Презентация, доклад на тему Исследование эффективности применения систем солнечной генерации в небольшом посёлке в условиях Крайнего Севера

«Нидымская основная школа» Эвенкийского муниципального района Красноярского края    

Исследовательская работа «Исследование эффективности применения систем солнечной генерации в небольшом посёлке, в условиях Крайнего севера».



Выполнил:
Ученик 9 класса Плишкин В.Р.
Руководитель:
Шаткин В.В.
Учитель географии и биологии

 
 

сильнее влияют на нашу жизнь. Как известно здоровье человека на 20% зависит от экологии, это больше, чем от уровня развития медицины. Современные наиболее используемые источники электроэнергии это гидро-, тепло- и атомные электростанции. Но они не экологичны. Альтернативная энергетика, построенная на использовании возобновляемых источников энергии, может стать той путеводной звездой, которая выведет Россию из продолжительного социально-экономического кризиса на путь устойчивого развития.

существует огромное количество районов, не имеющих доступа к централизованному электроснабжению. Это прежде всего северные территории Сибири и Дальнего Востока. Электроснабжение децентрализованных населенных пунктов, как правило, осуществляется с помощью дизельных электростанций (ДЭС). Для обеспечения постоянной и стабильной работы ДЭС необходимо обеспечение станции дизельным топливом (ДТ). Доставка топлива в удаленные районы со слабо развитой инфраструктурой ограничена сроками работы водных путей и зимних автодорог, что существенно отражается на стоимости топливных ресурсов, цена которых стабильно повышается.

Эвенкийского муниципального района Красноярского края. Объект исследования :
Электростанции на солнечных батареях, фотоэлектростанции.
Предмет исследования :
Эффективность работы СЭС с точки зрения энергосбережения в условиях Крайнего Севера Задачи исследования:
1.Рассмотреть принцип работы фотоэлектрической станции 2.Провести выбор рациональной установленной мощности фотоэлектрической станции относительно мощности ДЭС. 3.Выполнить анализ годовой выработки электрической энергии фотоэлектрической станцией. 4.Посчитать объемы экономии дизельного топлива.
5.Рассчитать сроки окупаемости строительства ФЭС в п.Нидым Эвенкийского муниципального района Красноярского края. 6.Выяснить эффективность строительства в п.Нидым фотоэлектрической станции (ФЭС), работающей параллельно с дизельной электростанцией (ДЭС), 7.Подготовить доклад и презентацию по указанной теме.

муниципального района Красноярского края, а так же в других децентрализованных районах с высокой солнечной активностью, актуально и позволит снизить зависимость энергоснабжения от привозного топлива.

территорий, заключается в том что электроснабжение осуществляется от дизельных генераторов. Это негативно сказывается на величине тарифа за электроэнергию, экологии поселков и ставит в зависимость население поселков от привозного дорогостоящего дизельного топлива. Ситуация осложняется большим износом генерирующих мощностей.

топлива для ДЭС и, соответственно, производимой электроэнергии.
Технологическая изолированность и отсутствие связи с объединенной энергосистемой.
Эксплуатация оборудования в сложных природно-климатических условиях, что приводит к ускоренному износу электрических сетей и электрооборудования.
Отсутствие автоматизированных современных маневренных мощностей, способных обеспечить эффективное регулирование мощности в условиях высокой неравномерности суточного графика потребления электроэнергии.
Ограничения на присоединение новых потребителей.

регионах, обладающих достаточным потенциалом солнечной энергии, является построение солнечно-дизельных комплексов с использованием фотоэлектрических панелей (ФП), и современных автоматизированных дизельных электростанций. Построение подобных комплексов позволит решить ряд задач :
снижение зависимости энергоснабжения удаленных населенных пунктов от привозного дорогостоящего топлива;
частичное замещение выбывающих реконструируемых мощностей;
в перспективе, снижение тарифа на электрическую энергию;
снижение выбросов СO2 и других вредных веществ.

что цена на ДТ неуклонно растет, в то время как цена на фотоэлектрические панели падает.
В работе проведен анализ вариантов построения солнечно-дизельного комплекса в п.Нидым расположенного в Эвенкии. Нидым – посёлок, который находится в 21 км вниз по течению реки Нижняя Тунгуска, население 200 человек.
Географические координаты расположения объекта: широта 67°39”; долгота 134°39”; высота над уровнем моря 212 м; абсолютный минимум температуры -63°С; среднемесячная температура самого холодного месяца (январь) -41.8°С.
Промышленные предприятия со значительным энергопотреблением на территории поселка отсутствуют. Единственным предприятием электроэнергетики пос. Нидым является Нидымская дизельная электростанция, обеспечивающая социально бытовые потребности населения поселка. Энергосистема поселка изолированная.

и физически. Синхронная работа подобной ДЭС с фото электростанцией (ФЭС) невозможна без замены системы автоматики дизелей, что в свою очередь потребует реконструкцию и модернизацию самих дизель- генераторов.
За год ДЭС пос. Нидым на нужды электроснабжения потребляет около 75000 тонн дизельного топлива, при этом вырабатывает 23200 тыс. кВт*ч электрической энергии. Годовой график электрической нагрузки ДЭС приведен на рис. 1. По графику видно, что в наиболее солнечный летний сезон потребность в электроэнергии в три раза меньше по сравнению с зимним.

2

При постоянном росте цен на дизельное топливо (см. таблицу №2), производство электрической энергии постоянно увеличивается в цене. Тариф на электроэнергию в пос. Нидым более чем на 60% определяется топливной составляющей. Поэтому основной целью строительства фотоэлектростанции в перспективе является снижение тарифа за счет экономии привозного дорогостоящего ДТ.

работающей параллельно с ДЭС, позволит снизить затраты на дизельное топливо и тариф на выработку электрической энергии. С вводом в эксплуатацию солнечной электростанции будут повышены надежность электроснабжения потребителей электроэнергии поселка и эффективность работы ДЭС, улучшится экология поселка.

показал, что в условиях длительного полярного дня большую пользу приносит не только пассивное использование солнечной энергии (зеркальные веранды, усиленная теплоизоляция), но и пассивные системы теплоснабжения (солнечные коллекторы с водой или с другим аккумулятором тепла). Не потеряли своего значения и активные системы фотоэлементов, функционирующих также и при облачной погоде. 

окружающей среды;
– для них не нужно топливо – они используют естественные природные ресурсы;
– солнечные батареи удобны в транспортировке;
– способствуют бесперебойному электроснабжению жилого дома;
–  такие батареи долговечны, у них большой срок службы – не менее 20 лет.

и ночью такой способ получения энергии малоэффективен, ведь для солнечных батарей необходимо солнце;
– для приборов, которые потребляют большую мощность, солнечные батареи не подходят.

будет значительна (от 1,5МВт). Наиболее рациональным решением схемного построения гибридного энергетического комплекса по экономическим и техническим показателям является включение солнечной фотоэлектрической станции на параллельную работу, с локальной электрической сетью созданной ДЭС (рис. 2).

ФЭ
массив

Инвертор

ДЭС

Потребитель
W требуемая

w массива

W вых. из инвертора

W вых.их ДГУ

W используемая

использованы данные инсоляции и температуры, приведенные в таблице №3. Оптимальны фиксированный угол наклона панелей равен 52° и был определен с помощью программного продукта.

различной мощности
Таблица № 4

в табличных данных понимается энергия ФЭС, дополняющая минимально допустимый 40% энергетический уровень генерации ДЭС до необходимого месячного электропотребления поселка. Такое условие следует из необходимости обеспечения устойчивой работы сетевых инверторов. Очевидно, в зимний сезон при слабой инсоляции система электроснабжения способна потребить всю энергию ФЭС. В летний период часть солнечной энергии будет невостребованной по вышеуказанной причине.

Таблица № 5

МВТ На основе представленных данных построен годовой график покрытия нагрузки и экономии ДТ для станции мощностью 2,5МВт (Рис. 3). Графики покрытия нагрузки и экономии ДТ станциями мощностью 1,5 и 2МВт будут выглядеть идентично, с меньшим вкладом ФЭС. Рис 3

уровнем инсоляции является строительство солнечно-дизельных электростанций. На сегодня имеется необходимый набор зарубежного оборудования, который позволяет осуществлять качественное построение и управление солнечно-дизельными электростанциями.
При строительстве подобных систем ощущается реальная экономия дорогостоящего привозного дизельного топлива и, как следствие, минимизация затрат на его ежегодную доставку. По истечению срока окупаемости есть возможность снижения тарифа на электроэнергию, что сократит ежегодные дотационные затраты государства на электроснабжение отдаленных поселков.

дает большую ежегодную экономию по топливу, но при этом недоиспользуется, ввиду большого количества «лишней» энергии (весна, лето), когда нет необходимого количества потребителей.
Из представленных выше данных можно сделать вывод, что рациональный угол наклона панелей 52° выбран из условия увеличения выработки электрической энергии в весенне/осенний период. При этом недоиспользование ФЭС летом минимально. Низкий уровень зимней инсоляции делает нецелесообразным мероприятие по увеличению эффективности ФЭС в этот период.
Рекомендуемой схемой подключения ФЭС для поселков Крайнего Севера при мощности более 100кВт является параллельная работа с локальной дизельной системой электроснабжения.

СЭС , которая даст толчок для развития различных производств (например создание круглогодично действующего тепличного комплекса), а так же сэкономит большие бюджетные денежные средства, которые можно направить на благоустройство посёлка, строительство спортивного зала благоустроенных домов, канализации, водопровода и решить проблемы посёлка не только социальные, но и экологические.