Оптимизация состава и режимов работы фотодизельной системы электроснабжения постоянного тока

Цель - разработка алгоритма минимизации себестоимости электроэнергии фотодизельной системы электроснабжения постоянного тока путем оптимального выбора состава и режимов работы гибридной электростанции с учетом природно-климатических факторов в районе расположения объекта электрификации и графиков его электропотребления. Использовалось имитационное моделирование (в расширении MS Excel) энергетических балансов фотодизельной системы электроснабжения с оптимизацией способом направленного перебора вариантов ее комплектного состава и режимов работы. Разработаны математические модели дизель-генераторной установки, фотоэлектрического энергопреобразования для системы на постоянном токе; численные модели процессов энергопреобразования дизель-генераторной установки с отстройкой от внешне-скоростных характеристик по критерию минимума расхода топлива. Показано, что системы постоянного тока, по сравнению с переменным, обеспечивают возможность эффективного долевого вклада фотоэлектричества в энергетический баланс энергосистемы: по условию устойчивости сетевого инвертора фотоэлектростанции мощность дизельной составляющей не должна быть ниже 60-70% суммарной генерации, тогда как на постоянном токе загрузка дизельных источников может снижаться до технического минимума - порядка 20% их номинала. Для рассматриваемых примеров показана возможность экономии дизельного топлива до 7 т в год. Установлено, что минимальная себестоимость электроэнергии для средних широт России достигается выбором установленной мощности фотоэлектростанции, обеспечивающей генерацию до 80% мощности электропотребления в часы максимума инсоляции летом. Алгоритм минимизации себестоимости электроэнергии показал возможность увеличения среднегодовой балансовой доли фотогенерации фотодизельного энергоисточника (на примере территории Дагестана) до 21,3%. Себестоимость производимой электроэнергии составила 42,5-43,3 руб/кВт·ч, что на 30% ниже существующего тарифа. Апробация алгоритма на объектах электрификации в Иркутской области и Республике Дагестан позволила проиллюстрировать его по оптимизации основных технико-экономических характеристик (себестоимость вырабатываемой электроэнергии, расход дизельного топлива, вклад фотоэлектростанции на постоянном токе). Результаты работы могут быть использованы при разработке автономных систем электроснабжения различных объектов.

автономные дизельные системы электроснабжения, возобновляемые источники энергии, системы электроснабжения постоянного и переменного токов, фотодизельное электроснабжение