116

Современные техника и технологии 2007

новляемых энергоресурсов встречаются сваязки, в которых совместно работают дизель-

Эффективность работы энергетических установок характеризуется не только их техническими характеристиками, но и режимами их работы (соответствие мощностей энергоблока и нагрузки). Ни для кого не секрет что неоправданно завышенная мощность энергоустановки зачастую компенсирует все усилия разработчиков по улучшению техникоэкономических показателей оборудования. И действительно, техническое увеличение КПД на 5% на сегодняшний день является революционным, в то время как для режимных мероприятий, во многих случаях, десятки процентов не предел.

Основной проблемой электроустановок, использующих ВИЭ (возобновляемые источники энергии), при работе в составе автономной системы электроснабжения является значительная изменчивость во времени как энергии первичного энергоносителя, так и графика нагрузки потребителя энергии. И согласовать между собой эти неизбежные колебания входной и выходной энергии по объективным причинам не представляется возможным. Поэтому, в большинстве случаев, в составе автономных энергоустановок, использующих природную возобновляемую энергию, предусматривается применение резервного источника энергии (чаще всего дизельной электростанции) или аккумуляторных батарей различных конструкций и типов. Большая часть территории России имеет умереные либо слабые ветровых условия, это также накладывает ограничение на использование ВЭС как основных источников энергии в автономных системах электроснабжения.

Быстрое развитие силовой электроники, интелектуальных систем управления и релейной защиты дает возможность к раскрытию существенных резервов повышения эффективности применения электроустановок, использующих ВИЭ в автономных системах электроснабжения, не только за счет совершенствования и разработки новых технических решений оборудования станций, но и за счет обеспечения максимально эффективного режима их эксплуатации.

Эффективность работы любой электростанции, в том числе и ветродизельной, оце-

ная электростанция и ветроэлектростанция

(ВЭС) (Рис.1).

нивается, прежде всего, по себестоимости вырабатываемой электроэнергии. Эффективная работа ВДЭС (ветродизельной электростанции) возможна при использовании схем параллельной работы ВЭС и ДЭС, отвечающих требованиям:

1)максимальное использование потенциала ветра;

2)обеспечение наиболее экономичного режима работы ДЭС;

3)оптимальный выбор устанавливаемых мощностей электростанций по отношению к нагрузке.

Для оптимальной загрузки ВЭС необходимо подобрать такую мощность электростанции при заданный ветровых условиях, чтоб обеспечить максимальную выработку электроэнергии при совместной работе с ДЭС.

Соотношение мощностей ВЭС (Рв) по отношению к ДЭС (Рд) будем измерять в относительных единицах. Для исследований применяем алгоритм управления автономными системами реализованный в программе моделирования MatLab [1]. Диапазон среднегодовых скоростей ветра выбираем наиболее характерными для России в диапазоне 3,8-4,2 м/с. Данный дипазон разбит на ступени с шагом 0,1 м/с, а каждая ступень рассматривается по градациям повторяемости скоростей ветра для установленной среднегодовой скорости ветра. Гравфики нагрузок взяты характерными для автономных потребителей с различными установленными мощностями в диапазоне от 10 до 30 кВт. Работа дизельной электростанции рассматривалась в двух режимах:

1)ДЭС поддерживает частоту в сети оборотами двигателя внутреннего сгорания, работая большую часть времени в режиме недоиспользования и относительно высокого расхода топлива (рис.1, сплошная линия);

2)ДЭС отключается от сети и выходит в «горячий» резерв на периоды с высокими ветровыми условиями, когда ВЭС вырабатывает достаточно электроэнергии для покрытия электрических нагрузок потребителей (рис.1 прерывистая линия).

117

XIII Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

затрат

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от исходных

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эффект

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экономический

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

 

-0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соотношение уст.мощностей Рв/Рд, о.е.

 

 

 

 

 

 

 

Dc=10 кВт

 

Dv=10 кВт

 

Dc=20 кВт

 

Dv=20 кВт

 

Dc=30 кВт

 

Dv=30 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Экономический эффект от использования ветроустановки.

Экономический эффект оценивается как

При этом следует отметить, что установ-

отношение эксплуатационных расхододов до

ленная мощность системы и график нагрузки

и после установки ВЭС с учетом капитальных

оказывают слабое влияние на форму кривой

вложений в установку ВЭС и дополнительно-

относительно выбора режима работы ди-

го оборудования к уже имеющейся в наличии

зельной электростанции.

дизельной электростанции.

 

Исходя из полученных результатов можно

ЛИТЕРАТУРА:

предположить, что для исследуемых скоро-

1. Сурков М.А. Алгоритм управления ав-

стей ветра предпочтительным соотношением

тономной ветродизельной системы. //Тезисы

мощнстей ветроустановки и дизельной элек-

докл. XII Всероссийской научно-техническая

тростанции является не более чем Рв/Рд =

конференция «Энергетика: экология, надеж-

1,4 для первого режима работы и не более

ность, безопасность». – Томск: Изд-во ТПУ,

чем Рв/Рд = 2 для второго режима работы.

2006. – 238с.

118

Соседние файлы в папке книги