2 (24), июль 2009г - VerBulak

More documents

Recommendations

Info

УДК 621.39.075 Приборы и средства автоматизации Ю. А. ЦЫБА, канд. техн. наук, профессор, А. М. ДАРАЕВ, старший преподаватель, Э. Т. АКТАЕВ, инженер ЦИТО, Алматинский институт энергетики и связи, г. Алматы В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) уделяется большое внимание. Они рассматриваются как серьезное дополнение к традиционным. К возобновляемым источникам энергии относится ветровая, гидравлическая, солнечная, геотермальная энергии; энергия биомассы. Среди всех источников энергии солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности наиболее перспективна. Годовое количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, оценивается в 1,05·1018 кВт.ч. Без ущерба для экологической среды может быть использовано 1,5% всей падающей на Землю энергии, то есть 1,62·1016 В работе приводятся принципы построения существующих следящих электроприводов Солнечных фотоэлектрических станций и рассматриваются перспективы развития систем наведения с частотно-регулируемым приводом. Для преобразования энергии излучения Солнца используются специальные устройства – гелиоустановки (ГУ) или так называемые Солнечные фотоэлектрические станции (СФЭС), основным элементом которых являются солнечные батареи. Принцип действия солнечных батарей состоит в прямом преобразовании солнечного света в электрический ток. При этом генерируется постоянный ток. Энергия может использоваться как напрямую различными нагрузками постоянного тока, запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования или покрытия пиковой нагрузки, а также преобразовываться в переменный ток. В начале своего развития широкое распространение получили неподвижные фотоэлектрические гелиоустановки. Однако среднесуточная мощность, вырабатываемая неподвижной солнечной батареей, меньше, чем при слежении за Солнцем. На рис. 1 представлена экспериментально полученная зависимость фототока Iф от угла падения излучения αi, из которой следует, что когда гелиоустановка неподвижна и сориентирована в полдень по направлению на Солнце, то она теряет порядка 40% мощности по сравнению с подвижной гелиоустановкой. Это происходит при условии, если часовой угол восхода и захода составляет соответственно 00 до 1800 и весь световой день доступна прямая солнечная радиация [1]. Следует отметить особую роль локальных геоинформационных систем (ГИС) в анализе и систематизации данных о кВт.ч. в год, что эквивалентно 2·1012 пространственном распределении и количественной характери- тонн условного топлива. стике доступного к освоению потенциала ВИЭ для конкретного региона. Формирование банков данных и карт на основе ГИСтехнологий, требует приложения значительных усилий специалистов разных областей знаний, является, несомненно, одним из приоритетных направлений исследований по обеспечению расширенного внедрения энергоустановок на основе ВИЭ. Работы в этом направлении ведутся недостаточно интенсивно, что приводит к отсутствию у специалистов достоверной информации об эффективном потенциале СФЭС в районе проектирования. Особенно это актуально для регионов Казахстана, имеющего огромную территорию. Для фотоэлектрических гелиоустановок без концентрации энергии целесообразно применять экваториальную систему координат, где по основной оси положение регулируется автоматически в течение всего дня, а по координате склонения положения достаточно менять вручную несколько раз в год [1]. На рис. 2 представлено опорно-поворотное устройство (ОПУ) Рис. 1. Зависимость силы тока фотопреобразователя от угла энергетической гелиоустановки без концентрации энергии с падения излучения экваториальной системой координат. ВЕСТНИК № 2 (24), июль, 2009 7 Àâòîìàòèçàöèè
Приборы и средства автоматизации На оси по координате склонения 1 расположена наклонная ось по основной координате 2, верхний конец которой крепится к опоре. Вращение по оси 1 осуществляется вручную, вращение по оси 2 осуществляется с использованием следящего электропривода 3 (СЭП) с системой управления 4. На основной оси укреплен фотоприемник 5 (ФП). При значениях мощности СФЭС (более 1Квт) суммарная площадь фотоэлементов может достигать S =10м ∑ 2 и более. С учетом размеров монтажной рамы получаются весьма значительные габариты ФП, что обусловливает ряд проблем: - для монтажа и профилактического обслуживания крупногабаритной гелиоустановки установки требуется специальное оборудование; - значительная масса и высота установки затрудняют ручную ориентацию по координате склонения; - большая высота установки предопределяет дополнительные знакопеременные ветровые нагрузки, разрушающие подвижную часть конструкции и силовую электромеханическую часть следящего электропривода а, следовательно, дополнительные расходы на упрочнение элементов конструкции. - заложенная в конструкции установки площадь фотоэлементов часто не соответствует реальной потребности пользователя в электрической мощности. Указанных недостатков лишены гелиоустановки в модульном исполнении, при котором общая площадь ФП разбивается на несколько отдельных площадей, образуя систему электрически связанных между собой наводящихся модульных ФП (рис. 3). Возможны несколько вариантов исполнения модульных ФП. В одном случае каждый модуль оснащается индивидуальной системой наведения, и приводится в движение независимо от 8 Рис. 2. Экваториальная ОПУ энергетической гелиоустановки без концентрации излучения с управлением по одной координате ВЕСТНИК Àâòîìàòèçàöèè Рис. 3. Конструкция модульной энергетической гелиоустановки остальных модулей. Но в целях экономии, можно сократить число систем наведения. В этом случае каждый модуль наводится на Солнце общим для всех модулей следящим электроприводом 1, расположенном на ведущем модуле. При этом ведомые модули приводятся в движение помощью механической передачи, состоящей из одинаковых ведущего 2 и ведомого 3 шкивов, а также троса 4 между ними. Движение модулей «по Солнцу» обеспечивает электропривод. В противоположном направлении модули движутся под действием механических пружинных устройств 5. Электрические выходы каждого ФП 6 кабелем соединены с общим приемником-распределителем 7. Число модулей и соответственно суммарную электрическую мощность установки легко изменить в соответствии с энергетической потребностью и финансовыми возможностями пользователя. Рекомендуемая электрическая мощность одного модуля составляет 300Вт, а площадь единичного ФП равна 6м2, размер одной стороны ФП – 2,45м. Указанные габариты ФП предельные, когда обслуживание и ориентация по второй координате возможны вручную, без использования специальных вспомогательных средств. С другой стороны, указанная выходная электрическая мощность – минимальная для жизнеобеспечения одного человека. Таким образом, современные СФЭС объединяются общей операцией – наведением рабочего органа на Солнце, которую выполняет система наведения, состоящая из ОПУ и следящего электропривода (СЭП), от которого существенно зависят качество работы и производительность СФЭС. Условия эксплуатации и обслуживания СФЭС различны. В одних случа ях это промышленные установки с квалифицированным персоналом и хо рошо оснащенной материальной базой. В других случаях, это бытовые или сельскохозяйственные СФЭС с массовым применением, для которых характерно отсутствие квалифицированного персонала. Поэтому, для успешного решения задачи по увеличению масштабов использо вания солнечной энергии, т.е. широкого внедрения в практику СФЭС, требу ется разработка прежде всего простых и надежных следящих электро- № 2 (24), июль, 2009
Page 2 and 3: Учредитель: ТОО «VerB
Page 4 and 5: Е. КОКОРИН, техниче
Page 6 and 7: Гостиная «Вестника
Page 10 and 11: Приборы и средства
Page 12 and 13: Е. В. ИВАНОВ, началь
Page 16 and 17: Э. Ф. ОСИЕВСКИЙ, вед
Page 20 and 21: А.Е. КРЫМ, ООО «СКБ В
Page 22 and 23: контроллеров с АРМ
Page 24 and 25: ков до и после сужа
Page 26 and 27: Е. А. ТИХОСТУП, упра
Page 28 and 29: Таблица 1 Сравнение
Page 30 and 31: бражения всех опер
Page 32 and 33: От наших партнеров
Page 34 and 35: Т. Ф. ИВАНОВА, инжен
Page 36 and 37: *** Никоненко В.А., ге

2 (24), июль 2009г - VerBulak

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?