© Министерство природных ресурсов Канады 2001 – 2006. Учебный курс: анализ проектов с использованием чистой энергии Анализ проектов с использованием фотоэлектричества. - презентация

1 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Учебный курс: анализ проектов с использованием чистой энергии Анализ проектов с использованием фотоэлектричества Фото: CANMET Energy Technology Centre -Varennes Фотоэлектрические батареи в Национальной исследовательской лаборатории, Квебек, Канада

2 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Цели Проанализировать основные аспекты использования фотоэлектрических систем Проанализировать основные аспекты использования фотоэлектрических систем Проиллюстрировать ключевые принципы анализа проектов с использованием фотоэлектричества (ФЭ) Проиллюстрировать ключевые принципы анализа проектов с использованием фотоэлектричества (ФЭ) Представить модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием ФЭ Представить модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием ФЭ

3 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Что обеспечивают ФЭ системы? Электроэнергию (переменный ток/ постоянный ток) Электроэнергию (переменный ток/ постоянный ток) Подачу воды Подачу воды …а также… Надежность Простоту Универсальность Престижный имидж Бесшумную работу Домашняя солнечная осветительная система, Западная Бенгалия, Индия Фото: Harin Ullal (NREL PIX)

4 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Компоненты ФЭ системы Модули Модули Накопители: аккумуляторы, бак Накопители: аккумуляторы, бак Блок регулирования мощности Блок регулирования мощности Инвертор Контролер заряда Выпрямитель Преобразователь постоянного тока в постоянный Другие генераторы: дизель/бензин, ветровая турбина Другие генераторы: дизель/бензин, ветровая турбина Насос Насос Источник: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds. Фотоэлемент Модуль Батарея

5 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Фотоэлектрическая система, подключённая к электросети Подключение ФЭ Подключение ФЭ Распределенное Централизованное Тип электросети Тип электросети Центральная Изолированная Не всегда рентабельна без субсидий Не всегда рентабельна без субсидий Источник: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds. Централизованная фотоэлектрическая станция Счетчик Распределенное генерирование Счетчик Электросеть

6 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Автономная фотоэлектрическая система Конфигурация Конфигурация Автономная Смешанного типа Часто экономически очень выгодно Часто экономически очень выгодно Лучше всего малые нагрузки (< 10 кВт p ) Более низкие капитальные затраты, чем при подключении к сети Более низкие затраты на эксплуатацию и ТО, чем у генераторных установок и первичных батарей Источник: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds. Фотоэлектрическая батарея Генераторная установка ТВ-радио передатчик Аккумулятор Блок регулирования мощности

7 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Водонасосные системы Специальный класс автономных систем Специальный класс автономных систем Часто экономически выгодно Часто экономически выгодно Подача воды для животноводства Подача воды в сельской местности Коммунально-бытовое водоснабжение Источник: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds. Фотоэлектрическая батарея Блок регулирования мощности Насос

8 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Ресурс солнечного света 1 Вт p ФЭ= от 800 до Втч в год 1 Вт p ФЭ= от 800 до Втч в год Широта Облачность Ресурс солнечного света зимой является критично важным для автономных систем Ресурс солнечного света зимой является критично важным для автономных систем Больший угол наклона (широта +15º) Гибридные системы Ежегодное количество солнечного света является критично важным для систем, подключенных к электросети Ежегодное количество солнечного света является критично важным для систем, подключенных к электросети Датчики при большом направленном излучении Фото: Environment Canada

9 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Соотношение солнечная энергия/ нагрузка Сезонное соотношение Сезонное соотношение Ирригация Коттеджные системы Дневное соотношение Дневное соотношение Положительное, нулевое и отрицательное Источник: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds. Фото: Sandia Nat. Lab. (NREL PIX) Фото: BP Solarex (NREL PIX) Отрицательное Положительное Нулевое

10 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Дом, подключенный к электросети, 1 кВт (38ºN, Калифорния) Электроэнергия = 1,6 МВтч/год Стоимость = 0,35$/кВтч Стоимость в электросети = 0,08$/кВтч Примеры затрат на ФЭ систему Гибридная телекоммуникационная автономная система, 2,5 кВт (50ºS, Аргентина) Электроэнергия = 5 МВтч/год, (ФЭ=50%) Стоимость = 2,70$/кВтч Стоимость ген.установки /аккумулятора = 4,00$/кВт

11 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Основные аспекты использования ФЭ систем Расстояние до сети Расстояние до сети Затраты на поездку до участка Затраты на поездку до участка Затраты на эксплуат. и ТО Затраты на эксплуат. и ТО Надежность по сравнению с затратами Надежность по сравнению с затратами Ожидания людей Ожидания людей Социальные аспекты Социальные аспекты Нематериальные ценности Нематериальные ценности Имидж Экологические преимущества Меньше шума и визуального загрязнения Универсальность и простота Фото: Vadim Belotserkovsky Ретрансляционная станция на вершине горы, Север Британской Колумбии, Канада

12 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Тибет, Ботсвана, Свазиленд и Кения Солнечный свет и домашние ФЭ системы Стоимость подключения к центральной электросети непомерно высокая Стоимость подключения к центральной электросети непомерно высокая Малые нагрузки Малые нагрузки Местное обслуживание Местное обслуживание Простота Простота Надежность Надежность Фото: Simon Tsuo (NREL PIX) Фото: Vadim Belotserkovsky Фото: Frank Van Der Vleuten (Renewable Energy World) Фото: Energy Research Center of the Netherlands Фото: Energy Research Center of the Netherlands Учебный рисунок на батике Домашняя солнечная система Дом для персонала медицинской клиники

13 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Финляндия и Канада Удаленные коттеджи и дома Состоит из модулей Состоит из модулей Простота Простота Меньше шума Меньше шума Отсутствие линий электропередачи Отсутствие линий электропередачи Коттедж: сезонная нагрузка Коттедж: сезонная нагрузка Круглогодично: гибридные системы Круглогодично: гибридные системы Фото: Fortum NAPS (Photovoltaics in Cold Climates)Фото: Vadim Belotserkovsky КоттеджДом Гибридная система

14 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Марокко и Бразилия Гибридные энергосистемы для сельскохозяйственных районов Стоимость подключения к электросети непомерно высокая Стоимость подключения к электросети непомерно высокая Высокая стоимость дизельного топлива и обслуживания генераторной установки Высокая стоимость дизельного топлива и обслуживания генераторной установки Социальные аспекты Социальные аспекты Ожидания Управляемый спрос Социальный аспект Фото: Roger Taylor (NREL PIX) Фото: BP Solarex (NREL PIX) Деревня Сельский колледж

15 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Антарктика и Канада Промышленная система: телекоммуникационная и система мониторинга Очень удаленные районы… Очень удаленные районы… Затраты на эксплуатацию и ТО Дополнительно генераторная установка и ФЭ …и даже участки около электросети… …и даже участки около электросети… Стоимость трансформатора Можно переместить Более надежный источник, чем электросеть Фото: Soltek Solar Energy Фото: Northern Power Systems (NREL PIX) Система сейсмического мониторинга Система мониторинга попутного газа

16 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Швейцария и Япония Здания с ФЭ, подключенные к электросети Не всегда экономически выгодны без субсидий Не всегда экономически выгодны без субсидий Оправдывают себя из-за: Оправдывают себя из-за: Имиджа Экологических преимуществ Являются стимулом рынка Долгосрочные обязательства производителей, правительств и уменьшение затрат коммунальных служб Долгосрочные обязательства производителей, правительств и уменьшение затрат коммунальных служб Фото: Atlantis Solar Systeme AG ФЭ, интегрированные в остекление офисного здания Фото : Solar Design Associates (IEA PVPS) Система солнечных батарей на крыше

17 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Примеры: Индия и США Водонасосные ФЭ системы Экономически выгодны, если не подключены к электросети Экономически выгодны, если не подключены к электросети Соотношение нагрузки Соотношение нагрузки Хранение в цистерне Сезонное колебание нагрузки Улучшенное качество воды Улучшенное качество воды Удобство Удобство Надежность Надежность Простота Простота Фото: Harin Ullal, Central Electronics Ltd. (NREL PIX) Фото: Jerry Anderson, Northwest Rural Public Power District (NREL PIX) Вода для бытовых нужд Система подачи воды для скота

18 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Модуль программного обеспечения RETScreen ® для расчета проектов с использованием ФЭ Анализ производства энергии во всем мире, затрат за срок службы и уменьшения выбросов парниковых газов Анализ производства энергии во всем мире, затрат за срок службы и уменьшения выбросов парниковых газов При подключении к электросети (центральной и изолированной) Автономные (ФЭ-батарея или ФЭ-генераторная установка- батарея) Водонасосные системы В программу RETScreen ® необходимо ввести только 12 пунктов данных по сравнению с пунктами в математических моделях В программу RETScreen ® необходимо ввести только 12 пунктов данных по сравнению с пунктами в математических моделях ПО в настоящее время не учитывает: ПО в настоящее время не учитывает: Системы с концентраторами Расчеты вероятности потери нагрузки

19 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – См. электронный учебник Анализ проектов с использованием чистой энергии: Инженерные расчеты RETScreen ® и примеры Глава: Анализ проектов с использованием фотоэлектричества Рассчитать солнечное излучение, попадающее на плоскость ФЭ батареи Рассчитать потери инвертора Рассчитать недостаток абсорбции в сети Рассчитать потребление, обеспечиваемое генераторной установкой (только для гибридных систем) Рассчитать количество производимой энергии Рассчитать энергию, вырабатываемую ФЭ батареей Установка, подключенная к электросети Умножить на среднюю эффективность насоса/системы Преобразовать в гидравлическую энергию Водонасосная установка Рассчитать потребление, обеспечиваемое ФЭ батареей Рассчитать потребление, обеспечиваемое аккумуляторной батареей Установка, не подключенная к электросети Расчет тепловой энергии фотоэлектричества в программном модуле RETScreen ®

20 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Пример из модуля RETScreen ® для расчета проектов с использованием фотоэлектричества Гибридная система в Аргентине, включающая ФЭ/генераторную установку/аккумулятор; ПО RETScreen сравнивается с программой математического моделирования HOMER Гибридная система в Аргентине, включающая ФЭ/генераторную установку/аккумулятор; ПО RETScreen сравнивается с программой математического моделирования HOMER Нагрузка 500 Вт AC 1 кВт p батарея, 60 кВт аккумулятор, 7,5 кВт генераторная установка, 1 кВт инвертор Сравнение расчета кол-ва потребления топлива ген.установкой с помощью ПО RETScreen и HOMER Сравнение расчета кол-ва энергии, производимой ФЭ, с помощью ПО RETScreen и HOMER Месяцы Мощность ФЭ, КВтч Потребление генераторной батареи

21 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Выводы ФЭ для производства электроэнергии при подключении к электросети и без подключения, для водонасосных систем ФЭ для производства электроэнергии при подключении к электросети и без подключения, для водонасосных систем Ресурс солнечного излучения достаточно велик во всех уголках планеты Ресурс солнечного излучения достаточно велик во всех уголках планеты ФЭ системы можно установить в любом климате Высокие капитальные вложения Высокие капитальные вложения Экономически выгодно без подключения к электросети При подключении к электросети необходимы субсидии ПО RETScreen ® проводит ежегодный анализ и ежемесячный расчет ресурсов с точностью, сравнимой с математическими моделями ПО RETScreen ® проводит ежегодный анализ и ежемесячный расчет ресурсов с точностью, сравнимой с математическими моделями ПО RETScreen ® может значительно сэкономить затраты на проведение предварительного технико-экономического обоснования проекта ПО RETScreen ® может значительно сэкономить затраты на проведение предварительного технико-экономического обоснования проекта

22 © Министерство природных ресурсов Канады 2001 – Вопросы? Модуль программного обеспечения RETScreen ® для анализа проектов с использованием фотоэлектричества Учебный курс RETScreen ® : анализ проектов с использованием чистой энергии Более подробную информацию вы можете узнать на Интернет-сайте RETScreen: