Кафедра фотоніки________________________________________________________

Пояснювальна записка до дипломного проекту на тему:

Проектування мережевої сонячної електростанції

Студент групи_ЛОСс-21 Липинський Б. В._____________________________

(шифр, прізвище та ініціали)

Керівник роботи ___________________ (Лесюк Р. І.)

Консультанти ___________________ (_________________)

___________________ (_________________)

___________________ (Рачинська Г. В.)

___________________ (Яцюк Р. А.)

___________________ (_________________)

___________________ (_________________)

Завідувач кафедри Бобицький Я. В.________________

«____» _______________ 20___ р.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ україни
Національний університет «Львівська політехніка»
Інститут ІТРЕ____________________________ Кафедра фотоніки________________________
Спеціальність лазерна і оптоелектронна техніка___________________________________
	«ЗАТВЕРДЖУЮ» Завідувач кафедри фотоніки Бобицький Я. В._________ «____» ___________________ 20__ р.
ЗАВДАННЯ
на кваліфікаційну роботу (проект) студента групи ЛОСс-21 ОКР Липинський Богдан Володимирович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи (проекту) Проектування мережевої сонячної електростанції __________________________________________________________________________________ (у разі виконання комплексної роботи в дужках вказується «комплексна робота (проект)»)
__________________________________________________________________________________
Затверджена наказом по університету від «___» _________________ 20___ р. № _____________
2. Термін подання студентом закінченої роботи (проекту) _________________________________________________________________________________
3. Вихідні дані для роботи (проекту) База даних середньої інсоляції для Львівської області PVGis; двохкомпонентний метод визначення потоку прямого сонячного випромінювання; методика розрахунку кута повороту нахиленої поверхні для слідкування за сонцем
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які належить розробити)
1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ 2. РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ МЕРЕЖЕВОЇ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ 3. РОЗРАХУНОК ВИРОБІТКИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ СЕС 4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5. Перелік програмних продуктів, які належить використати в процесі розроблення роботи (проекту): PVSyst(demo); Microsoft Office(demo)

Анотація

ДР: 91с., 49 рисунків, 17 таблиць, 21 джерел.

Об’єкт дослідження – мережева сонячна електростанція у Львівській області.

Мета роботи – дослідження і розрахунок параметрів і умов ефективного функціонування сонячної мережевої електростанції із одновісним слідкуванням за сонцем для центральних районів Львівської області.

Методи дослідження – літературний пошук та аналіз, математичне моделювання руху сонця по небосхилу, зміни азимуту та нахилу рухомої поверхні навколо нахиленої осі, двохкомпонентний метод розрахунку інсоляції; комп’ютерне моделювання у спеціалізованому програмному комплексі PVSyst.

У даній роботі проаналізовано та розкрито метод розрахунку положення сонця на небосхилі в заданий час року, визначено оптимальний кут нахилу осі обертання модулів з огляду на потужність сонячного потоку, проведено підбір електричних компонентів та вузлів СЕС заданої потужності, Оцінено рівень втрат, підібрано необхідне обладнаннярозраховано щорічну виробітку СЕС із нерухомими та слідкуючими модулями та визначено енергетичний виграш станції із слідкуванням за сонцем.

Ключові слова: СОНЯЧНА МЕРЕЖЕВА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ; ПОЛОЖЕННЯ СОНЦЯ; ФОТОВОЛЬТАЇЧНІ МОДУЛІ; ІНСОЛЯЦІЯ, ПОТІК СОНЯЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ; ОДНОВІСНЕ СЛІДКУВАННЯ ЗА СОНЦЕМ.

ABSTRACT

Diploma thesis: 91p., 49 figures, 17 tables, 21 sources.

Research Object - solar power plant in Lviv region.

Purpose - research and calculations of the parameters and solar power plants effective functioning with uniaxial tracking of the sun for the central regions of Lviv region.

The Research method - literature search and analysis, mathematical modeling of the sun across the sky, changing azimuth and tilt of the moving surface around the pitched axis, two-component method for calculating insolation; computer simulations in a specialized program complex PVSyst.

It's analyzed and described in the work below the method of calculation of the position of the Sun in the sky at a given time of a year, determines angle rotation axis modules taking into account the solar power flow, made selection of given power electrical components and assemblies of the solar power plant, estimated the level of losses, picked up the necessary equipment, calculated yearly yield with stationary and following modules and defined the energy benefit of the plant with the sun observation.

Key words: SOLAR POWER PLANT; POSITION OF THE SUN; PHOTOVOLTANIC MODULES; INSOLATION; FLOW OF SOLAR EMISSION; UNIAXIAL TRACKING OF THE SUN.

ЗМІСТ

ВСТУП 6

РОЗДІЛ 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ 7

1.1. Характеристика відновлюваних та нетрадиційних джерел енергії 7

1.2. Загальна характеристика сонячних електростанцій 8

1.3. Види сонячних електростанцій 11

1.4. Структурна схема та обладнання СЕС 14

1.5. Перспективи використання СЕС в Україні 15

РОЗДІЛ 2. РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ МЕРЕЖЕВОЇ СОНЯЧНОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ 17

2.1. Розрахунок параметрів системи слідкування за сонцем 17

2.1.1. Визначення оптимального кута нахилу сонячних модулів 22

2.1.2. Застосування двохкомпонентної моделі для оцінки

величини світлового потоку, що падає на сонячні модулі 23

2.2. Дизайн СЕС. Вибір сонячних модулів 38

2.2.1. Компонування сонячної батареї 40

2.2.2. Розміщення сонячних батарей із врахуванням затінення,

площі ділянки, втрат електроенергії в кабелях 41

2.2.3. Підбір інверторів 43

2.2.4. Підбір трансформатора 45

2.2.5. Підбір кабелів 46

2.2.6. Електрична принципова схема 48

РОЗДІЛ 3. РОЗРАХУНОК ВИРОБІТКИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ СЕС 50

3.1. Оцінка втрат в системі 50

3.2. Оцінка виробітки електроенергії системи із одновісним слідкуванням

за сонцем. Порівняння із стаціонарною системою 57

3.3. Верифікація результатів за допомогою спеціалізованого програмного комплексу PVsyst 59

РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ 65

4.1. Вибір і обгрунтування аналогу 65

4.2. Вибір конкретного переліку споживчих параметрів 66

4.3. Визначення комплексного показника якості 67

4.4. Розрахунок операційних витрат на проектування СЕС 69

4.5. Розрахунок ціни проектованої СЕС 71

РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ 72

5.1. Коротка характеристика об’єкту проектування 72

5.2. Організація і вибір робочого місця 72

5.3. Метеорологічні умови робочого середовища 78

5.4. Розрахунок освітлення 78

5.5. Електробезпека і розрахунок заземлення 81

5.6. Протипожежна профілактика 86

ВИСНОВКИ 88

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 89

ВСТУП

Згідно з даними міжнародного енергетичного агентства, вже до 2050-го року сонячна енергія може стати головним джерелом електроенергії на планеті. Способи якнайефективнішого використання енергії сонячного світла всебічно досліджують. Зараз існує два головних способи конверсії: з допомогою фотоелементу (сонячне світло перетворюють в електрику через сонячну панель) та через систему лінз і дзеркал (вони концентрують великі об’єми світла в один промінь). Обидва способи використовують сучасні сонячні електростанції – приватні чи державні підприємства, які виробляють та продають електроенергію. Головна перевага сонячних електростанцій – їхня екологічність. До 2050-го року вони допоможуть скоротити викиди вуглекислого газу на 2,1 млрд тонн щороку.

В даному дипломному проекті було розглянуто нетрадиційні джерела електричної енергії. За основу роботи було взято один з провідних напрямків даної галузі – сонячну енергетику. Згідно класифікації сонячних електричних станцій, наведено їх основні відмінності, переваги та недоліки. Розвиток даної галузі енергетики є досить прогресивним і набуває значного попиту. Це стосується як використання модульних фотоелектричних батарей для автономного живлення будинку, так і побудови потужних СЕС на сприятливій для них території, а саме, якщо брати Україну, то на Кримському півострові, центральній та південній частині України.

Метою даного дипломного проекту є дослідження і розрахунок параметрів і умов необхідних для проектування сонячної мережевої електростанції.

Для виконання поставленої задачі необхідно вирішити наступні завдання:

1. Визначити оптимальний кут розташування сонячної панелі в залежності від пори року.

2. Оптимально розташувати сонячні панелі на обраній ділянці.

3. Підібрати відповідне обладнання для монтажу сонячної електростанції.

4. Розрахувати втрати сонячної електростанції в системі.