Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано chenjinfeng88 30.09.2020 в 17:20. Несколько типичных примеров распределенных источников постоянного тока. Как известно, энергия ветра является экологически чистым ресурсом: она не загрязняет окружающую среду и может быть восстановлена. Поскольку мировые запасы энергии ветра очень велики, а объем ее использования превышает объем использования других возобновляемых ресурсов, в условиях уменьшения запасов традиционных источников энергии разработка методов использования энергии ветра как экологически чистого возобновляемого ресурса привлекает все больше внимания и является предметом исследований в разных странах. Так называемая генерация электроэнергии с помощью ветра представляет собой процесс преобразования энергии ветра в электрическую энергию с использованием современных технологий. В частности, сначала ветряные турбины поглощают энергию ветра, которая затем используется для приведения в движение генераторов с целью производства электроэнергии. После этого полученная электроэнергия обрабатывается с помощью электронных контроллеров, а затем подается в электросеть. Ветроэнергетика является наиболее развитой и распространенной формой производства электроэнергии среди источников дистрибутивного постоянного тока. По данным GWEC (Global Wind Energy Council, Глобальный совет по ветроэнергетике), только в 2011 году мир добавил в свою эксплуатацию 41 ГВт мощности ветроэлектростанций; общая мощность таких станций составила 238 ГВт. Годовой темп роста составил 21%. Эти цифры свидетельствуют о том, что развитие ветроэнергетики уже набрало серьезных оборотов во всем мире. Кроме того, это означает, что страны всего мира признают и принимают положительное значение ветроэнергетики для энергетической отрасли. Ветрогенераторы в зависимости от конструкции делятся на синхронные и асинхронные генераторы; у каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Для синхронных генераторов схема подключения к сети позволяет разделить активную и реактивную мощность на стороне генератора и на стороне сети. Благодаря этому схема подключения может обеспечивать реактивную компенсацию, что повышает способность защитных устройств на узле подключения выдерживать низкое напряжение. Кроме того, схема подключения позволяет разделить сторону сети и сторону генератора, что делает возможным изоляцию неисправностей. Однако у синхронных генераторов тоже есть недостатки. Во-первых, они имеют большие размеры, сложную конструкцию, а стоимость их установки и обслуживания высока. Кроме того, их мощность сильно зависит от скорости ветра, что может приводить к колебаниям в электросети ； Преимуществом асинхронных генераторов является простая конструкция, что облегчает их установку и техническое обслуживание. Однако у них относительно низкая способность к работе при низком напряжении, к тому же в процессе выработки электроэнергии возникает большое количество гармоник, что влияет на качество электроэнергии. В настоящее время для производства электроэнергии с использованием ветра в основном используются асинхронные генераторы. Однако по мере увеличения потребностей энергетической отрасли в мощности установок и повышения требований к качеству электроэнергии, предполагается, что в ближайшем будущем их заменят синхронные генераторы, обладающие возможностью преобразования мощности. Как и другие источники возобновляемой энергии, ветроэнергетика обладает такими преимуществами, как обилие ресурсов, экологичность и энергоэффективность, а также гибкость в установке и эксплуатации. Однако существуют и недостатки, которые нельзя игнорировать. Основными из них являются нестабильность и невозможность контроля за процессом выработки энергии из-за сильного влияния условий окружающей среды на скорость ветра. (1) Нестабильность: мощность ветрогенератора зависит от скорости ветра, и поскольку скорость ветра постоянно меняется, прогнозировать её сложно, в связи с чем генерация электроэнергии от ветра обладает высокой степенью нестабильности. (2) Неконтролируемость: ветрогенераторы производят электроэнергию за счёт движения ветра, который приводит в действие генератор. Однако ветер не поддаётся контролю, к тому же энергию ветра невозможно хранить в больших количествах. Поэтому процесс производства электроэнергии от ветра является неконтролируемым. Фотоэлектрическое производство энергии – это то, что обычно называют производством энергии из солнечного света. Солнечная энергия, как и энергия ветра, относится к возобновляемым ресурсам, не вредящим окружающей среде и имеющим огромные запасы. В процессе фотоэлектрического производства энергии используется фотоэлектрический эффект полупроводниковых материалов, то есть солнечных элементов, для преобразования солнечной энергии в электрическую. Принцип действия заключается в том, что когда свет падает на полупроводниковый материал, он возбуждает электроны и дыры в его структуре. Под действием внутреннего электрического поля они перемещаются к полюсам элемента, что приводит к возникновению электрического тока и, соответственно, к производству электроэнергии. В настоящее время наиболее широко используемыми полупроводниковыми материалами являются монокристаллический кремний, поликристаллический кремний и аморфный кремний; иногда также применяются полупроводниковые соединения, такие как фосфид индия и арсенид галлия. В практическом применении несколько солнечных элементов собираются в фотоэлектрические модули. При падении света на эти модули генерируется высоковольтный постоянный ток. Этот высоковольтный постоянный ток преобразуется инвертором в синусоидальный переменный ток одной частоты и фазы с током в сети, после чего он подается в сеть. Фотовольтаическая генерация электроэнергии также признана и принята странами всего мира. У нее есть ряд уникальных преимуществ: минимальные ограничения по местоположению, простота оборудования, низкая стоимость, удобство монтажа, высокий уровень надежности и простота последующего обслуживания. Особенно в настоящее время, когда стоимость оборудования для производства солнечной энергии постоянно снижается, производство солнечной энергии достигло беспрецедентного развития. Согласно статистике Европейской ассоциации производителей фотовольтаических устройств, уже в 2010 году мировая мощность фотовольтаических установок достигла 39,7 ГВт. В 2011 году этот показатель снова вырос — на 67%, что явно свидетельствует о большом интересе к использованию фотовольтаической энергетики во всем мире, а также о значительном рыночном потенциале этой отрасли. Мы можем быть уверены, что с дальнейшим развитием технологий солнечная фотоэлектрическая энергетика неизбежно получит широкое распространение как для промышленных нужд, так и для бытового использования. Топливный элемент — это устройство для производства электроэнергии, способное преобразовывать химическую энергию непосредственно в электрическую. Принцип его работы схож с принципом обычных батарей. Это эффективный и экологичный способ производства электроэнергии; химическая энергия здесь поступает в основном из водородсодержащего топлива. Технология производства электроэнергии с помощью топливных элементов в последние годы достигла значительного прогресса и развития благодаря совместным усилиям различных отраслей. В зависимости от вида электролита, топливные элементы обладают множеством преимуществ с точки зрения эффективности производства электроэнергии, удобства использования и безопасности. Их основные особенности следующие: (1) широкий спектр источников энергии: в качестве источника энергии для топливных элементов могут использоваться традиционные топлива, такие как нефть, уголь, природный газ – возможности довольно разнообразны ； (2) Высокий коэффициент преобразования: Коэффициент выработки электроэнергии в топливных элементах значительно выше, чем у других способов производства электроэнергии — он может достигать 80–95%. Это самый высокий показатель среди методов децентрализованной генерации. При этом такой высокий уровень эффективности не меняется в зависимости от нагрузки, что обеспечивает высокую степень контроля ； (3) Низкий уровень загрязнения: в процессе выработки электроэнергии топливные элементы не выбрасывают в окружающую среду загрязняющих веществ, что обеспечивает высокий уровень чистоты окружающей среды. Кроме того, они практически не производят шума ； (4) Простота строительства и обслуживания: создание топливных элементов не зависит от условий окружающей среды, а их расширение происходит легко. Кроме того, топливные элементы имеют модульную структуру, поэтому их можно использовать как в дистрибутированной, так и в интегрированной конфигурации; их легко устанавливать, и они занимают небольшое пространство. Миниатюрные газотурбинные двигатели. Под «миниатюрными» в контексте миниатюрных газотурбинных двигателей имеется в виду их мощность – она составляет всего несколько десятков–сотен киловатт. Источником топлива для таких двигателей, как и для топливных элементов, являются традиционные виды топлива, такие как природный газ, бензин, дизельное топливо и т. д. Структура микрогазотурбины включает центробежный компрессор, центростремительную турбину, камеру сгорания, рекуператор, высокоскоростной инверторный генератор и электронное управляющее устройство. Высокотемпературные газы, образующиеся в результате сгорания топлива, поступают в центробежные турбинные устройства, которые приводят в движение генераторы для производства электроэнергии. Получаемый высокочастотный переменный ток после фильтрации и инвертирования может быть подключен к электросети. Миниатюрные газовые турбины имеют небольшие размеры, высокую надежность и экологичны; кроме того, их эффективность выше, чем у существующего оборудования для производства электроэнергии. При совместном производстве электроэнергии и тепла эта эффективность может достигать 75%. На сегодняшнем этапе технология производства электроэнергии с помощью миниатюрных газотурбин уже достаточно развита и находит широкое применение; она обладает высокой коммерческой конкурентоспособностью. Выработка электроэнергии из биомассы. В технологии выработки электроэнергии из биомассы сначала биомасса преобразуется в горючие материалы (например, спирт, топливо и т. д.), а затем они сжигаются для приведения в движение генератора, который производит электроэнергию. Хотя этот способ производства электроэнергии в нашей стране пока ещё не используется в масштабах промышленного производства, за рубежом он уже достиг уровня массового применения. Мощность каждой такой установки составляет сотни мегаватт. Кроме того, зола, образующаяся в процессе производства электроэнергии, может быть повторно использована. Все показатели выбросов соответствуют установленным нормам, что позволяет эффективно сокращать выбросы углекислого газа. Таким образом обеспечивается циклическое использование ресурсов, а также защита окружающей среды. К особенностям децентрализованных источников энергии на основе биомассы относятся следующие: (1) возобновляемость: биомасса обычно получается из соломы, рисовой слюды и древесной стружки; это является возобновляемым источником энергии ； (2) Низкий уровень загрязнения: зола, образующаяся при производстве электроэнергии из биомассы, в основном может быть снова использована; к тому же она может разлагаться в окружающей среде. Кроме того, количество выделяемых загрязняющих газов также минимально ； (3) Универсальность: регионы, где можно использовать биомассу для производства электроэнергии, встречаются крайне часто. Особенно много отходов в виде соломы имеется в сельских районах и на сельских хозяйствах; именно там и являются основными местами использования биомассы для выработки электроэнергии.