Оптимальное распределение электроэнергией полученной от фотоветроэлектроэнергетической установки

Каждый ВУЗ страны стремится быть в числе одним из самых динамично развивающихся вузов страны и помимо качественной подготовки выпускников внедрять различные инновационные проекты. Осуществление инновационных развитий университета и получение эффективного научного результата невозможны без использования технических новинок. Поэтому исследовательские университеты активно оснащаются учебными и научными оборудованиями и энергопотребление университета постоянно растет.

Городские электрические сети перегружены, и выделение мощностей от них для университета потребовало бы значительных затрат по усилению кабельных линий и платы за дополнительные мощности.

Существует большое разнообразие энергетических ресурсов и методов их преобразования. Наиболее используемыми являются органические топлива: нефть, уголь, природный газ, а также ресурсы преобразования энергии управляемой цепной ядерной реакции деления и гидроресурсы рек. К менее используемым можно отнести ресурсы солнечной радиации, ветрового потока, биомассы, геотермики, мирового океана.

В настоящее время подавляющую часть всей энерговыработки составляют органические топлива, они относятся к невозобновляемым источникам энергии, близким к истощению. Кроме того, интенсивное использование органических топлив создало ряд экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, усилением "парникового эффекта", изменением геоморфологической структуры.

Эти недостатки традиционной энергетики делают актуальным в настоящее время разработку и использование более экологически чистых источников энергии, запасы которых достаточно велики для обеспечения человечества. К ним относятся прежде всего возобновляемые источники энергии, запасы которых в настоящее время видятся неограниченными.

Поэтому на данный момент актуально использование фотоветроэлектроэнергетической установки (ФВЭУ) с адаптивным методом регулирования, которая позволяет оптимально распределить электроэнергию в учебном корпусе и получить электростанцию в качестве лаборатории для проведения научных исследовательских работ.

Необходимо отметить, что несмотря на кажущуюся простоту автономных ФВЭУ она является обманчивой и в настоящее время не разработано оптимального алгоритма управления энергораспределением для этих систем в условиях дефицита вырабатываемой мощности [1].

Она включает следующие подсистемы (установки):

- фотоэлектроэнергетическую установку (ФЭУ);

- ветроэлектроэнергетическую установку средней мощности (ВЭУ);

- аккумуляторную батарею (накопитель);

- потребитель, состоящий из нагрузок с двумя уровнями приоритетности;

- систему автоматизированного управления (САУ).

Текущее состояние энергоресурсов системы определяется текущей мощностью первичных энергоресурсов, а также запасом энергии в накопителе. Потребность в мощности энергоустановки определяется потребителем, включающем нагрузки различной приоритетности.

В силу низкой предсказуемости и высокой динамичности как потребляемой мощности, так и поступления возобновляемой энергии, а также зависимости последней от погоды, времени суток и региона, алгоритм управления энергораспределением ФВЭУ не может быть разработан в готовом виде при изготовлении системы и должен обладать высокой степенью интеллектуальности и адаптивности.

Целью данной работы является наиболее полное и бесперебойное снабжение учебного корпуса электроэнергией при ее неравномерном потреблении.

В модели ФВЭУ, предложенной в работе [2], все нагрузки методом экспертной оценки были разделены на 4 группы приоритетности. Однако отнесение нагрузок к той или иной группе, а также определение весового коэффициента приоритетности этих групп носят усредненный характер по всем потребителям и не учитывают степень важности этих нагрузок для конкретного индивидуального потребителя.

В данной работе предлагается использовать программируемый логический контроллер (ПЛК), учитывающий степень важности этих нагрузок, так как значимость некоторых исследовательских работ сильно зависит от бесперебойного обеспечения электроэнергией в течении нескольких дней, а то и недель.

Цель управления достигается:

- путем выбора оптимального режима энергораспределения ФВЭУ в учебных корпусах;

- использованием программируемого логического контроллера.

В функции ПЛК должно входить:

- автоматический выбор режима энергораспределения на основе анализа информации о текущем состоянии ФВЭУ и будущем состоянии первичных энергоресурсов;

- автоматическое включение/отключение нагрузки, согласно установленных пользователем времен;

- автоматическое отключения бытовой и промышленной 1–фазной нагрузки 220 В/50 Гц при недопустимых колебаниях напряжения в сети с последующим автоматическим включением после восстановления параметров сети;

- автоматическое включение/отключение нагрузки согласно, установленных пользователем уровням приоритетности.

Выводы

1. Обоснована актуальность применения автономных комбинированных фотоветроэлектроэнергетических установок в учебных корпусах как дополнительный источник питания и лабораторная установка для научных исследований.

2. Программируемый логический контроллер обеспечивает выбор оптимального режима энергораспределения ФВЭУ в зависимости от приоритета его использования и дает возможность полностью автоматизировать как работу ФВЭУ, так процесс оптимизации распределения электроэнергии.

Список использованной литературы

1. Симаков В.С., Луценко Е.В. Адаптивное управление сложными системами на основе теории распознавания образов: Монография/ Кубанский государственный технологический университет. -Краснодар, 1999. -318 с.

2. Симанков В.С., Зайцев И.В. Проектирование систем управления автономных гелиоветроэлектроэнергетических систем на основе имитационного моделирования //Моделирование электроэнергетических систем: Тез. докладов X научной конференции. -Каунас, 1991. -С.196–198.