close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Шестовских

код для вставкиСкачать
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ ХМАО-ЮГРЫ
БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ХМАО-ЮГРЫ
НЯГАНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
СИНХРОННАЯ РАБОТА ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С
ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЕЙ
Курсовая работа
Выполнил: студент 2-го курса группы ТЭ -14
Шестовских Илья Александрович
специальности «Техническая эксплуатация
и обслуживание электрического и
электромеханического оборудования»
Руководитель: преподаватель
Кагиров Илдар Габдулхаевич
г. Нягань
2016 год
Оглавление
Введение………….……………………………………………………...….3
Теоретическая часть……………….……………………………………….3
Эмпирическая часть…………………………………………………
4
Выводы…...………………………………………………………………... 8
Список использованной литературы …………………………………….9
2
Введение
С каждым годом растет потребности общества в энергоресурсах, традиционные
источники энергии истощаются, добыча их дорожает с каждым годом. Хозяйственная
деятельность накладывает большие нагрузки на состояние самой природы.
Вопрос, подлежащий исследованию
Возможность активного долгосрочного инновационного развития общества, используя
возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и приумножая существующие природные богатства.
Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не
являющейся следствием целенаправленной деятельности человека, и это является ее
отличительным признаком. К ВИЭ относятся: энергия солнца, ветра, рек и водотоков, морских
приливов и волн, тепловая энергия земли (геотермальная) и гидросферы (тепло воздуха и вод
океанов, морей и крупных водоемов), а также энергия биомассы.
Цель нашей работы: практическое применение совместной работы гидро- и
ветроэлектростанций с учетом особенностей местного ландшафта.
Объект исследования: существующий природный ландшафт, пополненный синхронно
работающими мини гидроэлектростанцией и ветроэлектростанцией.
Предмет исследования: синхронная работа гидроаккумулирующей электростанции с
ветроэлектростанцией
Гипотеза: рациональное использование возобновляемой энергии природы – будущее
человечества!
Методы исследования:
1.
Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка цели и
2.
Эмпирический
задач).
(составление
составление электрических схем,
схем
соединения
проведение расчетов,
коммуникации;
сравнение результатов
исследований).
Теоретическая часть
Гидроаккумулирующие электростанции представляют собой комплекс сооружений и
оборудования, предназначенный не только для генерирования электроэнергии, но и для
аккумулирования воды.
Теоретическая мощность водотока определяется по формуле [3].
3
N = 9,81QH,
где N –мощность водотока, кВт; Q –расход воды, м3/с; H –напор, м.
Силой, осуществляющей работу водяного потока, является вес воды. Работа потока
определяется напором (Н) водотока, т.е. разностью уровней воды в начале и конце
рассматриваемого участка, и величиной расхода (Q) протекающей воды. При увеличении
напора при неизменной мощности пропорционально уменьшается необходимый расход воды.
Это означает, что чем больше напор, тем меньше расход воды, меньше диаметр напорных
трубопроводов, меньше габариты рабочего колеса насосотурбины и, следовательно, меньше
габариты машинного здания и стоимость всего сооружения
Мини и микро ГЭС имеют преимущество и перед другими альтернативными
источниками энергии – ветряными и солнечными электростанциями. ГЭС могут работать при
любых погодных условиях, которые не влияют на ток воды. Для многих районов важным
является и то, что мини и микро ГЭС могут значительно уменьшать вред ежегодных паводков,
за счет регуляции уровня воды в водоеме.
С точки зрения превращения энергии, гидроэнергетика - это технология с высоким КПД,
зачастую превышающем более чем в 2 раза КПД обычных теплоэлектростанций.
Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек
планеты [3].
Мощность ветрогенератора зависит от мощности воздушного потока (N) кВт,
определяемой скоростью ветра и ометаемой площадью [3].
N=pSv3/2
где: v - скорость ветра, м/с, p - плотность воздуха, кг/м3 S- ометаемая площадь, м2.
В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с в
связи с чем привычные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения практически не
применимы - их стартовая скорость начинается с 3-6 м/с. На сегодняшний день все больше
производителей ветрогенераторов предлагают роторные установки, или ветрогенераторы с
вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что вертикальному
генератору достаточно 1 м/с, чтобы начать вырабатывать электричество. Развитие этого
направления снимает ограничения по использованию энергии ветра в целях электроснабжения
К малой ветроэнергетике относятся установки мощностью до 100 кВт.
Эмпирическая часть
4
Нами выбран существующий природный ландшафт, где удачно сочетаются расположения
реки, брошенного карьера, бассейна родника, населенных пунктов, автодороги и электрических
сетей, (рис. 1).
Рис. 1 Расположение объектов.
За существующей плотиной устанавливается мини ГЭС, за ней устанавливается насос для
перекачки воды в котлован карьера, с котлована вода перетекает в бассейн родника и
возвращается в верхнее русло реки. Постоянный водоворот в котловане обеспечивает чистоту
воды. До заполнения водой стенки и дно котлована укрепляются полимерными материалами.
Котлован используется в летнее время как бассейн, зимой – как каток. Регулируя глубину можно
установить всевозможные водные аттракционы, разделить на открытые и закрытые части.
Закрытая часть зимой используется как бассейн. Река при средней ширине 8 м и глубине 2-2,5 м и
длиной на участке до плотины 2,5 км пригодна для рыбной ловли, лодочных прогулок. Крыша
здания планируется как стартовая площадка для скатывания на лыжах в одном направлении и для
санок – в другом. Мачты ветрогенераторов используются и как несущие элементы для соединения
крыши здания с конструкциями спусков.
Существующая линия электропередач с ТП 10/04 кВт позволяет передать излишки
вырабатываемой электроэнергии в единое энергетическое кольцо. Электрическая схема
подключений объектов приведена на рис. 2.
Проходящая рядом в 1,5 км федеральная трасса и расположение от городских поселении в
среднем 100 км увеличивает привлекательность данного объекта для выездного отдыха горожан.
Для местного населения это рабочие места, возможность сбыта местной продукции,
расширение видов деятельности, улучшение качества жизни.
5
Исходя из имеющихся природных возможностей, выбираем гидроэлектростанцию и
ветроэлектростанцию
Мощность водотока.
Если учесть, что расход воды в реке равен 20 м3 в секунду,(при глубине 2,5 м, ширине 8
м ) и напор-2,5 метра, то энергетический потенциал реки равен:
N=9.81*20*2.5=490,5КВт.
Рис. 2 Электрическая схема подключения объектов.
ВК – ветровое колесо, СГ синхронный генератор, КГ колесо привода гидрогенератора, АДасинхронный двигатель (потребитель), К- контактор
Но с помощью плотины мы можем увеличить энергетические возможности реки. Если
сузить ширину реки до 1,5 метра в районе плотины, то скорость течения воды под действием
собственного веса увеличится:
v2 = s1 v1/ s2
где v1 – средняя скорость течения реки, м/с, v2 – скорость течения воды через плотину,
м/с, s1 и s2 - соответственно площади поперечного сечения воды на этих участках, м2.
Учтём, что средняя скорость течения реки равна 2 метра в секунду, а в месте плотины
она увеличивается до 10,67 м/с, и поперечное сечение реки равно 20м2 , а в районе плотины оно
уменьшается до 3,75 м2 :
6
v2 = 20*2/ 3,75= 10,67
Q=3,75*10,67=40,01 м3
Плотина позволяет извлечь большее количество энергии. Потенциальная мощность реки
N=9,81*40*2,5=981 кВт/ч.
Мощность ветрогенератора зависит от мощности воздушного потока, определяемой
скоростью ветра и ометаемой площадью.
Учтём, что плотность воздуха составляет 1,3 кг/м3 , ометаемая площадь лопасти-20 м2 ,
средняя скорость ветра-3,7 м/с, потенциальная возможность ветровой установки
N= 1,3*20*3,73/2=658,5 кВт
С учётом того, что на объекте имеются 8 ветровых генераторов 658,5*8 = 5268 кВт
Отечественная промышленность выпускает: гидроагрегаты мощностью до 100 кВт
(МГЭС-100Д) с радиально-осевыми турбинами по цене 2 240 000 руб./шт. установленной
мощности. [4]. Выбираем две установки с общей мощностью 200 кВт*ч на сумму 4 048 000 руб.
Отечественная промышленность выпускает ветрогенератор WH9.0-20000W мощностью 20
кВт [4]. Oн подходит для нашего проекта. Его стоимость со свободной мачтой-2 653 214 руб.
Выбираем 20*8=160 кВт*ч на сумму 21 225 928 руб.
Общая сумма электроэнергии, вырабатываемой микро ГЭС и ВЭС (с выбранным
оборудованием): 200+160=360 кВт/ч
При среднем тарифе на электроэнергию 2,5 рубля за кВт/ч в 2016 году, нам удаётся
произвести электроэнергию на сумму 360 кВт/ч*2,5 руб*24ч *365 дней = 7 884 000 руб. в год.
Для сравнения стоимость строительства одного км ВЛ 10 кВ составляет около 3 млн. руб.
По среднестатистическим данным для обеспечения бесперебойного электроснабжения по
стране вырабатывается на 30-40 % больше электроэнергии из-за неравномерности суточного
потребления. Около 30 % выработанной электроэнергии теряется в процессе передачи на
расстояния, при этом используется дорогое оборудование для трансформации напряжения и для
передачи [2]. Источники электроэнергии на местах позволяют существенно уменьшить эти
затраты.
С появлением денег предполагается строительство последующих объектов, например,
закрытого спорткомплекса, медпункта, столовой, школы; а также возможность улучшения самой
природы, посадка лесов на пойме реки, прочистка протоков рек и т.д.
Следующим шагом будет сооружение солнечных батарей на крыше существующих
объектов и подключение их в сеть.
Все объекты данного комплекса используют свою электрическую энергию.
7
Выводы
Предлагаемая нами схема исходит из принципов бережного отношения к природным
ресурсам, долгосрочного развития предпринимательской деятельности во благо обществу.
Постоянный рост в энергетике доли возобновляемой энергии позволит избежать
чрезмерной концентрации населения и образования новых мегаполисов. Использование
возобновляемых энергоресурсов ускоряет экономическое развитие сельских районов.
8
Список использованной литературы
1.
Беспалов В.Я. Электрические машины: учебное пособие для студ. Высш. Учеб.
Заведений /В.Я.Беспалов, Н.Ф. Котелец. – 3-е изд., стер.-М. :Издательский центр «Академия»,
2010-320 с.
2.
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: учеб. Пособие для сред. Проф.
Образования / Е.А. Конюхова. -8-е изд., стер. –М.: Издательский центр «Академия», 2012. -320
с.
3.
Куликова Л.В., Сангулия М.Н. Анализ проблем и перспектива использования
нетрадиционных источников энергии для сельскохозяйственных потребителей // Вестник
АлтГТУ им. И.И.Ползунова. - Алт.гос.техн.ун-т им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во
АлтГТУ, 2000, № 3. С. 100 - 108.
4.
Интернетресурсы energy-ds.ru.
9
Автор
kagirovildar
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
11
Размер файла
219 Кб
Теги
шестовских
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа