Расчет фотоэлектрической системы

Приближенный расчет годовой выработки электроэнергии ветрогенератором.

Выработка электроэнергии ветроагрегатом в месте его установки зависит от энергетических характеристик ветра и конструкции ветроагрегата.

Мощность ветрового потока вычисляется по следующей формуле:

Р - мощность ветрового потока (Вт)

ρ - плотность воздуха(1,225 кг/м³)

А - поперечная площадь сечения ветрового потока (м²)

V - скорость ветра (м/с)

Средняя мощность ветрового потока:

P_c – средняя мощность ветра (Вт)

V_c – средняя скорость ветра (м/с)

Современные ВЭУ способны преобразовывать только около 25% полной мощности воздушного потока в полезную мощность, поэтому:

Р_ВЭУ – мощность на выходе ветрогенератора (Вт)

Среднее количество энергии, которую ветроагрегат выработает за год:

– среднегодовая выработка энергии ветрогенератором (кВт*ч/год)

– среднегодовая скорость ветра (м/с)

 

Расчет фотоэлектрической системы

Для начала составим список нагрузок для нашей мощности S=7кВт. Нагрузки представлены в таблице 3.

Таблица 3

Список нагрузок

Нагрузка переменного тока	Мощность, Вт	Часов/неделю	Вт*часов/неделю
Настенный светильник
Микроволновая печь		3,5
Холодильник
Холодильник
Настенный светильник
Водонагреватель
Электрический чайник
Пылесос
Всего

 

Определяем сколько потребуется энергии постоянного тока:

Определяем число ампер часов в неделю:

Определяем число ампер часов в сутки:

Выбираем тип аккумуляторной батареи, которую будем использовать. В моем случае это кислотные герметизированные аккумуляторы, в которых электролит адсорбирован стекломатами. Выдерживают примерно 250 – 400 циклов разрядов на 80%. Технология изготовления пластин обычная, поэтому и количество циклов мало. Чувствительны к перезарядам. Марка «6-GFM-200». Технические характеристике представлены в таблице 4.

 

Таблица 4

Технические характеристики аккумуляторной батареи

Номинальная емкость, А*ч
Габаритные размеры, мм	Ширина
Длина
высота
Масса, кг
Ресурс работы, кол-во циклов заряд-разряд
	Номинальное напряжение, В

 

Умножим суточное потребление на кол-во дней. Максимальное число последовательных дней без солнца(в нашем случае 1 день).

Величина глубины допустимого разряда аккумулируемой батареи составляет 25%.

Определяем коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды в помещении, где установлены аккумуляторные батареи. Выбираем коэффициент из таблицы 5, приведенной ниже, который учитывает температуру окружающей среды в помещении, где установлены АБ. Обычно это средняя температура в зимнее время. Этот коэффициент учитывает уменьшение емкости АБ при понижении температуры.

 

Таблица 5

Температурный коэффициент для аккумуляторной батареи

Температура в градусах	коэффициент
Фаренгейта	Цельсия
80F	26.7C	1.00
70F	21.2C	1.04
60F	15.6C	1.11
50F	10.0C	1.19
40F	4.4C	1.30
30F	-1.1C	1.40
20F	-6.7C	1.59

 

Так как средняя температура в помещении 22⁰С, следовательно, выбираем коэффициент 1.04.

Определяем общую требуемую емкость АБ:

Разделим полученное значение на номинальную емкость выбранной батареи и округлим значение до ближайшего большего, получим значение параллельно соединенных батарей:

Разделим номинальное напряжение постоянного тока системы 48В на номинальное напряжение выбранной аккумуляторной батареи, получим значение последовательно соединенных батарей:

Умножим значение параллельно соединенных батарей на значение последовательно соединенных батарей, для того чтобы получить окончательное количество аккумуляторных батарей:

Определяем количество пиковых солнце-часов в день для Белгорода. Из таблицы месячных и годовых сумм суммарной солнечной радиации, получаем 176 кВт*ч/м².

Выбранное среднемесячное значение разделим на число дней в месяце. Мы получим среднемесячное количество число пиковых солнце-часов, которое будет использоваться для расчета СБ:

Выбираем ФЭ модуль TSM-120(12)P, кремниевый поликристаллический модуль под стеклом в алюминиевой рамке. На обратной стороне находится клеммная коробка. В этом модуле применено специальное текстурированное стекло, в котором потери световой энергии минимизированы. Это позволило получить примерно на 15% больше мощности с единицы площади модуля. Технические характеристики представлены в таблице 6.

 

Таблица 6

Технические характеристики ФЭ модуля

Мощность, Вт	120 +/-5%
Габаритные размеры, мм	1300х660х43
Масса, кг	10,5
Напряжение холостого хода В	21 +/-5%
Напряжение при работе на нагрузку, В	17 +/-5%
Ток при работе на нагрузку, А	7,5 +/-5%
Температура эксплуатации и хранения, °С	-40..+50
Номинальное напряжение, В

 

Далее необходимо определить общее количество модулей.

Для учета потерь на заряд/разряд АБ, необходимо умножить суточное значение потребляемых ампер часов на коэффициент 1,2:

Определим ток, который должна генерировать солнечная батарея. Для этого разделим полученное значение на среднее число пиковых солнце- часов в нашей местности:

Для определения числа модулей, соединенных параллельно, разделим значение тока 81,4 А на ток одного модуля и округлим до ближайшего большего:

Для определения числа модулей, соединенных последовательно, разделим напряжение постоянного тока системы(48В), на номинальное напряжение модуля и округлим до ближайшего большего:

Общее количество требуемых фотоэлектрических модулей равно произведению параллельно и последовательно соединенных модулей:

 

 

Министерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова»

 

 

Кафедра электроэнергетики

 

Дисциплина: «НиВ источники ЭЭ»

 

 

Расчетно-графическое задание

тема: «Приближенный расчет годовой выработки электроэнергии ветрогенератором и расчет фотоэлектрической системы»

Выполнил:

ст. гр. Э-21

Приймак И.В.

 

Приняли:

Соловьев С.В.

Килин С.В.

 

 

Белгород 2013г.