混合供电系统 Bashny.Net

传统能源的减少和能效的提高趋势正迫使人们寻找越来越复杂的使用传统和非传统能源的方法。 混合供电系统最近变得非常受欢迎. 它们包括使用各种能源。 电能利用太阳能光伏板,风力涡轮机或其他转换系统来产生.

供暖系统、热水供应和技术过程的热能利用太阳能收集器(平面和真空管)、地热系统以及其他热能转换器进行。 不同再生能源的结合,不仅是存在太阳能收集器,光伏板,风力涡轮机,热泵等元素,而且还使用单一的控制系统来确保这些元素的高效运行,这构成了更稳定的混合供电系统的基础.

为了高效地利用使用可再生能源的混合供电系统,必须在监测当前信息和由基于微控制器或个人计算机的单一系统实施的管理的基础上,协调不同类型能源供应的强度与消费者的消费。

本文讨论了波兰和乌克兰研究人员在可再生能源领域开展国际合作后创建混合供电系统的经验.

从波兰方面发展出酒店综合体的混合热水供应系统. 华沙生命科学大学(SGGW)和卢布林技术大学的雇员参加了开发.

该系统于1998年投入使用。 这种混合系统使用来自外网的电能,太阳能,地热能和一汽锅炉. 混合系统由Siemens PLC S7-300控制器按照已开发的操作算法进行控制并完全控制.
混合热水供应系统由几个独立的部分组成:平面和真空管集水器,一个蒸汽压缩热泵,其地面主要来源为低潜力热,一个热储存罐,容量为2立方米. 该系统的计划见Fig。 1. 混合系统还包括一台燃气锅炉和电热水器,在缺乏可再生能源的情况下,为酒店建筑群提供热能.

饭. 1.混合供热系统:总面积为6平米的真空管集热器;容量为0.3平米并有2个热交换器的储水罐;容量为1平米的水主储能库;容量为12.5千瓦的热泵主板热交换器;容量为2平米的储能库;新增辅助储能罐;总面积为40平米的平坦太阳能集热器;太阳能集热器板热交换器;长度为360米的地上垂直热交换器. 附加符号指: 电表,温度和流感应器,环流泵,三相阀,高温计. 平坦的太阳能采集器部分(图2)由20个面板组成,总感地平面为40平米,以南为固定取向. 它被用作储能为1立方米和辅助-2立方米的储能罐中热水的主要热源,该储能罐从热泵被作为储能装置.

饭. 2. 混合系统中的太阳部分。 由于在太阳系中将甘醇溶液用作冷却剂,热水箱被板热交换器从太阳能采集器中分离出.
以热管为主的真空管集器段由60个管组成,总吸收表面为6平米. 这些采集器被安装在辅助住房的屋顶上,倾角为40°,并呈西南方向(图2). 本段与0.3立方米的电池箱相接,并设有两个内部热交换器,相接于1立方米的主电池箱上相接而成. 其中一台热交换机用于使用燃气锅炉来维持温度.

太阳辐射的分泌性质造成采集器热能生产量的巨大差异. 这一变化既适用于白天的特定时数,也适用于周和季的特定日数. 为了稳定热能的生产,采用了地热系统的蒸汽压缩热泵,标称功率为12.5千瓦,并有垂直地探测器.
垂直地热交换机采用直径为40毫米的聚乙烯管制成,由安装在6口井中并有深度为30米的双U形回环制成. 管道总长为360米,为两个平行的180米分支. 热泵能保证温度为50°C的热水的生产.

作为热能的储备来源,使用燃气锅炉,在太阳能集能器总功率的热水供应系统能耗超过热能时,能覆盖热能的缺乏和热泵. 在实践中,只有在一年的冬季才观察到这种情况。

被描述的混合系统配备了广泛的测量系统来提供信息监测,包括不断记录系统所有节点的传感器读取量,其中发生转换,运输和热交换,以及创建一个数据库和知识. 该数据库用于对该系统进行短期预测。 它们也可用于制定诊断热能系统能效的方法. 对混合系统参数的控制和管制是利用因特网远程进行的。

太阳辐射强度用两个平面采集器测量:平面采集器和管状采集器。 这些高温计属于ISO Class II,其准确性足以用于操作应用.
2011年,该系统进行了现代化改造,特别是改变了测量和控制系统,安装了可互换的流回回流泵和受控制的电磁阀(图3)。

饭. 3. 现代化混合系统的控制手段方案:D-手动阀、E-电动阀、EP-三相阀、P-循环泵。 单一控制器用于控制整个系统. 它直接从受控调节器接收信息,间接从测量传感器,从外部输入的当前状态(如太阳辐射,环境温度)和热水的当前流量速率(图4)获取信息. 它还进行数据分析并控制电磁阀. 控制算法也可以远程地被更改(通过互联网).

饭. 4. 混合系统控制的现代化原则。 此外,以可视化和数据存储为目的的升级系统使用SCADA软件(WinCC),由Windows在个人电脑上实施. 计算机通过CP5611 Profibus卡与控制器通信.
饭. 5显示更新系统的主屏幕接口.



饭. 5. 更新监测系统的主要屏幕接口。 系统的现代化使得能够对设备的所有部件进行动态识别,开发系统的正确算法. 模拟结果使我们能够开发一种方便的控制算法,确保使用可再生能源的损失最小。

在波兰和乌克兰大学之间的双边合作框架内,为了对混合系统在不同气候条件下的有效性进行比较评估,利沃夫国立大学能源系的可再生能源实验室于2005年进行了类似的安装。

该装置包括:以两个平面集热器为基础建造的热能太阳热水系统,总面积为3.76平米;可容纳15千瓦土壤类型的热泵,有4个横向集热器和2个井深为50米的垂直探测器;可容纳5.7千瓦的风电站;可容纳100瓦的光伏电站,可容纳两台相机板,其中一台被安装站台;可容纳有太阳能跟踪的旋转装置.
对Lviv NAU所开发并组装的混合系统元素的一般看法以Fig来显示. 6. 国家

饭. 6. 可再生能源实验室混合供电系统组件的一般类型。 国家仪器硬件和软件被用于监测系统运行、处理和储存,特别是NI USB-6008 I/O单元和LabVIEW软件环境。
前置面板的工作窗口和热泵监测系统的程序代码(块图)的一部份用法格来显示. 7个

饭. 7. 前置面板的工作窗口和热泵监测系统的程序代码(块图)的分解。 D. Voititska-Migasyuk, A. Khokhovsky, S. Sirotyuk 出版 公司出版

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资料来源:替代能源.ru。