В некоторых регионах энергетические сети либо работают не в полную мощность, либо отсутствуют вообще. В результате промышленные потребители часто обеспечивают электропитание с помощью бензо-, газо- или дизель-генераторных установок. Пятьсот гигаватт установленной мощности дизель-генераторных станций во всем мире обеспечивают промышленные компании электроэнергией. Тем не менее, стоимость топлива для генераторных установок продолжает расти. Кроме того, если топливо необходимо перевозить в отдаленные регионы, то реальные затраты становятся еще выше, прибавляются еще расходы хранение топлива. В то же время за последние три года стоимость фотоэлектрических систем или солнечных электростанций (далее — СЭС) упала более чем на 50 процентов: солнечная энергия часто является самым экономичным альтернативным источником энергии для отдаленных регионов. Объединение фотоэлектрических и генераторных систем, работающих на традиционном топливе, имеет огромный потенциал, ведь солнечная энергия, которая поступает к нам в большом объеме и является абсолютно бесплатной и общедоступной, может эффективно использоваться в качестве дополнительного источника энергии как в уже существующих, так и в проектируемых промышленных энергосистемах.
В ноябре 2012 года в Южной Африке была введена в эксплуатацию первая в мире гибридная фотоэлектрическая дизельная система мощностью более 1 МВт, не имеющая подключения к централизованной. Благодаря схеме экономии топлива солнечная электростанция позволяет вырабатывать дополнительную электроэнергию и снижает нагрузку на генераторные установки. Данное решение позволяет экономить до 450 000 литров дизельного топлива в год и значительно сократить выбросы углекислого газа. Но как это работает? И что такое гибридная дизель-солнечная электростанция?
Что такое гибридная дизель-солнечная электростанция?
Термином «гибрид» обозначается то, что формируется путем комбинирования двух видов компонентов, которые выдают одинаковые или похожие результаты. Гибридная дизель-солнечная система состоит из фотоэлектрической системы (солнечной электростанции), дизельных генераторов и системы интеллектуального управления, которая следит за тем, чтобы количество сгенерированной солнечной энергии в точности соответствовало спросу на неё в текущий момент.
Как работает гибридная дизель-солнечная электростанция?
Солнечная электростанция фактически дополняет дизель-генераторные установки. Она может обеспечивать дополнительную энергию при высоких нагрузках или разгружать генераторную установку, чтобы минимизировать расход топлива. Далее избыточная энергия может храниться в аккумуляторных батареях, что позволяет гибридной системе использовать больше солнечной энергии даже ночью. Интеллектуальное управление различными компонентами системы обеспечивает оптимальную экономию топлива и минимизирует выбросы углекислого газа.
Каковы преимущества дизель-солнечной электростанции?
Срок окупаемости гибридной дизель-солнечной электростанции
В отличие от систем электроснабжения, использующих дизель-генераторные установки, и несмотря на их более высокую первоначальную стоимость, фотоэлектрические системы могут окупиться всего за четыре-пять лет в зависимости от суммарной площади установленных солнечных панелей, локальной солнечной инсоляции и от размера самой системы. Более того, расходы на эксплуатацию этих систем сравнительно малы.
Кроме того, фотоэлектрические системы являются гибкими в плане расширения, их мощность может быть увеличена по мере роста электропотребления объектом.
По сравнению с системами, использующими только генераторные установки, фотоэлектрическая дизельная гибридная система имеет множество преимуществ:
- Более низкие расходы на топливо.
- Меньшая зависимость от повышения цен на топливо и дефицита электроснабжения благодаря оптимизированному планированию.
- Минимальные выбросы CO2 (защита окружающей среды и торговля электроэнергией, подтвержденная соответствующим экологическим сертификатом)
- Данное решение для гибридных фотоэлектрических дизельных систем - это план по экономии топлива, активно развиваемом во всем мире и снижению. вредных выбросов в атмосферу.
Из каких компонентов состоит гибридная дизель-солнечная электростанция?
1. Солнечные инверторы
Сетевой солнечный инвертор (stringtype)
Сетевые инверторы являются одними из основных компонентов системы экономии топлива. Разработанные специально для использования в энергосетях низкого напряжения, они прекрасно выдерживают колебания частоты и напряжения. Они также остаются чрезвычайно эффективными в суровых условиях окружающей среды, таких как повышенная или пониженная температура, влажность, соленый воздух и т.д. Существуют два типа сетевых инверторов - центральные (central) и цепочечные (string). Оба типа могут быть использованы в гибридной дизель-солнечной электростанции.
Фотоэлектрическая электростанция на центральном инверторе содержит только один силовой ввод в главное устройство, где постоянный ток преобразуется в переменный. В солнечных электростанциях на цепочечных инверторах суммарная мощность фотоэлектрической установки делится на множество подсистем, каждая из которых преобразует постоянный ток солнечных панелей в переменный своим цепочечным инвертором. Оба варианта эффективно работают с оптимизатором топливных ресурсов и выполняют функции управления энергосетью.
Инверторная подстанция (Центральный инвертор)
Выбор между системой на центральных или цепочечных инверторах зависит от множества факторов. Необходимо учитывать и затраты на установку системы, и эксплуатационные расходы. Например, техническое обслуживание системы на цепочечных инверторах не очень трудоемкое, даже в труднодоступных районах. Если требуется обслуживание, местные электрики легко могут заменить отдельные инверторы. Однако, для централизованной энергосистемы удаленный мониторинг параметров гораздо проще.
2. Массив солнечных панелей
Солнечная энергия вырабатывается солнечными батареями(фотоэлектрическими модулями), которые могут быть установлены на земле или на крыше в зависимости от местных условий. Сетевые инверторы совместимы со всеми типами фотоэлектрических модулей и технологиями, которые в настоящее время доступны на рынке.
3. Оптимизатор топливных ресурсов
Оптимизатор топливных ресурсов WESWEN FRO-20
Оптимизатор топливных ресурсов обеспечивает идеальное взаимодействие между генераторными установками, фотоэлектрическими системами и нагрузками, управляя необходимым потоком солнечной энергии, поступающим в дизельную энергосистему. Являясь центральным звеном в системе оптимизации потоков энергии, он обеспечивает максимальную безопасность, позволяет сократить расходы на топливо и минимизирует выбросы CO2. Наилучшие показатели эффективности системы и экономии топлива достигаются, как правило, при мощности СЭС, равной 60% мощности имеющейся генераторной установки.
Оптимизатор топливных ресурсов состоит из трех модулей:
- Главный модуль контроля солнечной энергосистемы
Управляет мощностью фотоэлектрической установки, передаваемой в дизельную энергосистему. Обеспечивает оптимальное количество необходимой солнечной энергии путем оценки текущего состояния генераторной установки и общей нагрузки. - Интерфейсный модуль
Записывает и передает данные и заданные значения и выступает в качестве интерфейса связи между главным модулем контроля СЭС и инверторами. - Модуль сбора данных
Быстро и точно анализирует текущую нагрузку и выходные параметры сеть и передает данные в главный модуль контроля солнечной энергосистемы.
4. Дизель-генераторная установка
В регионах, удаленных от централизованных сетей, дизель-генераторные системы часто обеспечивают электроэнергией промышленные предприятия. Они формируют локальную энергосеть, обеспечивая постоянный источник питания для всех подключенных потребителей. Поскольку генераторные установки требуют постоянного снабжения топливом, эксплуатационные расходы на них чаще всего самые высокие. В регионах с частыми отключениями электроэнергии или нестабильными выходными параметрами по частоте и напряжению дизель-генераторные установки часто служат дополнительным источником энергии при отключении электросети.
5. Блок управления генераторными установками
Блок управления генераторными установками– это центральный терминал контроля, управления и синхронизации с другими генераторными установками.
6. Аккумуляторный банк (устанавливается опционально)
Для повышения эффективности всей системы энергоснабжения иногда целесообразно включать в неё блок аккумуляторных батарей. Когда солнечная интенсивность недостаточна или требуется дополнительная энергия после наступления темноты, аккумуляторная батарея сможет обеспечивать недостающую мощность, гарантируя оптимальную работу гибридной системы.
7. Промышленные потребители и нагрузки
Конкретные виды потребителей, например, мощные промышленные станки для добычи или переработки сырья, а также для сельскохозяйственного использования, как правило, обладают высокими пусковыми токами и широкими колебаниями графика нагрузки. Интеллектуальное управление системой гарантирует, что текущая генерация и нагрузка в любой момент будут подобраны идеально. Система обеспечивает постоянную стабильность, быстро реагируя на скачки генерации и нагрузки, например, когда включаются мощные потребители, такие как промышленные насосы, компрессора, конвейерные ленты.
Когда и где имеет смысл использовать гибридную дизель-солнечную электростанцию?
Для электрификации мощных промышленных комплексов или поселений в отдаленных регионах России идеальным решением будет интеграция в дизель-генераторные установки солнечной электростанции. Это может быть крайне актуально и целесообразно при следующих условиях:
- Когда стоимость дизельного топлива с учетом доставки и хранения превышает 50-55 р. за литр.
- Когда используется «умная»коммуникация между генераторными установками и фотоэлектрическими подсистемами, которая облегчает использование необходимой солнечной энергии.
- Когда локальная инсоляция позволяет максимально использовать фотоэлектрические системы (особенно экономически выгодные условия с коэффициентом ежегодной генерации выше 1500 кВтч / кВтп).
5 причин выбрать техническое решение на основе оптимизатора топливных ресурсов
Вывод
Гибридные фотоэлектрические дизельные системы могут окупиться достаточно быстро, особенно в солнечных регионах с ограниченным доступом или без доступа к централизованным энергосетям. Данная технология в сочетании с дизельными агрегатами максимизирует использование солнечной энергии. Для таких отраслей, как горнодобывающая промышленность, переработка сырья, сельскохозяйственная промышленность (цветочные фермы и системы обессоливания воды), туризм (туристические объекты с высоким спросом на электроэнергию и ограниченным доступом к городским сетям)готовность к использованию, максимальная надежность и доступность являются фундаментальными. Экологические преимущества также внушительны: выбросы CO2 и шумовое загрязнение значительно сокращаются, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду. Экологичность и экономичность? Разумеется.
