96
где
Р
БН
– мощность, утилизируемая на балластной
нагрузке.
Если генерируемой мощности ТОТЭ недостаточно для
покрытия мощности нагрузки (при пиковых нагрузках в
дневное время), то недостаток мощности, прежде всего,
покрывается за счет запасенной в АБ энергии:
Р
Н
(
t
) =
Р
ТОТЭ
(
t
) +
Р
АБ
(
t
),
(4)
Если генерируемой мощности ТОТЭ недостаточно и АБ
разряжены, то в работу включается резервный
(маневренный) источник питания:
P
Н
(
t
) =
Р
ТОТЭ
(
t
) +
Р
ГПУ
(
t
),
(5)
где
Р
ГПУ
– мощность, вырабатываемая резервным
маневренным источником питания.
В качестве резервного источника питания используется
газопоршневая установка (ГПУ), работающая на биогазе.
Основными преимуществами ГПУ (по сравнению с
газотурбинными установками) являются: относительно
низкая удельная стоимость установленной мощности,
высокий КПД.
Для покрытия пиковой нагрузки предполагается
возможность совместной работы ГПУ и энергоустановки
на ТОТЭ. АБ подзаряжается только от энергоустановки на
ТОТЭ в период минимальной нагрузки потребителей.
III.
А
ЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ
Значения мощности нагрузки сельскохозяйственных
предприятий в течение суток могут неоднократно
изменяться в широком диапазоне. С учетом приведенных
выше условий разработан алгоритм управления режимами
работы автономной системы управления с ТОТЭ на
биогазе, обеспечивающий оптимальное распределение
электрической нагрузки между источниками питания
(рис. 2).
Можно
выделить
4
основных
режима
функционирования системы.
7.
Режим 1 – накопление излишков генерации
ТОТЭ в АБ (2).
8.
Режим 2 – утилизация излишков генерации
ТОТЭ при полностью заряженных АБ (3).
9.
Режим 3 – Использование запасенной в АБ
энергии для покрытия пиков нагрузки (4).
10.
Режим 4 – Включения резервной ГПУ для
покрытия пиков нагрузки при недостатке
запасенной в АБ энергии (5).
Ключевым критерием выбора режима работы является
мощность нагрузки потребителей.
Представленный
алгоритм
должен
обеспечить
эффективное использование ТОТЭ на биогазе в
автономных
системах
электроснабжения
сельскохозяйственных предприятий с различными
суточными графиками нагрузки.
Рис 2 - Блок-схема алгоритма управления режимами работы автономной
системы электроснабжения с ТОТЭ на биогазе:
W
АБ
Н
– энергия АБ в
начальный момент времени;
W
АБ
MAX
– максимальный заряд АБ;
W
АБ
MIN
– минимально допустимый заряд АБ.
IV.
М
ОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Simulink-модель рассматриваемой автономной системы
электроснабжения приведена на рис. 3. В таблице I
приведены основные параметры блоков модели.
Таблица I.
О
СНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ БЛОКОВ
S
IMULINK
-
МОДЕЛИ
Элемент (рис.
1, 3)
Параметр
Значение
ТОТЭ
Мощность
200 кВт
Напряжение, В
= 220 В
Рабочая температура
1253 К
КПД
52-60 %
Расход биогаза
0,24 м
3
/кВт∙ч
АБ
Тип
Литий-ионная
Мощность / Емкость
50 кВт/ 1000 А∙ч
Напряжение, В
= 400 В
КПД
95 %
ГПУ
Мощность
200 кВт
Напряжение, В
~ 400 В
Коэффициент мощности
0,8 о.е.
Электрический КПД
44 %
Нагрузка
Мощность
от 95 до 355 кВт
Напряжение
~ 400 В
Коэффициент мощности
0,8
БН
Мощность
Регулируемая
Напряжение
400 В ~
Начало
P
Н
(
t
),
P
ТОТЭ
(
t
),
P
ГПУ
(
t
),
W
АБ
(
t
)
P
ТОТЭ
= P
ТОТЭ
(
t
);
P
Н
= P
Н
(
t
);
W
АБ
Н
= W
АБ
(
t
)
P
ТОТЭ
≥
P
Н
W
АБ
Н
<
W
АБ
MAX
W
АБ
Н
>
W
АБ
MIN
Утилизация
излишков
генерации
ТОТЭ
Накопление
излишков
генерации
ТОТЭ
Включение
резервной
ГПУ
Использо-
вание
запасов
энергии АБ
P
ТОТЭ
=
P
Н
+
P
БН
P
АБ
=
P
ТОТЭ
-
P
Н
P
ГПУ
=
P
Н
–
P
ТОТЭ
P
Н
=
P
ТОТЭ
+
P
АБ
Да
Нет
Нет
Нет
Да
Да
Конец
