Научный архив: статьи

Введение. Актуальность представленного исследования обусловлена комплексом задач, связанных с энергообеспечением объектов агропромышленного комплекса, в частности животноводческих предприятий, которые характеризуются специфическим режимом электропотребления. Такие объекты отличаются существенными сезонными и суточными колебаниями нагрузок, что при установке дополнительных источников энергии помимо традиционной энергосистемы требует решения вопросов балансировки выработанной и потребленной электрической энергии.

Цель работы заключается в анализе и сравнительной оценке различных режимов работы фотоэлектрической энергоустановки для энергоснабжения птичника на 50 тысяч голов, направленной на оптимизацию баланса между выработкой и потреблением электроэнергии.

Материалы и методы. Исследуются параметры фотоэлектрической энергоустановки для обеспечения следующих режимов генерации: минимальная выработка электрической энергии фотоэлектрической энергоустановкой, суточная выработка электрической энергии в июне и декабре с применением систем накопления энергии (аккумуляторные батареи), площадь крыши объекта АПК заполнена фотоэлектрическими модулями с соблюдением условий обеспечения оптимальной ориентации приемной их поверхности по сторонам света.

Результаты и их обсуждение. Проведенное исследование графиков электропотребления птицеводческого комплекса и выработки энергии при разных режимах генерации выявило, что лишь две схемы работы исключают перепроизводство электроэнергии. Речь идет о минимальном режиме и режиме, гарантирующем полное суточное энергоснабжение с применением накопителей, параметры которых оптимизированы по летнему графику. При минимальной конфигурации, рассчитанной на июнь, сетевая нагрузка сокращается на 4-7 % в период с ноября по март, на 33-39 % с мая по сентябрь и на 14-25 % в переходные месяцы. Второй режим, обеспечивающий автономное суточное энергоснабжение объекта, демонстрирует следующие показатели: покрытие потребностей комплекса составляет 95-100 % в летние месяцы, 10-19 % в зимний период и 37-61% в остальное время года.

Уточнение потенциала солнечной энергии с учётом ландшафтных и строительных особенностей территорий для размещения фотоэлектрических батарей имеет решающее значение для определения площадок, наиболее выгодных с точки зрения энергоэффективности. Физическая оценка на основе ГИС-инструментов, применяемая для крупных территорий, не подходит для малых площадей сельскохозяйственных предприятий, что обусловливает актуальность разработки упрощённых методик оценки. Цель исследования - проанализировать ресурс солнечной энергии и определить оптимальные параметры пространственной ориентации фотоэлектрических модулей для территории Краснодарского края (координаты 43,5-46,5° с. ш., 36,5-41,8° в. д.). Использован программный комплекс «Оценка ресурса солнечной энергии на различно ориентированных в пространстве приёмных поверхностях», позволяющий рассчитывать поток солнечного излучения на поверхность с заданными углами наклона и азимута для любой географической точки. В результате установлено, что оптимальный фиксированный угол наклона модулей, обеспечивающий максимальный годовой приход радиации, составляет 35°, при этом годовой поток достигает 1564 кВт-ч/м2. Регулирование угла по месяцам (от 10° летом до 65° зимой) позволяет увеличить поток до 1614 кВт-ч/м2-год, что на 3% выше фиксированного оптимума и на 19% выше валового потенциала (1356 кВт-ч/м2-год). Для объектов с сезонным пиком энергопотребления рекомендованы углы 20-30° (летний пик) и 50-60° (зимний пик), однако в последнем случае годовая выработка снижается на 15-20%. При учёте всех ограничений на размещение фотоэлектрических батарей поток на поверхности каждого устанавливаемого модуля достигает 94-97% от максимально возможного значения.