Презентация Скалацький

1. МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ інженерно-енергетичний факультет Скалацький

Олександр Романович
“ Розрахунок енергетичних параметрів та вибір обладнання для гібридної
системи електропостачання агропромислового комплексу (сонячна станція +
мережа)”
за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка»
Науковий керівник:
К.т.н., старший викладач кафедри
Олександр ЦИГАНОВ
Миколаїв
2026 р.

2.

Актуальність теми кваліфікаційної роботи бакалавра
В сучасному світі енергоефективність та сталість енергопостачання стають все
більш актуальними проблемами. Розвиток технологій в сфері відновлювальних джерел
енергії відкриває широкі можливості для розробки систем автономного
електропостачання з використанням сонячної енергії.
Випускна робота присвячена розрахунку енергетичних параметрів та вибору
обладнання для гібридної системи електропостачання агропромислового комплексу
з використанням сонячної електростанції та централізованої електромережі.
У роботі виконано аналіз особливостей електропостачання агропромислових
об’єктів, розглянуто сучасні підходи до використання відновлюваних джерел енергії
та досліджено принципи побудови гібридних систем електропостачання. Проведено
оцінку кліматичних умов і сонячного потенціалу регіону, що дозволило визначити
доцільність впровадження сонячної генерації.

3.

Метою роботи є розрахунок енергетичних параметрів та обґрунтований вибір обладнання для
гібридної системи електропостачання агропромислового комплексу з використанням сонячної
електростанції та централізованої мережі.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
- проаналізувати особливості електроспоживання агропромислових підприємств;
- дослідити існуючі системи електропостачання та можливості інтеграції відновлюваних джерел
енергії;
- визначити електричні навантаження об’єкта;
- оцінити сонячний потенціал регіону;
- виконати розрахунок генерації сонячної електростанції;
- скласти енергетичний баланс системи;
- обґрунтувати встановлену потужність обладнання;
- здійснити вибір основного електротехнічного обладнання.
Об’єктом дослідження є система електропостачання агропромислового комплексу.
Предметом дослідження є енергетичні параметри та технічні рішення гібридної системи
електропостачання з використанням сонячної генерації.
У роботі використано такі методи дослідження: аналітичний метод, методи технічних розрахунків
електричних навантажень і генерації, порівняльний аналіз технічних рішень, методи техніко-економічного
обґрунтування.
Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості використання запропонованих
рішень при проєктуванні та модернізації систем електропостачання агропромислових підприємств, що
дозволяє підвищити їх енергоефективність, зменшити витрати на електроенергію та підвищити надійність
електропостачання.

4.

Висота Сонця й інсоляція горизонтальної поверхні,
розташованої на 400 с.ш. при безхмарній небесній
півсфері в залежності від часу доби
Висота α Сонця над горизонтом

5.

Коефіцієнти нахилу для широт при різних кутах нахилу плоского сонячного колектора
Місяць
L=200
L=300
L=400
L=500
β=200
β=400
β=300
β=500
β=400
β=600
β=500
β=700
Січень
1,36
1,52
1,68
1,88
2,28
2,56
3,56
3,94
Лютий
1,22
1,28
1,44
1,52
1,80
1,90
2,49
2,62
Березень
1,08
1,02
1,20
1,15
1,36
1,32
1,65
1,62
Квітень
1,00
0,83
1,00
0,84
1,05
0,90
1,16
1,00
Травень
0,92
0,70
0,87
0,66
0,88
0,66
0,90
0,64
Червень
0,87
0,63
0,81
0,58
0,79
0,60
0,80
0,56
Липень
0,89
0,66
0,83
0,62
0,82
0,64
0,84
0,62
Серпень
0,95
0,78
0,93
0,76
0,96
0,78
1,02
0,83
Вересень 1,04
0,95
1,11
1,00
1,24
1,12
1,44
1,32
Жовтень
1,17
1,20
1,36
1,36
1,62
1,64
2,10
2,14
Листопад
1,30
1,44
1,60
1,76
2,08
2,24
3,16
3,32
Грудень
1,39
1,60
1,76
1,99
2,48
2,80
4,04
4,52

6. Приклади зовнішнього виду сонячної електростанції резервного живлення

7.

Вибір обладнання для гібридної електростанції

8.

Таблиця характеристик спроєктованої сонячної
електростанції резервного живлення
Характеристика
Кількісне значення
Од. вим.
Потужність ФЕ блоку
16,5
кВт/год
Площа займана ФЕ блоком
77.7
м2
Вага ФЕ блоку
843
кг
Ємність акумуляторної батареї
135.2
кВт/год
Об’єм займаний акумуляторною батареєю
1.1
м3
Вага акумуляторного блоку
104
кг
Загальна вага виробу
951
кг
Термін експлуатації
20
років

9.

Схема з’єднання сонячних панелей
У схемі застосовуються блокуючі та
шунтуючі діоди. Кожен ланцюг це 2 паралельно
з'єднані панелі встановлені під кутом 30о.
Передбачено встановлення 15 ланцюгів
зьєднаних послідовно.
Шунтуючі
діоди
використані
для
виключення
локальної
затемненості
фотоелементів однієї панелі повністю і зазвичай
вже встановлені в панелях промислового
виробництва. У якості як блокуючих так і
шунтуючих діоди доцільно застосування діодів
Шоттки, що мають мінімальне падіння напруги в
прямому включенні (0,2-0,4В проти 0,6-0,7В у
кремнієвих), що дозволить отримати більшу
кількість енергії.

10.

Щільність енергії різних типів
акумуляторів визначається кількістю
енергії, яку вони можуть зберігати на
одиницю маси або об'єму. Кожен тип
акумулятора має свою унікальну
щільність енергії, яка впливає на їх
потужність та тривалість роботи.
● Літій-іонні акумулятори (Li-ion)
● Літій-полімерні акумулятори (Li-Po)
● Свинцево-кислотні акумулятори (PbAcid)
● Нікель-кадмієві акумулятори (Ni-Cd)
● Нікель-метал-гідридні акумулятори
(Ni-MH)
Щільність енергії різних типів акумуляторів

11.

Результати роботи
У випускній роботі виконано дослідження, розрахунок та вибір обладнання для гібридної системи електропостачання агропромислового комплексу на основі сонячної
електростанції та централізованої електричної мережі.
У процесі виконання роботи проведено аналіз сучасного стану електропостачання агропромислових підприємств, особливостей використання відновлюваних джерел енергії
в агропромисловому секторі та перспектив впровадження гібридних енергетичних систем. Встановлено, що застосування сонячної генерації дозволяє суттєво знизити споживання
електроенергії з мережі, підвищити енергетичну незалежність підприємства та зменшити експлуатаційні витрати.
У роботі проаналізовано нормативні вимоги до систем електропостачання та існуючі технічні рішення щодо побудови гібридних систем типу «сонячна електростанція +
мережа». Визначено основні переваги використання гібридних систем для агропромислових комплексів, серед яких:
- зменшення витрат на електроенергію;
- підвищення надійності електропостачання;
- можливість резервного живлення відповідальних споживачів;
- зниження навантаження на зовнішню електромережу;
- покращення екологічних показників діяльності підприємства.
У розрахунковій частині роботи визначено електричні навантаження агропромислового комплексу та побудовано графіки електроспоживання. Встановлено, що річне
споживання електроенергії підприємства становить: Wспож = 341275 кВт/год.
На основі аналізу кліматичних умов і сонячного потенціалу регіону виконано розрахунок генерації сонячної електростанції та визначено необхідну встановлену потужність
СЕС: PСЕС = 132 кВт.
У результаті розрахунків визначено оптимальну конфігурацію фотоелектричного масиву. Для реалізації проєкту запропоновано використання:
240 фотоелектричних модулів потужністю 550 які об’єднані у 12 стрінгів по 20.
Виконано вибір інверторного обладнання та встановлено, що для забезпечення стабільної роботи системи доцільно використовувати
2 гібридні інвертори потужністю по 100 кВт.
Для підвищення рівня енергетичної автономності та резервування живлення критичних навантажень розраховано систему накопичення електроенергії ємністю: 200 кВт/год.
та потужністю 50 кВт.
У роботі також виконано вибір трансформаторного обладнання, кабельних ліній та комутаційної апаратури. Для системи електропостачання обрано силовий
трансформатор: ТМ−250/10/0,4 потужністю 250 кВА.
Проведений розрахунок струмів короткого замикання показав, що максимальний струм трифазного короткого замикання на стороні 0,4 кВ становить Iкз ≈ 8 кА що враховано
при виборі захисної та комутаційної апаратури.
Результати виконаних розрахунків підтверджують технічну доцільність та ефективність впровадження гібридної системи електропостачання для агропромислового
комплексу. Запропоновані технічні рішення забезпечують:
- підвищення енергоефективності підприємства;
- скорочення витрат на електроенергію;
- зменшення залежності від зовнішньої електромережі;
- підвищення надійності електропостачання;
- можливість резервного живлення відповідальних споживачів;
- покращення екологічних характеристик роботи підприємства.
Практична цінність роботи полягає у можливості використання отриманих результатів для проєктування та впровадження гібридних систем електропостачання на
агропромислових підприємствах України.