Обґрунтування каналу електропостачання на основі газогенераторної установки

Abstract

Сучасною тенденцією розвитку енергетики є прагнення до збалансованості енергетичного комплексу, підвищення надійності електропостачання споживачів. Важливе місце в стратегії розвитку електроенергетики займають автономні системи електропостачання. Вони використовуються на підприємствах, в аеро-, морських і річкових портах, в енергоблоках лікарень, у фермерських господарствах, в системах аварійного енергопостачання, на об'єктах оборонного комплексу – скрізь, де потрібна електроенергія, в той час як мережа або віддалена, або працює з перебоями. Представлено автономну систему енергопостачання з двигунами внутрішнього згорання. Основним перетворювачем механічної енергії приводних двигунів в електричну є електромеханічний перетворювач змінного струму з обмоткою збудження, яка розташована на роторі. Представлено алгоритм, згідно з яким на початку циклу контролер визначає добову норму споживання електроенергії та, відповідно до типу дня і часу доби, виконує дії за коротким чи розгалуженим алгоритмом. У разі використання добової норми електроенергії може виникнути ситуація, за якої увімкнутою залишиться тільки частина світильників, що спричинить дискомфорт для персоналу та впливатиме на продуктивність праці співробітників. Пропонується впровадження другого незалежного каналу електропостачання з використанням газогенераторних технологій. Вироблений газ забезпечує роботу двигуна внутрішнього згорання, який обертає вал генератора. Представлено графік прогнозованого вироблення енергії фотоелектричною системою встановленою потужністю 3,5 кВт на основі даних сонячної інсоляції на широті м. Житомира. Також представлено графік продуктивності газогенераторної установки потужністю 5 кВт за однозмінної роботи. Розраховано прогнозоване споживання електроенергії освітлювальною установкою протягом першого місяця року для корпусів Житомирського національного агроекологічного університету. Представлено графік різниці між спожитою та виробленою енергією за днями тижня. Величина спожитої електрики за місяць становила 767,8 кВт·год за встановленої норми 251 кВт·год. Фотоелектричними панелями та газогенераторною установкою вироблено відповідно 184,8 кВт·год та 493,2 кВт·год. Другий резервний канал живлення забезпечив більше половини потреб на освітлення навчального корпусу. Розроблено структурну схему контролера, що реалізує спеціалізований алгоритм. Представлено графік регульованих змінних під час роботи контролера. Застосування спеціалізованого алгоритму дозволяє зменшити енергоспоживання установки, забезпечує можливість повноцінного використання глибокого резервування на базі фотоелектричної системи та газогенераторної установки. Подальші дослідження спрямовані на встановлення впливу продуктивності газогенераторної установки на стійкість роботи системи двигун-генератор в умовах мінливого попиту на електроенергію та з врахуванням нестабільного значення коефіцієнта потужності.

A modern tendency in power production development is an aspiration to balance the whole electric power complex, to raise thecon-sumer power supply reliability. Autonomous power supply systems take an important place in electric power industry development.They are used in aero-, sea and river ports, in hospitals, on farms, in emergency power supply systems, on defense complex objects-literally everywhere where you needpower and supply is distant or working intermittently. An autonomous power supply system powered by internal combustion engines is introduced. The main converter of an engine rotation to electric power is an alternator with excitation winding on the rotor. An algorithm is introduced according to which a controller determines the daily amount of power consumption and, accordinglytothe type and time of day, performs actions by either short or ramified algorithm. In a case when the daily rate of power is depleted, an unwished situation can occur, when only some of the lighting can stay on, that can cause discomfort for employees, and canlowertheir productivity. A second independent power source is proposed based on gas generator technology. A generated gasfeeds aninternal combustion engine which turns the alternator shaft. A diagram of predicted power production of a 3.5 kW photovoltaic installation is presented, based on insolation data for Zhytomyr latitude. Also, a productivity diagram for gas generatorinstallation with a nominal power output of 5 kW for one shift operation ispresented. A predicted power consumption for a lighting installation for the first month of the year for all buildings of Zhytomyr national agroecological university is calculated. A diagram of difference between produced and consumed power by days is presented. A monthly amount of consumed power is 767.8 kWh while the restricted norm is 251 kWh. Photovoltaic provided 184.8 kWh. The gas generator provided 493.2 kWh. Thesecond reserve power supply channel provided more than a half of needed power for lighting. A structural diagram of a controller, that performs a specialized algorithm, is developed. A diagram of variables regulated duringcontroller operation is presented. Implementation of the specialized algorithm can lower the installation energy consumption, provides the possibility of high-gradeusage of deep reserving based on photovoltaic system and gas generator installation. Further investigations are directed towards determining of an influence of gas generator installation productivity on operational stability of an engine-alternator system under the conditions of variable power demand and considering unstable power factor.