Разработка и исследование автоматизированной системы управления автономным электроснабжением предприятия с использованием нетрадиционных источников энергии.

Введение 6
1 Нормативные ссылки 10
2 Анализ необходимости создания автоматизированной системы управления электроснабжением с использованием нетрадиционных источников энергии 13
2.1 Классификация и характеристика солнечной энергетики 13
2.2 Классификация и характеристика ветроэнергетики 16
2.3 Классификация и характеристика промышленных источников бесперебойного питания 19
2.4 Описание системы 21
2.5 Обзор существующих технологий, установок и систем управления электроснабжением с использованием нетрадиционных источников энергии 22
2.5.1 Обзор зарубежных разработок 22
2.5.2 Обзор отечественных разработок 24
3 Изучение технологического объекта управления и формулировка научной задачи создания АСУ 24
3.1 Описание технического объекта управления 29
3.2 Математическая модель изменения мощности ветрогенератора 31
4 Обоснование методов решения задачи создания автоматизированной системы управления 38
4.1 Назначение и цели системы 38
4.2 Основные требования к системе 40
4.2.1 Требования к системе в целом 40
4.2.2 Требования к конструктивному исполнению изделия 41
4.2.3 Требования к электрическим цепям 43
4.2.4 Требования к стойкости к внешним воздействиям 44
4.3 Выбор комплекса технических средств 44
4.4 Описание схемы автоматизации 53
4.5 Описание принципиальной электрической схемы питания 57
4.6 Описание принципиальной электрической схемы сигнализации 58
4.7 Описание принципиальной электрической схемы управления 59
4.8 Выбор структуры АСУ 59
5 Исследование автоматизированной системы управления 65
5.1 Программное обеспечение АСУ 65
5.2 Техническое обеспечение АСУ 75
5.3 Проектирование диспетчерского управления на базе алгоритмов конечных автоматов 82
6 Критический анализ результатов исследования автоматизированной системы управления 84
7 Безопасность и экологичность работы 88
7.1 Значение и задачи безопасности жизнедеятельности 88
7.2 Анализ условий труда и мероприятия по защите от воздействия вредных производственных факторов 89
7.3 Обеспечение электробезопасности 92
7.4 Пожарная безопасность 93
8 Экономическая эффективность работы 96
8.1 Экономическая эффективность работы 96
8.2 Экономическая эффективность внедрения разработки в производственный процесс 103
Заключение 106
Список использованных источников 109

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность исследования.Энергия представляет собой фундаментальную основу современной цивилизации, обеспечивая как базовые потребности человечества, так и функционирование всех отраслей мировой экономики. В настоящее время основу глобального энергобаланса составляют исчерпаемые органические ресурсы: уголь, нефть и природный газ. Однако их массовое использование порождает две ключевые проблемы.
Во-первых, это их ограниченность. По оценкам экспертов, при текущем уровне потребления разведанных запасов угля хватит примерно на 350 лет, природного газа – на 60 лет, а нефти – всего на 40 лет [1]. Во-вторых, сжигание ископаемого топлива является основным источником антропогенных выбросов парниковых газов и загрязнения окружающей среды, что ведет к глобальным климатическим изменениям.
В связи с этим возникает острая необходимость в переходе к альтернативной и возобновляемой энергетике (ВИЭ). К ВИЭ относят энергию, генерируемую из природных источников, которые постоянно пополняются в естественных условиях: солнечную, ветровую, гидро-, геотермальную энергию и энергию биомассы. Стимулами для их развития выступают как экологические императивы (Киотский протокол 1997 г., Парижское соглашение), так и стремление многих стран к энергетической независимости.

Весь текст будет доступен после покупки

2 Анализ необходимости создания автоматизированной системы управления электроснабжением с использованием нетрадиционных источников энергии

2.1 Классификация и характеристика солнечной энергетики

Энергетическая эффективность и стоимость солнечной батареи напрямую зависят от применяемых при ее производстве материалов и технологий. В настоящее время выделяют шесть основных видов фотоэлектрических элементов, которые формируют два принципиально разных технологических направления: кремниевые и пленочные. Данная классификация, иллюстрирующая состав и взаимосвязь различных типов солнечных батарей, представлена на рисунке 2.1 [3]. Каждая из этих групп обладает уникальными характеристиками, которые будут детально рассмотрены далее.

Рисунок 2.1 – Классификация солнечных батарей
Солнечные элементы на основе кремния в настоящее время занимают долю около 85% в общем мировом производстве. Такое доминирование объясняется широкой распространенностью кремния в земной коре, сравнительной дешевизной производства и достаточно высокими значениями эффективности [4].
Монокристаллические фотоэлектрические модули изготавливают методом литья высокочистых кремниевых кристаллов, выращенных по технологии Чохральского. Конструктивно такие панели состоят из объединенных между собой кремниевых ячеек. Процесс производства монокристаллических элементов дороже, чем поликристаллических аналогов, однако они характеризуются более высоким коэффициентом полезного действия (17-22%).
Поликристаллические солнечные батареи производятся путем медленного охлаждения расплава кремния. Данная технология менее энергоемка и, как следствие, экономичнее по сравнению с изготовлением монокристаллических панелей. Основным недостатком этого типа батарей считается более низкий КПД (12-18%), что связано с их структурой: получаемые кремниевые пластины состоят из множества разноориентированных кристаллов, разделенных границами зерен.
Аморфные солнечные элементы по используемому материалу относятся к кремниевым, но по способу производства близки к пленочным технологиям. Для их создания используется силановый газ (кремневодород), который тонким слоем напыляется на подложку. К преимуществам аморфных батарей относят высокий коэффициент оптического поглощения, малую толщину (около 1 мкм) и повышенную гибкость. Существенным минусом является низкий КПД (всего 5-6%), хотя они демонстрируют хорошую работоспособность в условиях рассеянного света, например, в пасмурную погоду.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Eduardo F. Camacho, Tariq Samad, Mario Garcia–Sanz. Control for Renewable EnergyandSmartGrids / From: TheImpactofControl Technology, 2019. – 20 с.
2. Зайцева М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Нижний Новгород, 2020. – 8 с.
3. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов / В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин; под ред. В.И. Виссарионова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 276 с.
4. Системы на солнечных батареях от компании «НСТ» / Виды солнечных батарей и их применение. — 2021.— URL: http://ust.su/solar/media/section-inner10/3161/ (Дата обращения: 25.10.2025).
5. О солнечной энергии / ООО «Хевел». — 2021.— URL: http://www.hevelsolar.com/solar (Дата обращения: 26.10.2025).
6. Солнечная энергетика: надежда человечества / М. Сваричевский // Geektimes. — 2012.— URL: http://geektimes.ru/post/158875/ (Дата обращения: 26.10.2025).
7. Яцынин, П.В. Альтернативные источники энергии: обзор солнечных батарей / П.В. Яцынин, Р.А. Дьяченко, А.Л. Середа, Р.В. Чалов // Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского (6;2015): сб. статей. – Краснодар: Издательский дом – Юг, 2016. – С. 110-113.

Весь текст будет доступен после покупки