Система керування комбінованою термофотоенергетичною системою

Abstract

Протягом останніх років розробка та впровадження енергозберігаючих рішень залишається актуальним і невід’ємним завданням для реалізації шляху зменшення викидів вуглецю та зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. Використання комбінованих фотоелектричних/теплових систем обмежується їх високою ціною, пов'язаною головним чином зі складністю їх систем керування, навіть беручи до уваги наявність державних програм фінансової підтримки використання альтернативної енергії. Новизна пропонованої роботи полягає в розробці математичної моделі та аналітичному дослідженні системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою для дослідження роботи керуючих і логічних елементів та їх реакції на перехідні та аварійні режими під час роботи таких систем. Метою роботи є проведення експлуатаційного аналізу, аналітичних та оптимізаційних досліджень системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою для забезпечення надійної роботи в перехідних та аварійних режимах та значного спрощення проєктування такої системи. В роботі застосовані методи математичного моделювання та використання спеціалізованого програмного забезпечення. За результатами роботи було розроблено математичну модель системи керування комбінованою фотоелектричною/тепловою системою, яка працює зі змінним набором керуючих та логічних елементів. Запропоновано структурне рішення системи керування для подальшого впровадження та натурних випробувань. Розроблено критерії реагування системи керування на перехідні та аварійні режими роботи комбінованої фотоелектричної/теплової системи. Практична цінність. Встановлено допустимі та критичні значення ряду параметрів, що характеризують роботу комбінованої фотоелектричної/теплової системи в нормальному режимі та визначено відхилення від яких свідчать про наявність аварійної ситуації. Запропоновані алгоритми системи керування дозволять підвищити надійність комбінованої фотоелектричної/теплової системи та знизити ризик виникнення аварійних ситуацій під час натурних випробувань та подальшої експлуатації.

During the last years the design and implementation of energy-saving solutions remains a relevant and integral task for implementation the route of decreasing carbon emissions and reduce the negative impact on the environment. Using combined photovoltaic/thermal systems is limited by their high price connected mainly with the complexity of their control systems, even taking into account availability of government programs for financial support for the use of alternative energy. The novelty of the proposed work consists in the development of a mathematical model and the analytical study of the control system of combined photovoltaic/thermal system for research the operation of control and logic elements and their response to transient and emergency modes during such systems operation. Aim of the work - operational analysis, analytical and optimization studies of the control system of the combined photovoltaic/thermal system to ensure reliable operation in transient and emergency modes and significantly simplify the design of such a system. In this article was implemented mathematical modeling methods and using specialized software. As a result of the work the mathematical model of the control system of combined photovoltaic/thermal system which operates with variable set of control and logic elements was developed. A structural solution of the control system is proposed for further implementation and field testing. The response criteria of the control system to transient and emergency operation modes of the combined photovoltaic/thermal system have been developed. Practical value. It was established the permissible and critical values of a number of parameters characterizing the operation of combined photovoltaic/thermal system in normal mode and deviations from which indicate the presence of an emergency situation are determined. The proposed algorithms of the control system will make it possible to increase the reliability of combined photovoltaic/thermal system and reduce the risk of emergency situations during field tests and further operation.