Графики мощности солнечных панелей
Суточный график мощности солнечных панелей имеет определенную для данной местности и времени года форму. Отклонения от среднего значения обусловлены случайными факторами. Случайная составляющая задается нормальным распределением с математическим ожиданием 0 и среднеквадратическим отклонением 0,15. В Excel такой массив может быть получен при помощи функции
=НОРМ.ОБР(СЛЧИС();0;0,15)
Суточный график мощности солнечных панелей в относительных единицах показан в таблице 4.
Таблица 4 – Суточный график мощности солнечных панелей
| Время суток, ч | Средняя нагрузка, о.е. |
| 0 | 0 |
| 1 | 0 |
| 2 | 0 |
| 3 | 0 |
| 4 | 0 |
| 5 | 0 |
| 6 | 0,011535 |
| 7 | 0,150981 |
| 8 | 0,315325 |
| 9 | 0,582477 |
| 10 | 0,841229 |
| 11 | 0,901314 |
| 12 | 0,959698 |
| 13 | 1 |
| 14 | 0,927984 |
| 15 | 0,830592 |
| 16 | 0,701098 |
| 17 | 0,510814 |
| 18 | 0,265485 |
| 19 | 0,073026 |
| 20 | 0,008437 |
| 21 | 0 |
| 22 | 0 |
| 23 | 0 |
Поскольку мощность солнечных панелей изменяется в большом диапазоне, случайную величину необходимо привести к средней нагрузке. Для этого случайная величина умножается на значение средней мощности. Полученное значение складывается со средней мощностью.
Таблица 5 – Пример формирования графика мощности солнечных панелей
| Время суток, ч | Средняя нагрузка, о.е. | Сглаженная случайная составляющая нагрузки, о.е. | Итоговое значение нагрузки, о.е. | ||
| 0 | 0 | -0,00977 | 0 | ||
| 1 | 0 | -0,2694 | 0 | ||
| 2 | 0 | -0,00946 | 0 | ||
| 3 | 0 | 0,100568 | 0 | ||
| 4 | 0 | 0,024435 | 0 | ||
| 5
| 0 | -0,07784 | 0 | ||
| 6 | 0,011535 | -0,03906 | 0,011085 | ||
| 7 | 0,150981 | -0,12339 | 0,132352 | ||
| 8 | 0,315325 | -0,04103 | 0,302387 | ||
| 9 | 0,582477 | 0,02954 | 0,599683 | ||
| 10 | 0,841229 | 0,192048 | 1,002785 | ||
| 11 | 0,901314 | 0,095433 | 0,987329 | ||
| 12 | 0,959698 | 0,276727 | 1,225272 | ||
| 13 | 1 | 0,049537 | 1,049537 | ||
| 14 | 0,927984 | -0,02861 | 0,901431 | ||
| 15 | 0,830592 | -0,00516 | 0,826304 | ||
| 16 | 0,701098 | -0,12193 | 0,615611 | ||
| 17 | 0,510814 | -0,09898 | 0,460251 | ||
| 18 | 0,265485 | -0,16902 | 0,220613 | ||
| 19 | 0,073026 | -0,01177 | 0,072167 | ||
| 20 | 0,008437 | -0,03095 | 0,008176 | ||
| 21 | 0 | 0,012451 | 0 | ||
| 22 | 0 | -0,12862 | 0 | ||
| 23 | 0 | -0,21436 | 0 |
Формирование реального графика генерации выполняется умножением графика генерации в относительных единицах на мощность генерирующей установки, в данном случае это 100 кВт.
Последующие задания выполняются на основе сформированных графиков нагрузки и генерации для 5 суток. Графики нагрузки для различных потребителей формируются отдельно.
Расчет режима
Наиболее важные параметры электрического режима сети – это значения тока и мощности в линиях и значения напряжения в узлах.
Потребляемый нагрузкой ток можно определить по формуле: I = P/U, где P – мощность, Вт; I – сила тока, А; U – напряжение, В. Например, если мощность нагрузки 15 кВт, напряжение в узле 220 В, то сила тока будет:
Рисунок 3 – Фрагмент сети 1
Генерация в узлах задается как отрицательная нагрузка.
|
|
|
Протекание тока в линии приводит к падению напряжения. Например, для фрагмента сети, изображенного на рисунке 3, напряжение на трансформаторной подстанции U1 = 231 В, сопротивление линии R12 = 0,02 Ом, сила тока в линии I = 100 А, тогда падение напряжения в линии мощно найти по выражению:
тогда напряжение в узле 2 определяется по выражению:
Электрический ток, протекая от трансформаторной подстанции к нагрузке, потребляется только нагрузкой, следовательно, сила тока, протекающего в любой линии сети равна сумме токов нагрузок, расположенных за этой линией, см. рисунок 3.
Рисунок 4 – Фрагмент сети 2
Поскольку значения тока, потребляемого нагрузкой, зависит от напряжения в узле присоединения, а для расчета напряжения необходимо знать ток, протекающий по линиям, расчет выполняется итерационно. Сначала предполагается, что напряжение во всех узлах сети такое же, как и на трансформаторной подстанции, определяются токи и рассчитываются напряжения во всех узлах сети. Затем на основе полученных значений напряжения, заново определяются значения токов и расчет повторяется. Таких циклов может быть несколько до тех пор, пока значения напряжения в узлах не перестанут меняться.
|
|
|
Для нормального функционирования сети важно, чтобы уровень напряжения в узлах подключения потребителей не выходил за допустимые границы.
| Задание 1. Для 5 суток сформировать графики нагрузки для всех узлов; сформировать графики генерации ветроустановок и солнечных панелей. Используя полученные графики предложить и обосновать структуру сети (расположить линии электропередачи) и разместить в сети источники электроэнергии. Необходимо достичь минимального отклонения напряжения в узлах от номинального значения. Напряжение во всех узлах сети должно быть в диапазоне от 209 до 242 В. При проверке задания графики нагрузки и генерации будут формироваться заново по описанным выше правилам. |
Для повышения управляемости электрической сети с распределенной генерацией часто используют накопители электрической энергии. Дополнительно в сформированную на предыдущем этапе сеть добавьте три накопителя электрической энергии. Мощность зарядки и разрядки каждого накопителя 10 кВт, емкость – 100 кВт·ч. КПД накопителя 0,95. В каждый час накопитель может находиться в одном из состояний: зарядка, разрядка, ожидание.
Управление накопителями электроэнергии осуществляется регулятором на основе логических правил. Для формирования правил могут использоваться заданные и измеряемые значения параметров. Доступная для регулятора информация: время, напряжение в узле подключения накопителя, мощность всех присоединенных к данному узлу линий, мощность нагрузки данного узла.
|
|
|
| Задание 2. В полученной ранее схеме разместите три накопителя электроэнергии с указанными параметрами. Для каждого накопителя запишите закон управления. Необходимо минимизировать количество электроэнергии, потребляемое из внешней сети. При этом уровень напряжения на всех узлах должен находиться в диапазоне от 209 до 242 В. |
Полное решение задачи означает выполнение всех трех заданий. Участник может подать на конкурс работу с меньшим количеством выполненных заданий.
Присылаемые материалы должны содержать теоретическое описание решения задачи, блок схему алгоритма, работающую программу в виде исходного кода и исполняемого файла (если выбранный язык программирования это позволяет), результаты выполнения программы, описанные в заданиях.
Результаты выполнения программы обязательно должны быть представлены в заданном формате и записаны на электронный носитель. Работы без результатов на электронном носителе или с результатами, оформленными не по шаблону не рассматриваются.
Задания могут быть выполнены на любом из следующих языков программирования: C++, Pascal, Visual Basic, Python, MatLab.
Каждое из заданий оценивается по следующим критериям:
1. Полнота теоретического описания алгоритмов
2. Наличие программной реализации алгоритмов
3. Близость полученного решения к оптимальному
4. Оформление полученных результатов
Победители определяются на основе суммы баллов по всем заданиям.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 241; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!