Автономды типтегі айнымалы токты электр станциясының сұлбасы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

Х.Досмұхамедов атындағы Атырау университеті КеАҚ
Физика,математика және ақпараттық технологиялар факультеті
Физика және техникалық пәндер кафедрасы

Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
ф.-м.ғ.к., қауым професссор
Джумамухамбетов Ж.Г.
2023ж.

Жоба
Тақырыбы:Күн энергиясының мүмкіндіктері

Дайындаған: Жангирова Ақсұлу
Айбекова Шұғыла
Шадкам Мохаммад

Қабылдаған: Амангосова А.Г.

Атырау, 2023 жыл

Кіріспе

3
1
Күн электр станцияларының құрылымы мен түрлері
5
1.1
Автономды тұрақты тоқ(DC)
5
1.2
Автономды айнымалы тоқ(AC)
6
1.3
Байланыс күн электр станциясы
8
1.4
Гибридті күн электр станциясы
9
1.5
Дүние жүзіндегі күн электр станциясы
11
1.6
Қазақстандағы ірі күн станциялары
15
1.7
Күн энергиясының артықшылықтары мен кемшіліктері
16
1.8
Күн энергиясының сәулеленуі
18
1.9
Практикалық бөлім

2
Күн электр станцияларының өнімділігін және сыртқы факторлардың өндіріске әсерін талдау
20
2.1
Бурное 1,2 күн электр станциясы
20
2.2
Қаскелең күн электр станциясы
22

Қорытынды
23

Пайдаланылған әдебиеттер

Жобаның өзектілігі.1850 жылдан бастап,әлемдегі қоршаған ортаның температурасы әр 10 жыл сайын алдыңғы 10 жылмен салыстырғанда жоғары болды.Енді бұл бүкіл әлемді алаңдатып отырған жаһандық апатқа айналды.Сонымен бірге,әлемді алаңдатып отырған тағы бір мәселе - қоршаған ортамыздағы ауаның ластануы.Осы екі мәселенің қиылысы парниктік газдардың шығарылуы болып табылады.Парниктік газдардың шығарылуын азайту үшін әлемде,елде,үкімет аралық келісімдер,көптеген шаралар қабылдануда.Осындай оқиғалардың бірі-жасыл энергияға қызықты көшу.Бұл энергия өндірудің дәстүрлі көздерінен бас тартуды білдіреді.Мысалы,жылу электр станциялары сияқты отынды жағу арқылы электр энергиясын өндіретін электр станцияларынан бас тарту.Өйткені бұл станциялар парниктік газдарды шығарудың негізгі факторларының бірі болып табылады.Жасыл энергия - қоршаған ортаға зиян келтірмейтін жаңартылатын энергия көздері.Мысалы,күн,су,жел сияқты табиғат құбылыстарынан алынады.
Қазіргі уақытта ЖЭК әлемде кеңінен қолданылады.Мысалы,Германияда 2022 жылы энергияның 59%-ы ЖЭК-тен алынады,сондықтан әлемде алғаш рет ЖЭК үлесі дәстүрлі энергиядан жоғары болды.Осы жаңартылатын энергия көздерінің ішінде қазіргі таңда жақсы дамып келе жатқан көздердің бірі күн электр станциялары болып табылады.Массачусетс технологиялық институтының зерттеушілерінің айтуынша,соңғы 20 жылда күн энергиясын тұтыну мен өндіру 300 есеге өскен.Соңғы 40 жылда күн энергиясының құны 220 есеге төмендеді.Бұл жаңа озық технологиялар мен тиімді панельдерді дамыту арқылы күн энергиясының құнын төмендетудің арқасында мүмкін болды.Осы себепті Қазақстанда және әлемде күн энергетикасын қарқынды дамыту жүзеге асырылды.
Бұл бағытта күн энергиясын барынша тиімді пайдалану негізделген.Атап айтқанда:КЭС-ның энергия тиімділігін талдау,энергия тиімділігін арттыру бойынша барлық техникалық шараларды құру және маңыздыларының бірін пайдалану бойынша техникалық шараларды әзірлеу.
Жобаның мақсаты - жоғарыда аталған КЭС-ның энергия тиімділігін талдау,энергия өндіруді ұлғайту бойынша техникалық шараларды әзірлеу(бір осьті және екі осьті детекторларды орнату арқылы энергия өндіру көлемін анықтау,сонымен қатар энергия мөлшерін анықтау.өндіру.оның қаншалықты тиімді екенін анықтау)және пайдаланудың техникалық шараларын әзірлеу.
Қазақстанда ірі-орта деп саналатын Бурное-1,2 және Қаскелең күн электр станцияларының өнімділігін талдау.Кәсіпорындардың тиімділігін анықтау,оларды бір-бірімен салыстыру және қайсысы жақсы жұмыс істеп жатқанын анықтау.Бурное-1 ЖЭО жағдайында қозғалмайтын,бір осьті және осьтік күн панельдерінің қанша пайызы бір-бірінен көбірек энергия өндіретінін анықтау.
Бурное-1 нәтижелері алынды.Электр энергиясы ең көп өндірілген ай:2017 жылдың шілдесі(10 003 544 кВтсағ),2018 жылдың шілдесі(9 834 807 кВтсағ),2019 жылдың мамыры(9 759194 кВтсағ).
Бурное-2.Шілде(9880732 кВтсағ) - соңғы екі жылдағы ең жоғары энергия өндірілген ай.
Қаскелең 50 МВт.Электр энергиясы ең көп өндірілген ай(шілде)8 494778 кВтсағ.Энергетикалық кәсіпорындардың жұмыс тиімділігі туралы
Бурное-1-де 18,15%,Бурное-2-де 17,75%,Қаскелеңде 17,2%.Зерттеуге сәйкес,бір осьті КП тұрақтыға қарағанда 29% көп энергия өндіреді,ал қос осьті 33% көп энергия өндіреді.Бірақ бұл жүйелерде 25% және 33% қосымша құны бар.Бұл жүйелер экономикалық тұрғыдан тиімсіз.Бірақ бізге көбірек энергия өндіру немесе парниктік газдар шығарындыларын азайту қажет болса-бір осьті жылжымалы күн панельдерін пайдалану тиімді.
Ғылыми жаңалықтар:Қазіргі таңда күн энергетикасы саласындағы негізгі пікірталас күн батареясын басқару режимі бар панельді орнату жақсы ма,әлде тұрақты панельді орнатқан дұрыс па?Осыған байланысты бұл жұмыста Бурное-1 КЭС бір және екі осьті күн панельдерімен ауыстырылғанда келесі көрсеткіштердің қалай өзгеретіні анықталды:
-Үш түрлі жүйеде өндірілетін қуат мөлшері.
-басқару жүйелеріне күрделі шығындар мен қосымша және операциялық шығындардағы өзгерістер.
-өмірлік цикл шығындарын талдау
-парниктік газдар шығарындыларын талдау
Жобаның практикалық маңыздылығы:Қазақстан аумағында күн электр станцияларын пайдалану бойынша теориялық және эксперименттік зерттеулер,техникалық шаралар негізінде әзірленді.Осылайша,ЖЭО-лардың энергия тиімділігі олардың жұмыс істеу ұзақтығына қарай артады.Егер ол Джамбил облысында немесе елдің оңтүстік өңірінде жаңа күн электр станциясын салатын болса,ол I талдау негізінде оның КЭС салу мақсатына қарай тұрақты,бір осьті немесе екі осьті сала алады жасалды.Ал жұмыста берілген мәліметтер мен формулалардың көмегімен ҚЭС тиімділігін талдауға және бір-бірімен салыстыруға болады.

Негізгі бөлім

Күн энергиясының құрылымы мен түрлері

Күн электр станциясы күн сәулесін тікелей(фотоэлектрлік күн электр станциялары)немесе жанама(күн жылу электр станциялары)электр энергиясына айналдыратын қондырғының кез келген түріне жатады.Күн электр станцияларының көптеген түрлері бар және олардың әрқайсысы күн энергиясын пайдаланудың мүлдем басқа әдістерін қолданады.
Күн электр станциясы-бұл күн панельдерін(күн сәулесін электр энергиясына сіңіру және түрлендіру үшін),күн инверторларын(тұрақты токты айнымалы токқа айналдыру және жүйені бақылау үшін),күн батареяларын және жұмыс жүйесін,басқа да керек-жарақтарды қоса алғанда,әртүрлі күн компоненттерінің кең жиынтығы.
Күн электр станциясының негізгі міндеті-энергияны толығымен автономды түрде жеткізу және сонымен бірге энергия шығындарын азайту.Бұл принцип қуаты бір киловаттан бірнеше мегаваттқа дейінгі шағын және ірі күн жүйелеріне қолданылады.

Автономды күн электр станциясы(DC)

Күн электр станцияларының бұл түрі батареяларда Күн жүйесі өндіретін пайдаланылмаған электр энергиясын сақтайды.Күн инверторының қосылуы бұл жүйеге батареяларда сақталған тұрақты ток энергиясын айнымалы токқа түрлендіруге мүмкіндік береді.
Айнымалы ток электр тогының стандартты түрі болып табылады және муниципалды электрмен жабдықтауға қосылған барлық құрылғыларға жарамды.
Шын мәнінде,осы жүйелердің батареяларында жинақталған энергия түрлендіріледі және айнымалы ток қажет болған кезде қолданылады.Егер сіздің үйіңіздегі электр желісі өте сенімді болмаса және сіз электр қуатының үзілуіне жиі тап болсаңыз,тәуелсіз күн электр станциясын сатып алған дұрыс.

1-сурет-Автономды түрдегі тұрақты токты электр энергиясының схемасы
Жұмыс принципі:Бұл жүйеде күндізгі уақытта жүйе өндіретін электр қуатын бірден пайдалануға немесе негізгі желіге беруге болады.Күн жүйесінің бұл түрі күн жүйесі өндіретін артық электр энергиясын автоматты түрде желіге береді.Қуат тапшылығы кезінде экспортталған қуат желіге қайтарылады.
Маңыздылығы:Желіге қосылған күн энергиясы жүйесі таза есептеу мүмкіндігіне ие.Бұл жағдайда күн жүйесі өндірген артық электр энергиясы электр желісіне құйылады және оның құны электр энергиясының шотына несие ретінде қосылады.Сондықтан,бұл жүйені пайдалану арқылы сіз электр энергиясының құнын төмендетіп,табыс таба аласыз.Тұтынушы осы жүйені пайдалана отырып,екі түрлі көзден электр қуатына қол жеткізе аламыз.Сондықтан оның электр қуатына апта бойы және тәулік бойы кепілдік беріледі.
Сонымен қатар,сіз кез келген жаңа тұрмыстық техниканы пайдалана аласыз;Өйткені оның қуат көзі туралы алаңдамайсыз.Сондай-ақ,мұндай жүйені орнату оңай,оның техникалық қызмет көрсету құны төмен және желіден тыс күн жүйесіне қарағанда төмен бағаға ие.
Жұмыс тиімділігі:өте көп,95-96%
Компоненттері:күн панельдері,зарядтау контроллері,батарея.

1.2Автономды күн электр станциясы(АС)

Автономы қосылған инверторлардың міндеттерінің бірі күн батареялары өндіретін электр энергиясын жергілікті желіге жеткізу болғандықтан,бұл инверторлардың желіге қосылғаны анық.Бұл жағдайда айнымалы ток шығысының синусоидалы толқын пішіні электр желісінің сипаттамаларына дәл сәйкес келуі керек.
Бұл инверторларда ұлттық немесе жергілікті желіде электр қуаты үзілген жағдайда күн батареясын желіден ажырататын арнайы қауіпсіздік шаралары бар.
Күн жүйесінің құрылымында инверторлар шығыс кернеуін арттыру және қуат жоғалуын азайту үшін тізбектей жалғанған күн батареяларына тікелей қосылады.Осылайша,бұл инверторлар бірнеше жыл бойы әр сәт сайын көтерілетін және төмендейтін айнымалы және тұрақсыз шығыс кернеуін бақылауы керек.
Автономды қосылған инверторлар жоғары кәсіби құрылғылар болып табылады және шағын және нәзік өлшемдерде келеді,ал кәдімгі инверторлар үлкенірек және арзанырақ.
Көптеген елдерде және тіпті әртүрлі мемлекеттерде желіге қосылған инверторларды жергілікті электр желісіне қосу үшін арнайы рұқсат алу қажет.

2-сурет-Автономды типтегі айнымалы токты электр станциясының сұлбасы

Режим I.тәуелсіз қуат көзі. Бұл тізбекті желіде айнымалы ток болмаған кезде пайдалануға болады.Батареяларда сақталған барлық электр энергиясы күні бойы айнымалы ток тұтынушыларын кешке және түнде қуаттандыру үшін пайдаланылады.Күн панельдерінің қуатын(фотоэлектрлік матрица)және батареялардың жеткілікті қуат сыйымдылығын дұрыс есептеу объектінің толық тәуелсіздігін қамтамасыз етеді.
II әдіс.Аралас қуат көзі.Электр станциясының бұл түрі үйдегі электр қуатын өшірмеу үшін батареяларды зарядтау үшін қолданылатын айнымалы ток желісін қажет етеді.Бұл түрдің артықшылығы-күн батареялары мен аккумуляторлық батареялардың үлкен массивтерін орнатудың қажеті жоқ,өйткені сіз әрқашан желіден электр қуатының жетіспеушілігін ала аласыз.
III әдіс.Резервтік қуат көзі.Бұл жағдайда күн электр станциясының жоспары Инверторды батарея әрқашан 100% зарядталатын етіп орнатуды көздейді.Өндірілген күн энергиясының аз мөлшері батареяларды толық зарядтау үшін пайдаланылады,қалған көлемі айнымалы токқа айналады және белсенді тұтынушыларды қуаттандыру үшін пайдаланылады.
Мақсаты:күн ЭС-ның түрлері жеке үйлер мен коттедждер үшін сұранысқа ие,өйткені кейбіреулерінде желі мүлдем жоқ немесе желінің сапасы төмен.Сондай-ақ, бұл схемалар көбінесе коммерциялық мақсатта қолданылады:шағын өндіріс орындары,телекоммуникациялық жүйелер және жоғалған электр энергиясын жалпылама үнемдеу мүмкіншілігі мен сенімді резервтік электр жүйесін құру қажет кез-келген басқа сала.
Жұмыстың ерекшелігі:қуаты көп,энергия көзі-90-93% дейін.
Компоненттер:күн панельдері,MPPT контроллері,батарея,гибридті инвертор,сирек дизельді генератор.
3-сурет-Автономды типтегі айнымалы токты желілік электр станциясының схемасы

1.3 Байланыс күн электр станциясы(AC)

Күн панельдері тасымалдайтын тұрақты ток айна тогына айналатын күн инверторының кірісіне түседі.Күн инверторының шығысы айнымалы ток желісіне және электр тұтынушыларына қосылған.Дизайн қарапайым,алайда оның бірқатар ерекшеліктері бар.Сондықтан ЭС айнымалы ток желісі болған кезде ғана жұмыс жасай алады.

4-Сурет-айнымалы ток күн электр станциясының желілік схемасы

Мақсаты:"жасыл"тарифтің бұл түрі қолайлы жағдайлары бар үйлерге,коттедждерге қолданылады.Себебі энергия өндіріледі,бірақ артық энергия күн ішінде желіге беріледі.Түнде,тұтынушылардың көпшілігі үйден жұмыс істегенде,энергия желіден келеді.Осылайша,күн электр станциясының бұл түрі электр энергиясының шығындарын едәуір үнемдеуге мүмкіндік береді және күн батареяларының жеткілікті мөлшерін орнатқан кезде үй шаруашылығы өндірілген және тұтынылатын электр энергиясының оң айырмашылығы үшін айдың соңында пайда табады.
Жұмыс тиімділігі:өте жоғары,97% дейін.
Компоненттер:күн панельдері,күн фотоэлектрлік инвертор.

1.4 Гибридті күн электр станциясы(AC)

Жұмыс принципі:күн инверторы сызықтық жарық сәулесіне қосылған күн батареялары.Айнымалы ток байланысы гибридті түрлендіргіштің (тұрақты токайнымалы ток) кірісіне,ал сақтау батареялары гибридті инверторға қосылған.Байланыс күн инверторы мен гибридті инвертордың кірісі айнымалы ток тұтынушыларын қуатпен қамтамасыз ету үшін қосқыш арқылы біріктіріледі.
Осы типтегі күн ЭС-да зарядтағыш арқылы гибридті Инверторды пайдалану көптеген даусыз артықшылықтарды айқындады:айнымалы ток сымдарында кернеу болмаған кезде немесе байланыс тұрақсыз болған уақытта та жұмыс жасайды.Пайдаланушы үшін икемді жұмыс режимдері қолжетімді,және әр маусымға байланысты реттеп отыруға мүмкіндік бар.

5-сурет - Гибридті желілік электр станциясының схемасы

I режим.Автономды электр станциясы.Өндірілген электр энергиясы аккумуляторларда сақталады:желілік инвертор гибридті инвертордың шығысына ауыспалы кернеуді қамтамасыз етеді,ол батареяларды зарядтайды.Артық қалғанын клиенттер қолданады.Кешкі және түнгі мезгілдерде қуат көзі аккумулятор арқылы гибридті инвертор көмегімен қамтамасыз етіледі.
Өздігінен жүретін электр қуатын қамтамасыз ету үшін күн батареяларының жеткілікті қуатын орнату қажет,сондықтан электр энергиясы батареялардан өндіріледі.
II режим.Аралас қуат көзі.Бұл режимде батареялар аз не толық зарядсыздануына рұқсат етіледі,содан соң энергия айнымалы ток байланысына беріледі.Қалай болғанда да,күн инверторы жұмысын жалғастыра береді және жүйеге электр қуатын беруді,сондай-ақ батареяларды зарядтауды тоқтатпайды.
III режим.Резерв қуат көзі.Бұл жағдайда схема батареялар қуат көзі болмаған кезде ғана іске қосылатындай етіп конфигурацияланады.Күн инверторы қуат көзін өңдеп,оны тұтынушыларға жеткізеді.
Мақсаты:Осындай электр станциялары ғимараттарда,мансарттарда, офистерде,ойын-сауық орталықтарында және т.б.сұраныстарға қолжетімді.
Тиімділігі:өте жоғары,97% дейін.
Компоненттері:күн батареялары,күн PV инверторы, гибридті инвертор,аккумулятор,сирек дизель генераторы.

1.5 Дүние жүзіндегі күн электр станциялары

Дүние жүзіндегі ең ірі фотоэлектр станцияларының қатарына бірнеше елдер кіреді.Күн энергиясы қазіргі кезеңде әлемдегі ең қарқынды дамып келе жатқан өнеркәсіптердің бірі болып табылады.Күн электр станцияларының қазіргі уақытта дүние жүзіндегі ең үлкені деген сұраққа айқын жауап беру мүмкін емес.
6-сурет-Күн электр станциясы

Дүние жүзінде Әлемдегі ең ірі фотоэлектр станциясы атағы үшін бәсекеге түсетін жаңа күн электр станциялары үздіксіз салынуда.Бақталастық елдер қатарына Қытай,Үндістан,АҚШ және Австралия мемлекеттері кіреді.
Бұл елдердің барлығы өз артықшылықтарымен қатар,көлемі мен күші жағынан бақталастыққа түсіп жатыр.

1-кесте - Дүние жүзіндегі ең ірі күн электр станциялары.

Мемлекет
Электр станциясының атауы
Қуаты
Алып жатқан аумағы
Салынған жылы
Үндістан
Бхадла күн саябағы
(Bhadla Solar Park)
2500
МВт
57 км[2]
2020 ж.
Қытай
Huanghe Hydropower Hainan Solar Park
2200
МВт
6 км[2]
2020 ж.
Үндістан
Павагада күн саябағы (Pavagada Solar Park)
2050
МВт
53 км[2]
2019 ж.
Египет
Benban Solar Park
1650
МВт
37 км[2]
2019 ж.
Қытай
Шөлдегі Тенгер күн саяябағы (Tengger Desert Solar Park)
1547
МВт

43 км[2]

2016 ж.
Біріккен Араб Әмірліктері
Нұр Абу-Даби (Noor Abu Dhabi)
1177
МВт
8 км[2]
2019 ж.
Үндістан
Kurnool Ultra Mega Solar Park
1000
МВт
24 км[2]
2017 ж.

7-сурет-Bhadla Solar Park

Үндістандағы Бхадла күн саябағы.Алынған мәліметтер бойынша,Үндістанның Бхадла күн саябағы қазіргі таңда қуаты 2500 МВт болатын дүние жүзіндегі ең үлкен күн электр станциясының қатрында.Электр станциясы орналасқан аумақтың тұруға өте қолайсыз екені анықталды.
Осы аймақтағы температура 52° дейін жетеді.Сонымен қатар,бұл жерде құмды дауылдар жиі болып табылады.Электр станциясының бірінші орналасқан аймағы-50 шақырым жердегі Бап деген шағын ауыл болып табылады.

Қытайдағы Huanghe Hydropower Хайнан күн паркі(2200 МВт)
-Дүние жүзіндегі екінші ең үлкен күн электр станциясы.Бұл атауды 2020 жылдың аяғында,құрылыс кезеңі біткеннен кейін алынған.Тенгер шөл саябағы-Қытайдағы электр станциясының 2 ші орнына айналды.Бұл электр станциясын қытайлық Sungrow компаниясы басшылық етеді.

8-сурет-Huanghe Hydropower Hainan Solar Park

Павагада күн саябағы.Үндістандағы ең үлкен күн электр станциясының 3-ші орын иеленді.Павагада күн саябағы Павагада Талукта орналасқан.Онда адам өте аз.Мұнда егін шаруашылығымен айналысатын санаулы ғана халық тұрады.

9-сурет - Pavagada Solar Park

Ғаламдағы күн электр станциясына байланысты дерек көздер:
-Қытайдағы ең үлкен күн электр станциясының салуына 2 триллион доллардан астам қаражат жұмсалынды.
-Египеттегі Бенбан күн электр станциясы 2022 жылға қарай мемлекеттегі электр энергиясының 20 пайызын қамтамасыз етуді жоспарлап отыр.
-Ғарыштан қарағанда жеті электр станциясының көлемін көруге болады.
-Үндістандағы әлемдегі ең үлкен күн электр стансасының орнындағы температура 52° дейін жетеді.
-Австралияда қаланып жатырған ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.