К.т.н. Телегин В.В.

Липецкий государственный технический университет, Россия

Программное моделирование систем электроснабжения на базе альтернативных источников энергии

Возрастающая стоимость электроснабжения от традиционных источников электрической энергии во всём мире заставляет потребителей искать другие способы электропитания. Одним из таких вариантов является создание электростанций на базе альтернативных источников энергии. При этом проектировщики сталкиваются проблемами оценки эффективности питания от различных видов энергетических установок [1].

Наиболее предпочтительным способом теоретического решения задачи проектирования современных автономных систем электроснабжения, использующих технологии переработки альтернативных источников энергии, такие как ветроэнергетические установки (ВЭУ), фотоэлектрические панели (ФЭП) и малые гидроэлектростанции (МГЭС), – методы имитационного моделирования и оптимизации. Практическая реализация задачи – разработка программного решения для ЭВМ «Технологии альтернативной энергетики» [2]. К его возможностям относятся:

- интерактивный режим исследования и графического отображения (рисунок 1) результатов динамики изменений основных характеристик автономной системы «Электрогенерирующий комплекс на базе альтернативных источников энергии – потребитель» (ЭК-П) (имитационное моделирование);

- исследование параметров генерирующих устройств (ВЭУ, ФЭП, МГЭС), обеспечивающих их минимальную стоимость при заданном графике потребления энергии;

- расчёт структуры системы включающей генерирующий комплекс на базе нескольких источников энергии (ВЭУ, ФЭП, МГЭС) и потребителя, максимальной эффективности;

- расчёт структуры электрогенерирующего комплекса максимальной мощности при заданной стоимости;

- расчёт структуры электрогенерирующего комплекса минимальной стоимости при заданном графике потребления энергии;

- расчёт эксплуатационных параметров системы ЭК ‒ П.

Рисунок 1- Окно расчета параметров электрогенерирующего комплекса

Программное решение представляет собой три типа независимых систем, позволяющих моделировать работу электростанций, построенных на базе ВЭУ, ФЭП и МГЭС. Каждая из систем связана с двумя типами баз данных:

- параметры альтернативных источников энергии, единые для каждого из районов области или региона Российской Федерации и скорректированные применительно к конкретной географической точке местности;

- количественные, конструкционные, стоимостные характеристики оборудования, которые хранятся в файле проекта соответствующего типа электростанции, индивидуального для каждой географической точки местности, создаваемого пользователем перед началом решения им конкретной задачи с помощью рассматриваемого программного обеспечения. Эти характеристики могут варьироваться пользователем в поисках удовлетворяющего его результата или программно, при решении задач оптимизации.

Важной особенностью данного программного комплекса является учет в расчетах систем аккумулирования электроэнергии. Наиболее часто применяемыми совместно с альтернативными источниками являются гелиевые аккумуляторы различных марок. Система аккумулирования, в зависимости от количественного соотношения вырабатываемой и потребляемой энергии, может выступать как в роли её источника, так и приёмника. Количество энергии, возможное для сохранения в текущий момент времени определяется двумя параметрами: «свободной» ёмкостью системы аккумулирования и максимальным значением тока заряда.

В основе имитационной модели лежит математическая модель. Она предполагает реализацию последовательности математических расчётов в соответствии с разработанной методикой для m временных точек (t₁, t₂, …, t_m), которыми разбивается исследуемый промежуток времени T на m-1 интервал. За исследуемый интервал обычно принимается календарный месяц.

Предложенные разработки могут быть применены при оценке и повышении эффективности существующих и проектируемых систем электроснабжения автономных потребителей на базе технологий альтернативной энергетики, расположенных в заданной географической точке местности, а так же увеличении их надежности и рационализации графиков потребления энергии.

Литература:

1. Телегин, В. В. Оптимизация структуры и параметров автономных электрогенерирующих комплексов / В. В. Телегин // Научный журнал «Фундаментальные исследования» – Пенза: ИД «Академия Естествознания» – 2013. – № 8(2) – С. 312-317.

2. Телегин, В.В. Компьютерное моделирование эффективности использования систем альтернативной энергетики/ В.В. Телегин // Естественные и технические науки. 2012, №5(61). – С. 309 – 312.