Підвищення ефективності та надійності функціонування комбінованих автономних систем електропостачання
| dc.contributor.advisor | Калінчик, Василь Прокопович | |
| dc.contributor.author | Сунко, Сергій Анатолійович | |
| dc.date.accessioned | 2019-06-11T13:38:38Z | |
| dc.date.available | 2019-06-11T13:38:38Z | |
| dc.date.issued | 2018 | |
| dc.description.abstracten | Actuality of theme. At present, significant changes are taking place in the approaches to the formation of the energy policy of the states: the transition from the outdated model of functioning of the energy sector, which is dominated by large producers, fossil fuels, inefficient networks, imperfect competition in the markets of natural gas, electricity, coal - to the new a model in which a more competitive environment is created, equal opportunities for development and the minimization of the dominance of one of the types of energy production or sources and ways of supplying pa yva. At the same time, it is preferable to increase energy efficiency and use of energy from alternative and renewable sources. Usually this takes into account and implements measures to improve the reliability of the functioning of the grids, as well as, as a result, the reduction of harmful emissions into the atmosphere and adaptation to climate change. At the moment, it puts Ukraine with new economic and technological challenges in order to be a major player in the energy market in continental Europe. At the same time, it opens up new opportunities for the search and implementation of innovative developments in the field of extraction, processing of fossil fuels, production, transformation, supply and consumption of energy, which necessitates the formation of a new energy policy of the state. Ukraine uses various sources of energy for its own needs, such as oil, natural gas, coal, atomic and hydro energy, wind and sun energy, etc. [16]. It is and in the long term aims to remain one of the largest producer of hydrocarbons and a reliable transit of energy resources, ensuring their safe and reliable supply to both their own consumers and consumers of related markets, as well as contributing to continued economic growth and prosperity for Ukrainians. However, the current state of the domestic power industry is such that the system of centralized electricity supply is not able to provide the requirements of high-tech equipment in terms of reliability of electricity supply and quality of electric energy. Electricity breaks make up about 10% of the total time of technological processes during the year (against 0.1% in developed countries), and the duration of consumption of low-quality electricity (especially for rural consumers) is about 45% of the total working time. Most of the generating assets and power supply networks are worn out and inefficient. The vast majority of thermal power blocks have exceeded the limit of physical wear and require major upgrades or replacements, most of the nuclear power plants are approaching the design lifetime. The power system balance of Ukraine is characterized by a deficit of regulatory capacities, which results in inefficient use of existing capacities and high losses. The inevitable reduction in the consumption of fossil resources as organic fuel will in the near future place the priority issue on the use of other energy sources, including renewable energy sources (RES). All these facts indicate that the domestic power supply system needs radical changes. One of the ways to improve the situation is to implement decentralization of electricity supply. At the same time, in recent years, due to changes in price conditions, technologies and world trends, the share of other types of energy in consumption is gradually increasing. Today there is every reason to expect them to grow further with a corresponding decrease in the share of fossil fuels in the energy balance of the country. Availability of all these resources in Ukraine, creation of a competitive market environment and conditions for the systematic development of the resource base for nuclear energy, modernization of generating capacities and replacement of the raw material base with alternative fuels, further exploration and extraction of hydrocarbons, including non-traditional, and more efficient use the potential in the field of renewable energy will contribute to the gradual strengthening of Ukraine's position in rational energy production and economical consumption. Construction and commissioning of new power plants is a long process, therefore, the first step is to create a self-sufficient structure of the power supply system and optimal combination of large power plants and distributed power sources of separate (groups) consumers of the region with maximum efficiency of their joint operation for a long time with the help of new scientific methods . Relationship of work with scientific programs, plans, themes. The research presented in the work was carried out at the Department of Electrical Supply of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute of the Institute for Energy Saving and Energy Management". The aim and tasks of the study. The aim of the work is to develop the scientific and technical preconditions for the construction of autonomous energy sources of the power supply system with given functional properties, taking into account the nature of the electricity supply and the patterns of reliability and cost characteristics for increasing the reliability and efficiency of autonomous power supply. Increasing the energy efficiency of autonomous power supply systems with the use of renewable energy sources. The goal set requires solving the following tasks: - to carry out an analysis of the existing structures of the construction of autonomous power supply systems, the peculiarities of their functioning and the interconnection with the system of centralized electricity supply; - to prove the possibility of practical application of the operation of a combined autonomous power supply system for energy efficiency assessment using renewable energy generating units; - to offer a variant of the optimized structure of the autonomous system of electricity supply, which increases the energy efficiency of its operation and provides reliable electricity supply groups of consumers. - to substantiate the technical and economic aspects of the implementation of self-contained power supply systems of consumer groups. Object of study. Processes of operation of combined independent power supply systems with different energy sources, integrated into the system of centralized electricity supply. Subject of study. Methods of optimizing the structure of functioning of combined power supply systems, processes for generating electricity by generating installations through the use of alternative energy sources. The researching methods. The conducted researches are based on modern methods of computational mathematics, applied statistical analysis, reliability theory, system analysis and synthesis of complex multi-aggregate systems, information analysis using modern computer technologies. Scientific novelty of the research results. - a systematic approach, integrated research of operation and combined autonomous power generating installations was applied, which allowed to reveal directions of increase of reliability of power supply and possibilities for efficient use of energy resources - reliable and cost optimization of the structures of combined autonomous systems of power supply with different types of energy has been developed, which is based on the use of the readiness coefficient and electricity cost derived on the basis of simulation modeling, which enabled to realize the given functional properties of the systems on the basis of their economic efficiency analysis taking into account indicators reliability. The practical significance of the results obtained is the possibility of widespread use of the results obtained for the integrated solution of the tasks of reliable and efficient autonomous power supply for different groups of consumers. Recommendations for determining the specific power supply and the critical duration of the transmission of electricity supply processes in the food industry, as well as recommendations for assessing the reliability indices of autonomous power supply systems and the methodology of the feasibility and reliability-functional justification of the volume of automation of autonomous power supply systems that allow the implementation of the principles of construction of autonomous power supply systems in solving applied power supply problems on the eta D avec designing and using the state enterprise NEC Ukrenergo, DTEK ENERGO LLC, DTEK ESCO LLC, DTEK WindPower LLC, as well as the Research Institute of Automation and Energy "Energia" and the National University of Food Technologies are interested in theoretical , scientific-methodical and practical results of the dissertation research. | uk |
| dc.description.abstractru | Актуальность темы. В настоящее время в мире происходят значительные изменения в подходах к формированию энергетической политики государств: осуществляется переход от устаревшей модели функционирования энергетического сектора, в котором доминируют крупные производители, ископаемое топливо, неэффективные сети, несовершенная конкуренция на рынках природного газа, электроэнергии, угля - до новой модели, в которой создается более конкурентную среду, выравниваются возможности для развития и минимизируются доминирование одного из видов производства энергии или источников и путей поставок па ива. Вместе с этим отдается предпочтение повышению энергоэффективности и использованию энергии из альтернативных и возобновляемых источников. Обычно при этом учитываются и внедряются мероприятия по повышению надежности функционирования энергосистем, а также, как результат, уменьшение вредных выбросов в атмосферу и адаптации к изменениям климата. Сейчас это ставит перед Украиной новые экономические и технологические вызовы, для того чтобы быть весовым игроком на энергетическом рынке в континентальной Европе. Но в то же время открывает новые возможности для поиска и внедрения инновационных разработок в области добычи, переработки ископаемых видов топлива, производства, трансформации, поставки и потребления энергии, что приводит к необходимости в формировании новой энергетической политики государства. Украина использует для собственных нужд различные источники энергии, такие как нефть, природный газ, уголь, атомная и гидроэнергия, энергия ветра и солнца и т.д. [16]. Она есть и в перспективе стремится оставаться одним из крупнейших производителем углеводородов и надежным транзитером энергоресурсов, обеспечивая безопасное и надежное их поставки как собственным потребителям, так и потребителям смежных рынков, а также вносит свой вклад в продолжение экономического роста и процветания для Украинской. Однако современное состояние отечественной электроэнергетики такой, что система централизованного электроснабжения не в состоянии обеспечить требования высокотехнологичного оборудования по надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Перерывы в электроснабжении составляют около 10% от общего времени технологических процессов в течение года (против 0,1% в развитых странах), а продолжительность потребления некачественной электроэнергии (особенно для сельских потребителей) составляет около 45% от общего времени работы. Большая часть генерирующих активов и сетей энергоснабжения изношена и неэффективна. Подавляющее большинство блоков тепловых электростанций превысили предел физического износа и требует основательной модернизации или замены, большинство блоков атомных электростанций приближается к пределу проектного срока эксплуатации. Баланс мощности энергосистемы Украины характеризуется дефицитом регулирующих мощностей, что приводит нерациональное использование существующих мощностей и высокий уровень потерь. Неизбежное сокращение потребления ископаемых ресурсов в качестве органического топлива в ближайшее время поставит первоочередным вопросам использования других источников энергии, в том числе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Все эти факты свидетельствуют о том, что отечественная система электроснабжения требует коренных изменений. Одним из путей улучшения ситуации предлагается осуществления децентрализации электроснабжения. В то же время в последние годы, в результате изменений ценовой конъюнктуры, технологий и мировых трендов, доля других видов энергии в потреблении постепенно растет. Сегодня есть все основания ожидать их дальнейшего роста с соответствующим уменьшением доли ископаемого топлива в энергетическом балансе страны. Наличие в Украине всех указанных ресурсов, создание конкурентной рыночной среды и условий к системному развитию ресурсной базы для атомной энергетики, модернизации генерирующих мощностей и замещения сырьевой базы альтернативными видами топлива, дальнейшая разведка и добыча углеводородов, в том числе и нетрадиционных, а также более эффективное использование потенциала в области возобновляемой энергии будут способствовать постепенному усилению позиции Украины в рациональном производстве энергии и экономному ее потреблении. Построение и введение в эксплуатацию новых электростанций является длительным процессом, поэтому первоочередной мерой является создание самодостаточной структуры системы электроснабжения и оптимального сочетания крупных электростанций и распределенных источников электрической энергии отдельных (групп) потребителей региона с максимальной эффективностью их совместного функционирования в течение длительного времени с помощью новых научных методов . Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследования, представленные в работе, выполнялись на кафедре электроснабжения Национального технического университета Украины «Киевский Политехнический Институт Института энергосбережения и энергоменеджмента». Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка научно-технических предпосылок построения автономных источников энергии системы электроснабжения с заданными функциональными свойствами учитывая характер электроснабжения и закономерности надежностных-стоимостных характеристик для повышения надежности и эффективности автономного электроснабжения. Повышение энергетической эффективности автономных систем электроснабжения при использовании возобновляемых источников энергии. Поставленная цель требует решения следующих задач: - провести анализ существующих структур построения автономных систем электроснабжения, особенностей их функционирования и взаимосвязи с системой централизованного электроснабжения; - доказать возможность практического применения по функционированию комбинированной автономной системы электроснабжения для оценки энергоэффективности с использованием генерирующих установок ВИЭ; - предложить вариант оптимизированной структуры автономной системы электроснабжения, повышает энергетическую эффективность ее функционирования и обеспечивает надежное электроснабжение групп потребителей. - обосновать технико-экономические аспекты внедрения автономных систем электроснабжения групп потребителей. Объект исследования. Процессы функционирования комбинированных автономных систем электроснабжения с различными источниками энергии, интегрированных в систему централизованного электроснабжения. Предмет исследования. Методы оптимизации структуры функционирования комбинированных систем электроснабжения, процессы выработки электрической энергии генерирующими установками путем использования альтернативных источников энергии., Методы исследования. Проведенные исследования основываются на современных методах вычислительной математики, прикладного статистического анализа, теории надежности, системного анализа и синтеза комплексных многоагрегатного систем, анализа информации с использованием современных компьютерных технологий. Научная новизна исследования. - применен системный подход, комплексные исследования функционирования и комбинированных автономных электрогенерирующих установок, что позволило раскрыть направления повышения надежности электроснабжения и возможности для эффективного использования энергоресурсов - разработан надежностных-стоимостную оптимизацию структур комбинированных автономных систем электроснабжения с различными видами энергии, в основу которого положено использование коэффициента готовности и себестоимости электроэнергии, полученных на основе имитационной моделирования, что позволило реализовать заданные функциональные свойства систем на основе анализа их экономической эффективности с учетом показателей надежности. Практическое значение полученных результатов заключается в возможности широкого применения полученных результатов для комплексного решения задач надежного и эффективного автономного электроснабжения для различных групп потребителей. Разработаны рекомендации по определению удельного электроснабжения и критической продолжительности перепв электроснабжения технологических процессов пищевой промышленности, а также рекомендации по оценке показателей надежности автономных систем электроснабжения и методика технико-экономического и надежностных функционального обоснования объема автоматизации автономных систем электроснабжения, позволяющие реализовать принципы построения автономных систем электроснабжения при решении прикладных задач электроснабжения на ета и аванпроектування и использовании государственным предприятием ГП НЭК «Укрэнерго», ООО «ДТЭК ЭНЕРГО», ООО «ДТЭК ЭСКО», ООО «ДТЭК WindPOWER», а также Научно - исследовательский институт автоматики и энергетики «Энергия» и Национальный Университет пищевых технологий заинтересованы в теоретических , научно-методических и практических результатах диссертационного исследования. | uk |
| dc.description.abstractuk | Актуальність теми. На теперішній час у світі відбуваються значні зміни у підходах до формування енергетичної політики держав: здійснюється перехід від застарілої моделі функціонування енергетичного сектору, в якому домінують великі виробники, викопне паливо, неефективні мережі, недосконала конкуренція на ринках природного газу, електроенергії, вугілля – до нової моделі, в якій створюється більш конкурентне середовище, вирівнюються можливості для розвитку й мінімізуються домінування одного з видів виробництва енергії або джерел та шляхів постачання палива. Разом з цим віддається перевага підвищенню енергоефективності й використанню енергії з альтернативних та відновлювальних джерел. Зазвичай при цьому враховуються та впроваджуються заходи із підвищення надійності функціонування енергосистем, а також, як результат, зменшення шкідливих викидів в атмосферу та адаптації до змін клімату. Наразі це ставить перед Україною нові економічні та технологічні виклики, для того щоб бути ваговим гравцем на енергетичному ринку в континентальній Європі. Але водночас відкриває нові можливості для пошуку та впровадження інноваційних розробок у галузі видобутку, переробки викопних видів палива, виробництва, трансформації, постачання і споживання енергії, що зумовлює потребу у формуванні нової енергетичної політики держави. Україна використовує для власних потреб різноманітні джерела енергії, такі як нафта, природний газ, вугілля, атомна і гідроенергія, енергія вітру і сонця тощо[16]. Вона є і в перспективі прагне залишатися одним із найбільших виробником вуглеводнів та надійним транзитером енергоресурсів, забезпечуючи безпечне і надійне їх постачання як власним споживачам, так і споживачам суміжних ринків, а також вносить свій внесок в продовження економічного зростання і процвітання для українців. Проте сучасний стан вітчизняної електроенергетики такий, що система централізованого електропостачання не в змозі забезпечити вимоги високотехнологічного обладнання щодо надійності електропостачання та якості електричної енергії. Перерви в електропостачанні складають близько 10% від загального часу технологічних процесів протягом року (проти 0,1% у розвинених країнах), а тривалість споживання неякісної електроенергії (особливо для сільських споживачів) складає близько 45% від загального часу роботи. Більша частина генеруючих активів та мереж енергопостачання зношена та неефективна. Переважна більшість блоків теплових електростанцій перевищили межу фізичного зношення й потребує ґрунтовної модернізації або заміни, більшість блоків атомних електростанцій наближається до межі проектного терміну експлуатації. Баланс потужності енергосистеми України характеризується дефіцитом регулюючих потужностей, що зумовлює нераціональне використання існуючих потужностей та високий рівень втрат. Неминуче скорочення споживання викопних ресурсів в якості органічного палива найближчим часом поставить першочерговим питанням використання інших джерел енергії, у тому числі відновлювальних джерел енергії (ВДЕ). Усі ці факти свідчать про те, що вітчизняна система електропостачання потребує докорінних змін. Одним із шляхів поліпшення ситуації пропонується здійснення децентралізації електропостачання . Водночас в останні роки, внаслідок змін цінової кон’юнктури, технологій та світових трендів, частка інших видів енергії у споживанні поступово зростає. Сьогодні є всі підстави очікувати їх подальшого зростання з відповідним зменшенням частки викопного палива в енергетичному балансі країни. Наявність в Україні усіх зазначених ресурсів, створення конкурентного ринкового середовища та умов до системного розвитку ресурсної бази для атомної енергетики, модернізації генеруючих потужностей та заміщення сировинної бази альтернативними видами палива, подальша розвідка та видобуток вуглеводнів, у тому числі й нетрадиційних, а також більш ефективне використання потенціалу в галузі відновлюваної енергії сприятимуть поступовому посиленню позиції України у раціональному виробництві енергії та ощадливому її споживанні. Побудова та введення в експлуатацію нових електростанцій є тривалим процесом, тому першочерговим заходом є створення самодостатньої структури системи електропостачання та оптимального поєднання великих електростанцій і розподілених джерел електричної енергії окремих (груп) споживачів регіону з максимальною ефективністю їх спільного функціонування протягом тривалого часу за допомогою нових наукових методів. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, що представлені у роботі, виконувались на кафедрі електропостачання Національного технічного університету України «Київський Політехнічний Інститут Інституту енергозбереження та енергоменеджменту». Мета та завдання дослідження. Метою роботи є розробка науково-технічних передумов побудови автономних джерел енергії системи електропостачання із заданими функціональними властивостями враховуючи характер електропостачання і закономірності надійнісно-вартісних характеристик для підвищення надійності та ефективності автономного електропостачання. Підвищення енергетичної ефективності автономних систем електропостачання за умови використання відновлюваних джерел енергії. Поставлена мета вимагає розв’язання таких задач: - провести аналіз існуючих структур побудови автономних систем електропостачання, особливостей їх функціонування та взаємозв’язку з системою централізованого електропостачання; - довести можливість практичного застосування щодо функціонування комбінованої автономної системи електропостачання для оцінки енергоефективності з використанням генеруючих установок ВДЕ; - запропонувати варіант оптимізованої структури автономної системи електропостачання, що підвищує енергетичну ефективність її функціонування і забезпечує надійне електропостачання груп споживачів. - обґрунтувати техніко-економічні аспекти впровадження автономних систем електропостачання груп споживачів. Об’єкт дослідження. Процеси функціонування комбінованих автономних систем електропостачання з різними джерелами енергії, інтегрованих у систему централізованого електропостачання. Предмет дослідження. Методи оптимізації структури функціонування комбінованих систем електропостачання, процеси вироблення електричної енергії генеруючими установками шляхом використання альтернативних джерел енергії., Методи дослідження. Проведені дослідження ґрунтуються на сучасних методах обчислювальної математики, прикладного статистичного аналізу, теорії надійності, системного аналізу та синтезу комплексних багатоагрегатних систем, аналізу інформації з використанням сучасних комп’ютерних технологій. Наукова новизна результатів дослідження. - застосовано системний підхід, комплексні дослідження функціонування і комбінованих автономних електрогенеруючих установок, що дозволило розкрити напрямки підвищення надійності електропостачання та можливості до ефективного використання енергоресурсів - розроблено надійнісно-вартісну оптимізацію структур комбінованих автономних систем електропостачання з різними видами енергії, в основу якого покладено використання коефіцієнта готовності та собівартості електроенергії, одержаних на основі імітаційної моделювання, що дало змогу реалізувати задані функціональні властивості систем на основі аналізу їх економічної ефективності з урахуванням показників надійності. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості широкого застосування отриманих результатів для комплексного розв’язання задач надійного та ефективного автономного електропостачання для різних груп споживачів. Розроблені рекомендації щодо визначення питомого електропостачання та критичної тривалості перепв електропостачання технологічних процесів харчової промисловості, а також рекомендації щодо оцінки показників надійності автономних систем електропостачання та методика техніко-економічного і надійнісно-функціонального обгрунтування об’єму автоматизації автономних систем електропостачання, що дозволяють реалізувати принципи побудови автономних систем електропостачання при розв’язанні прикладних задач електропостачання на етапі аванпроектування і використанні державним підприємством ДП НЕК «Укренерго», ТОВ «ДТЕК ЕНЕРГО», ТОВ «ДТЕК ЕСКО», ТОВ «ДТЕК WindPOWER», а також Науково - дослідний інститут автоматики та енергетики «Енергія» та Національний Університет харчових технологій зацікавлені в теоретичних, науково-методичних та практичних результатах дисертаційного дослідження. | uk |
| dc.format.page | 107 c. | uk |
| dc.identifier.citation | Сунко, С. А. Підвищення ефективності та надійності функціонування комбінованих автономних систем електропостачання : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Сунко Сергій Анатолійович . – Київ, 2018. – 107 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/27886 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | електрична мережа | uk |
| dc.subject | електроспоживання | uk |
| dc.subject | споживання | uk |
| dc.subject | навантаження | uk |
| dc.subject | потужність | uk |
| dc.subject | втрати | uk |
| dc.subject | економія | uk |
| dc.subject | генерація | uk |
| dc.subject | электрическая сеть | uk |
| dc.subject | электропотребления | uk |
| dc.subject | потребления | uk |
| dc.subject | нагрузка | uk |
| dc.subject | мощность | uk |
| dc.subject | потери | uk |
| dc.subject | экономия | uk |
| dc.subject | генерация | uk |
| dc.subject | electric network | uk |
| dc.subject | power consumption | uk |
| dc.subject | consumption | uk |
| dc.subject | load | uk |
| dc.subject | power | uk |
| dc.subject | loss | uk |
| dc.subject | economy | uk |
| dc.subject | generation | uk |
| dc.subject.udc | 621.311.1 | uk |
| dc.title | Підвищення ефективності та надійності функціонування комбінованих автономних систем електропостачання | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Sunko_magistr.pdf
- Розмір:
- 2.41 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.06 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: