Как выбрать генератор электростанцию


Как выбрать электрогенератор (2018) | Электрогенераторы | Блог

Электричество настолько плотно вошло в нашу жизнь, что мы пользуемся им, практически его не замечая. Степень нашей зависимости от электричества становится заметна, только когда его нет. И тут-то выясняется, что жить без электричества еще можно, а вот жить комфортно – уже нет. В городах отключения электричества редки и кратковременны, поэтому почувствовать все прелести жизни в доиндустриальной эпохе не получится. А вот за городом без электрогенератора порой не обойтись:

- Для строительных работах на участках без электричества приобретение генератора будет намного выгоднее, чем покупка комплекта аккумуляторного инструмента.

- Электрогенератор поможет с ремонтом автомобиля, если в гараже нет электричества.

- Электрогенератор позволит обеспечить привычный уровень комфорта при выезде не природу или на дачу в «глухом углу» без электричества.

- И наконец, электрогенератор может буквально спасти владельца загородного дома от замерзания системы отопления в зимнее время при продолжительном отключении электричества. Да и летом не помешает – насос-то в скважине тоже от электричества работает.

Последний довод на сегодняшний день является самой распространенной причиной покупки электрогенератора. Именно развитие частного домостроения вызвало настоящий бум на рынке электрогенераторов, приведший к сегодняшнему их изобилию. И это неудивительно: потребности у всех покупателей генераторов разные: кто-то хочет запитать от генератора только печку, кто-то – добавить еще насос и холодильник, кому-то генератор нужен для работы включения мощного электроинструмента. Генераторы во всех этих случаях потребуются разные, и внимание следует обратить не только на мощность, но и на остальные характеристики.

Характеристики электрогенераторов

Выходная мощность определяет и возможности генератора (сколько он «потянет» электротехники), и его вес, и его цену.

Но какая мощность нужна? Консультант в магазине, скорее всего, посоветует просуммировать мощность всех используемых дома приборов и обязательно напомнит о пусковом коэффициенте реактивных потребителей электроэнергии. Дело в том, что все электроприборы делятся на два вида - активных и реактивных потребителей. У активных потребителей вся электроэнергия преобразуется в тепло - это электронагреватели, утюги, лампы накаливания, электрочайники и т.д. Потребляемая мощность активных потребителей постоянна. А реактивные потребители часть энергии расходуется на создание электромагнитного поля и в момент включения они непродолжительное время потребляют мощность, значительно превышающую номинальную. Реактивными потребителями являются электроприборы, содержащие двигатели, трансформаторы, электромагниты и т.д - холодильники, стиральные машины, пылесосы и пр. Поскольку четких закономерностей – какой прибор какой пусковой ток потребляет – нет, то при подсчете необходимой мощности часто используются таблицы наподобие этой:

И если взять для примера какой-нибудь частный дом с электроводонагревателем на 1,5 кВт, со скважинным насосом на 750 Вт, холодильником на 120 Вт и двумя циркуляционными насосами по 100 Вт, то уже по этим приборам необходимая мощность получится 1500+750*7+120*3+200*4=7910 Вт. Потом консультант еще посоветует добавить пару киловатт на телевизор, компьютер и «что, вы даже свет включать не будете?» и вот покупатель везет домой 10-киловаттного «монстра». В то время как из перечисленных электроприборов непрерывно работают только циркуляционные насосы, потребляя свои 200 Вт, а продолжительная нагрузка будет составлять максимум 2-3 кВт. Поговорка «запас карман не тянет» к электрогенераторам не подходит – продолжительная работа с нагрузкой, не превышающей 30% номинала, для них вредна - при таком режиме быстро нарастает нагар на свечах и в выпускном тракте. Кроме того, расход топлива генераторов (особенно неинверторного типа) зависит от нагрузки нелинейно – расход на 20% нагрузке будет всего в 1,5-2 раза меньше, чем при полной нагрузке.

Поэтому оптимальный метод подбора мощности заключается в том, чтобы определить, какой из реактивных потребителей имеет максимальную пиковую мощность, затем сложить её с мощностью постоянно работающих активных нагрузок. При определении потребителя с максимальной пиковой мощностью, следует уточнить его пусковой коэффициент в руководстве по эксплуатации (если он там есть) – приведенное в таблице значение может сильно отличаться от реального для конкретной модели.

Так, в вышеприведенном примере максимальную мощность потребляет во время пуска погружной насос с 750*7=5250 Вт пиковой мощности. Если принять, что этим насосом является Grundfos SP 1A-28, то согласно руководству, его множитель пускового тока составляет не 7, а всего 3,6. Таким образом, пиковая мощность насоса будет 750*3,6=2700 Вт. Максимальная возможная активная нагрузка в момент включения насоса будет равна 1820 Вт (электронагреватель + холодильник + два насоса). Добавив 2700, получаем 4520 Вт.

Причем полученное значение мощности потребуется только для пуска насоса, постоянная нагрузка на генератор будет меньше, поэтому подбираем генератор не с номинальной, а с максимальной выходной мощностью, соответствующей полученному числу. Максимальная выходная мощность – это мощность, которую генератор способен кратковременно выдать без вреда для себя. В данном случае именно это и надо.

Так что генератор с номинальной мощностью в 4 кВт и максимальной – в 4,5 кВт для приведенного примера вполне подойдет, и будет стоить в 5-10 раз дешевле ранее «подобранного» 10-киловаттного.

Единственная особенность, которую следует учесть при таком способе подбора мощности генератора, это то, что потребители к нему следует подключать постепенно. Ни в коем случае нельзя подключать генератор к сети электропитания дома с включенными электроприборами так, что они получат питание одновременно – это может привести к выходу генератора из строя, особенно, если у него нет защиты от перегрузок.

Вид генератора.

Асинхронный генератор имеет максимально простую конструкцию, его ротор не содержит обмоток (только постоянные магниты), щеточный узел отсутствует. Такой генератор проще в обслуживании, дешевле, легче, меньше подвержен действию пыли и влаги. Еще одно немаловажное достоинство асинхронного генератора заключается в том, что он не боится высоких токов – вплоть до короткого замыкания. Это позволяет использовать генератор для подключения сварочных аппаратов.

Главный недостаток асинхронного генератора – параметры генерируемого им напряжения зависят от нагрузки. Поэтому асинхронные генераторы не рекомендуется использовать для снабжения электроэнергией потребителей, требовательных к её качеству (стабильности частоты и напряжения, формы синусоиды сигнала) – газовых котлов, холодильников, ИБП, циркуляционных и скважинных насосов. Зато невосприимчивость к высоким токам позволяет подключать к асинхронному генератору мощный строительный инструмент, часто работающий с перегрузками.

Синхронный генератор имеет обмотку возбуждения на роторе, запитываемую через щеточный узел. Частота переменного напряжения на выходе синхронного генератора зависит только от частоты вращения ротора и остается постоянной при изменении нагрузки. Это позволяет использовать синхронный генератор для подключения бытовой техники, требовательной к качеству электропитания.

Недостатком синхронного генератора является то, что для поддержания частоты напряжения, двигатель должен вращаться с постоянной скоростью независимо от снимаемой с генератора мощности. Это сильно снижает КПД генератора при падении нагрузки. Для стабильной производительной работы синхронный генератор должен быть постоянно нагружен на 50-80% номинала.

Инверторный генератор может иметь в основе как асинхронный, так и синхронный генератор. Но в отличие от «чистых» синхронных и асинхронных, в инверторном генераторе выходное напряжение сначала выпрямляется, затем преобразуется в переменное с помощью электронной схемы – инвертора.

Это позволяет добиться высокой стабильности частоты и напряжения электропитания без поддержания постоянных оборотов двигателя. Инверторные генераторы допускают работу с малой нагрузкой (расход при этом у них будет намного меньше, чем у синхронных). Однако при номинальной нагрузке КПД инверторных генераторов ниже, чем синхронных.

Часто можно услышать утверждение, что только инверторные генераторы способны обеспечить идеальную форму выходного сигнала при любых условиях работы. И что поэтому газовый котел можно запитать только от инверторного генератора. Это не всегда верно – да, инверторный генератор лучше чем любой другой выдерживает частоту и напряжение при изменениях нагрузки.

Но вот форма сигнала (синусоида) на недорогих инверторных преобразователях изначально далека от идеала. В целях снижения цены сглаживающий фильтр на выходе генератора производитель не ставит, и к потребителю вместо синусоиды идет «лесенка».

Вред такого сигнала неоднозначен – большинство бытовой техники разницы «не заметит», но некоторые электронные приборы (измерительные приборы, газовые котлы, аудио- и видеотехника) могут начать сбоить или вообще откажутся работать.

Хороший инверторный генератор, обеспечивающий «чистую» синусоиду выходного напряжения, будет стоить намного дороже синхронного.

Так что котел можно запитывать не только от инверторного генератора – синхронный генератор скорее даст «чистую» синусоиду, чем дешевый инверторный. И вообще, большинство проблем при подключении котла к генератору возникает не из-за формы сигнала, а из-за незаземленной нейтрали генератора, приводящей к отсутствию «нулевого» провода питания. Для правильной работы схем контроля пламени газовых котлов, на одном проводе питания должна быть фаза 220В, а на другом – 0. Чтобы получить такое питание от однофазного генератора (у которого на каждом из двух выходов по фазе), достаточно заземлить один выходной провод (любой).

Стабилизация напряжения применяется для поддержания параметров электропитания при изменении нагрузки.

Большинство современных синхронных генераторов снабжено AVR – автоматическим регулятором напряжения. Электронная схема AVR контролирует выходное напряжение, и, при его изменении, увеличивает или уменьшает ток обмотки возбуждения. Это позволяет поддерживать выходное напряжение в пределах 220+5% при любых нагрузках.

Асинхронные генераторы стабилизируются с помощью шунтирующих и компаундирующих конденсаторов, помогающих поддержать напряжение при кратковременных его перепадах. Но с сильными и продолжительными перепадами такой стабилизатор не справляется.

Инверторные генераторы в стабилизаторе напряжения не нуждаются – оно и так будет стабильным при любой нагрузке.

Напряжение. Генераторы могут быть как однофазными – для подключения бытовой техники на 220В (230В), так и трехфазными – для подключения более мощной техники на 380В (400В). К трехфазному генератору можно подключить однофазный электроприбор (на нем, как правило, есть отдельные розетки 220В), наоборот – нельзя. Трехфазные генераторы предоставляют больше возможностей, но и стоят дороже.

Многие генераторы также имеют дополнительный выход 12В постоянного тока – такие модели можно использовать для подзарядки автомобильного аккумулятора.

Цикл двигателя. Двухтактные двигатели легче и дешевле четырехтактных, но для заправки большинства из них требуется готовить топливную смесь (добавлять в топливо определенное количество масла). Кроме того, двухтактные двигатели имеют значительно меньший моторесурс – 500-700 часов.

Для резервного генератора, включающегося несколько раз в год, это не критично, но, если генератор приобретается для постоянной работы, лучше выбирать среди четырехтактных. Кроме на порядок большего моторесурса, четырехтактные двигатели отличаются экономичностью и меньшим уровнем шума.

Запуск. Большинство генераторов оборудовано веревочным стартером для ручного пуска двигателя. Наличие электростартера (электрического пуска) может заметно облегчить работу с генератором, но имейте в виду, что электростартер заметно увеличивает цену и вес генератора. Если генератор приобретается для эпизодического использования, то лучше остановиться на модели с ручным пуском – за месяцы простоя аккумулятор, скорее всего, разрядится, и пускать генератор все равно придется вручную.

Электрический пуск аварийных генераторов действительно необходим только в том случае, если предполагается пуск генератора при пропадании сетевого электропитания – установка АВР (автомата пуска резерва) позволит таким генераторам запускаться автоматически. Некоторые генераторы уже снабжены автоматическим пуском.

Вид топлива. Для большинства задач бензиновые генераторы предпочтительнее в силу невысокой цены и небольшого веса. Но если запускать генератор планируется часто и подолгу, то цена топлива становится немаловажным критерием – в этом случае имеет смысл обратить вимание на гибридные газобензиновые генераторы – хоть они и дороже бензиновых, но эта разница быстро окупится за счет меньшей цены газа.

Дизельные двигатели экономичнее бензиновых и имеют больший ресурс. Но весят они намного больше, поэтому дизельным двигателем обычно комплектуются мощные генераторы, предназначенные для продолжительной работы на одном месте.

Варианты выбора генераторов

[url="https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9d22a16404e77/elektrogeneratory/?p=1&i=6&mode=list&stock=2&order=1&f=e6f7&f=0.6-1.5]Инверторный генератор небольшой мощности позволит не чувствовать себя оторванным от цивилизации во время выездов за город – с его помощью можно организовать освещение, подзарядить ноутбук или аккумулятор автомобиля.

Для аварийного питания самой необходимой электротехники будет достаточно недорогого [url="https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9d22a16404e77/elektrogeneratory/?p=1&i=6&mode=list&stock=2&order=1&f=35pu&f=2.01-4]синхронного генератора мощностью 2-4 кВт – этого хватит, чтобы «поддержать на плаву» отопление и водоснабжение частного дома при отключении электроэнергии.

Если вам нужен генератор, чтобы обеспечить питанием электроинструмент на площадках без подведенного электричества, выбирайте среди [url="https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9d22a16404e77/elektrogeneratory/?p=1&i=6&mode=list&stock=2&order=1&f=35pu&f=4.01-6]моделей мощностью 4-6 кВт. Этого хватит, чтобы обеспечить пуск большинства видов ручного электроинструмента.

[url="https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9d22a16404e77/elektrogeneratory/?p=1&i=6&mode=list&stock=2&order=1&f=35pu&f=7-10]Генератор мощностью в 7-10 кВт способен полностью обеспечить электричеством большой частный дом.

[url="https://www.dns-shop.ru/catalog/17a9d22a16404e77/elektrogeneratory/?p=1&i=6&mode=list&stock=2&order=1&f=efmd]Гибридные газо-бензиновые генераторы позволяют в разы снизить цену киловатт-часа – при частом использовании генератора это дает значительную экономию.

Различные типы электростанций

Электроэнергия - это источник жизненной силы современного мира. Все, от часов до автомобилей, теперь работает на электричестве.

Чтобы выразить нашу зависимость от электричества в цифрах, мы видим, что в 2008 году потребление электроэнергии в США составляло 2 989 ТВтч (тера ватт-часов). Перенесемся в 2019 год и видим, что он увеличился до 3971 ТВтч . ТВтч, равное 1000000000 кВтч.

СВЯЗАННЫЙ: КАК РАБОТАЕТ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ?

Просто поразительно видеть, насколько мы сейчас зависим от электричества в нашей повседневной жизни.Но откуда взялась вся эта сила?

Ответ - электростанции. Они производят электричество для использования во всем мире.

В мире существуют различные типы электростанций, которые работают вместе, чтобы удовлетворить растущую потребность в электроэнергии. Давайте узнаем подробнее, как работают эти электростанции.

Гидроэлектростанции - одни из самых эффективных и экологически чистых из всех электростанций. На гидроэлектростанции электричество получают из воды.

В частности, потенциальная энергия воды преобразуется в электрическую. Когда воду заставляют падать с высоты на турбину, она раскручивает якорь, соединенный с генератором.

Когда турбина вращается, генератор начинает вырабатывать электричество. Затем это электричество направляется на все различные подстанции для распределения электроэнергии.

Самая большая в мире гидроэлектростанция - это гидроэлектростанция под названием «Плотина Три ущелья». Плотина создает поразительную мощность 22 500 МВт .

Это достигается за счет использования генераторов 34 . Плотина настолько огромна, что после ее строительства она в одиночку замедлила вращение Земли.

Одним из преимуществ гидроэлектростанции является отсутствие отходов, образующихся при производстве энергии.

Атомные электростанции также возглавляют список электростанций, которые могут производить огромное количество энергии. Атомная электростанция работает путем преобразования ядерной энергии в электричество.

Тепло ядерного реактора используется для преобразования воды в пар. Затем сжатый пар используется для вращения турбин, подключенных к генератору.

В отличие от электростанций, работающих на угле или природном газе, атомной электростанции не нужно ничего сжигать для получения тепла. Весь процесс основан на ядерном делении.

Окатыши низкообогащенного урана загружаются на АЭС. Затем атом Урана расщепляется, создавая ядерное деление. Этот процесс высвобождает огромное количество энергии.

Преимущество атомной электростанции в том, что им не нужно ничего сжигать для получения энергии. Следовательно, выбросы углерода от атомной электростанции очень низкие.

Недостатками атомной электростанции являются ядерные отходы, которые она создает, и высокая стоимость их строительства. Ядерная энергия составляет более 10% мировых потребностей в энергии.

Самая большая атомная электростанция в мире - это электростанция Кашивадзаки-Карива, расположенная в Японии.Он способен производить 7 965 МВт энергии с использованием семи реакторов с кипящей водой.

Первые две электростанции, которые мы обсуждали, имеют низкий углеродный след. Электростанции, работающие на угле, - полная противоположность. У них большой углеродный след, но на угольные электростанции приходится почти 40% мировых потребностей в энергии.

Угольные или угольные электростанции сжигают уголь для преобразования воды в пар. Затем этот пар используется для вращения турбин, которые вырабатывают электричество с помощью генератора.

A 1000MW угольная электростанция сжигает 9000 тонн угля в сутки. Этот процесс выбрасывает в воздух очень большое количество загрязняющих веществ.

Когда мы смотрим на потребление угля для выработки электроэнергии, ни одна страна не может сравниться с Китаем. Восемь из одиннадцати мощных (более 5ГВт ) находятся в Китае.

Кроме того, Китай является крупнейшим источником выбросов CO2 в мире!

Электростанция Датанг-Туокетуо - крупнейшая в мире тепловая электростанция мощностью 6 штук.7GW . Эта угольная электростанция использует более 21 миллиона тонн угля в год для удовлетворения энергетических потребностей Китая.

Угольные электростанции относятся к категории тепловых электростанций. Дизельные электростанции и электростанции, работающие на природном газе, - это два других типа тепловых электростанций, которые обычно используются для производства электроэнергии.

С развитием производства энергии у нас теперь есть больше, чем просто тепловые, атомные и гидроэлектростанции.Их называют нетрадиционными электростанциями.

Эти электростанции способны производить чистую энергию (или зеленую энергию). Давайте узнаем, что они собой представляют!

Солнечные электростанции: Солнечные электростанции используют энергию солнца для производства электроэнергии. Солнечные панели улавливают солнечный свет с помощью фотоэлементов и преобразуют его в электричество.

Сегодня все большее число стран обращаются к солнечной энергии, чтобы компенсировать свою зависимость от ископаемого топлива.Tengger Desert Solar Park в настоящее время является крупнейшей в мире солнечной электростанцией по мощности. Он способен производить 1,547 МВт энергии.

Ветровые электростанции: Ветровые электростанции преобразуют энергию ветра в электрическую с помощью ветряных турбин. Они также очень эффективны при производстве чистой энергии.

Набор ветряных мельниц, расположенных на территории, называется ветровой фермой. Ветряная электростанция Ганьсу в Китае, год завершения которой - 2020, считается самой большой ветряной электростанцией в мире.

Геотермальная электростанция: Геотермальные электростанции похожи на паротурбинные электростанции, которые мы обсуждали ранее. Однако вместо сжигания ископаемого топлива геотермальные электростанции используют тепло ядра Земли для создания пара.

Крупнейшая геотермальная электростанция - Комплекс Гейзеров, расположенный в США. Она способна производить 1520 МВт энергии. Самым большим ограничением геотермальной энергии является то, что есть только несколько мест на земле, где ее можно установить.Кроме того, стоимость бурения и строительства установок может быть довольно высокой.

Приливная электростанция: Приливные электростанции используют приливные ограждения или приливные заграждения для использования силы приливов. Темпы внедрения приливных электростанций были низкими, так как существуют некоторые критические ограничения на внедрение приливных электростанций.

На протяжении многих лет мы наблюдаем устойчивый рост спроса на энергию во всем мире.И, двигаясь вперед, нет никаких признаков того, что эта закономерность в ближайшее время замедлится! Ежегодный рост уровней загрязнения свидетельствует о тревожных темпах потребления ископаемого топлива.

СВЯЗАННЫЙ: ЭНЕРГЕТИКА ЯДЕРНОГО СЛИЯНИЯ В 21 ВЕКЕ

Однако мы можем отказаться от источников энергии с высоким содержанием углерода, таких как ископаемое топливо, и перейти на возобновляемые источники энергии. Различные компании и страны приложили огромные усилия, чтобы воплотить это видение в жизнь.

В ближайшие годы мы можем надеяться увидеть больше электростанций, работающих на экологически чистой энергии, а не фабрик по производству CO2.

.

Выбор между централизованной резервной генераторной электростанцией среднего напряжения и децентрализованными генераторами

В моих предыдущих двух сообщениях в блоге, посвященных эталонному дизайну нашего нового центра обработки данных 107, я объяснил выбор дизайна и ключевые факторы, которые привели к высокооптимизированной распределительной сети. Этот блог будет посвящен оптимизации электростанции резервного генератора и способу их подключения к электрической архитектуре.

Поскольку генераторы составляют значительную часть затрат на инфраструктуру центра обработки данных, особенно для сегмента колокации, эта подсистема является ключевой для оптимизации.Сегодня в контексте крупных гипермасштабируемых центров обработки данных мы в основном рассматриваем и сравниваем два типа архитектур:

  • Децентрализованный резервный генератор электростанция с использованием одного генератора на трансформатор СН / НН независимо от уровня резервирования
  • Централизованная электростанция резервного генератора среднего напряжения для всей площадки с резервированием N + 1 или N + 2 генератора

Источник: Schneider Electric

Давайте теперь сравним основные факторы, чтобы решить, какой подход является наилучшим в соответствии с конкретными ограничениями и требованиями.

Оптимизация стоимости генератора

Конечно, ключевым фактором при выборе генераторов и оптимизации этой части инфраструктуры является стоимость. Следует учитывать несколько моментов:

  1. Использование одной генераторной установки на силовую передачу обязывает нас согласовывать мощность между трансформаторами и генераторами, гибкости нет.
  2. Использование централизованной генераторной установки позволяет нам выбрать размер генератора, который является наиболее рентабельным (лучшее € / Вт с точки зрения капитальных и операционных затрат) и с наилучшим сроком поставки.
  • Резервирование и количество генераторов
  1. По определению, с одним генератором на силовую передачу, величина резервирования на уровне силовой передачи диктует, что резервирование генератора должно быть одинаковым. В принципе, если распределение LV находится на 2N, вам понадобится генераторная установка также на 2N.
  2. Одним из основных преимуществ централизованной генераторной электростанции является возможность использования N + 1 или N + 2 генераторов, независимо от архитектуры нижестоящей.Это дает большую гибкость при проектировании и позволяет оптимизировать количество устанавливаемых генераторов. (Примечание. Как объясняется в нашем техническом документе 262, обычно может быть достаточно N + 1 генераторов - от 6 до 8 генераторов - но помимо этого, N + 2 потребуется для достижения высокой доступности).
  1. Когда генераторная установка размещена на каждой силовой передаче (в случае децентрализованной архитектуры электростанции), каждый раз, когда вы устанавливаете силовую передачу, вам необходимо будет установить ее генератор, рассчитанный на максимальную ожидаемую нагрузку в наихудшем сценарии .Итак, в этой архитектуре генераторы устанавливаются по мере роста инфраструктуры центра обработки данных.
  2. В случае централизованной электростанции генератора, конечно, также необходимо рассчитать размеры генераторов для наихудшего сценария. Однако можно адаптировать количество генераторов, зная реальную нагрузку существующей части ЦОД. Например, если реальное потребление нагрузки составляет 40% от ожидаемой нагрузки на существующие ИТ-помещения (например, меньшая плотность стоек), вы можете учесть эту ситуацию при расчете дополнительной запрошенной резервной мощности и, возможно, отложить инвестиции в генератор до установлен новый IT-зал.

Влияние на распределение среднего напряжения

Когда генераторы децентрализованы, и каждый из них связан с определенным трансформатором СН / НН, распределение среднего напряжения в восходящем направлении не критично для продолжительности безотказной работы нагрузки, потому что в случае отказа в распределении среднего напряжения нагрузка по-прежнему будет обеспечиваться генератор «локально».

Когда генераторы централизованы на уровне среднего напряжения, все последующее электрическое распределение становится критическим для поддержания безотказной работы нагрузки.В большинстве случаев, особенно для центров обработки данных с совместным размещением, требуется наличие отказоустойчивой системы, что делает распределение среднего напряжения более дорогим и требует более сложной системы защиты и управления средним напряжением. Очевидно, что это главный недостаток централизованной архитектуры электростанции. Для реализации этого на практике также требуются более высокие инженерные навыки. (Опять же, чтобы узнать больше об архитектуре электростанций с генератором N + 1 MV, обратитесь к официальному документу 262).

Конечно, сложность системы защиты и управления средним напряжением приведет к увеличению времени ввода в эксплуатацию на первом этапе центра обработки данных, поскольку ее необходимо внедрить для всей системы на уровне среднего напряжения.Даже если архитектуры являются масштабируемыми и модульными, чтобы сократить время ввода в эксплуатацию, на первом этапе требуется тестирование всей системы управления электростанцией. Но для будущих этапов наращивания это также означает отсутствие системы управления на уровне силовой передачи, что, по крайней мере, упростит ввод в эксплуатацию на уровне силовой передачи.

Как выбрать правильную архитектуру

Для крупных гипермасштабируемых центров обработки данных основным преимуществом централизованной генераторной установки среднего напряжения является оптимизация затрат на генераторную установку с учетом гибкости в выборе номинальной мощности и количества используемых генераторов, независимо от размера и уровня резервирования силовая передача.Это также позволяет адаптировать план роста генератора к реальным потребностям центра обработки данных. В случае неоднородной нагрузки, не полностью известной на этапе проектирования, такая гибкость может быть ключевым преимуществом.

Однако в случае однородных нагрузок с высоким уровнем энергопотребления и при уже использовании резервирования силовой передачи 4 + 1 или выше (т. Е. С распределенным резервированием или архитектурой с блочным резервированием) экономии затрат на генератор, вероятно, будет недостаточно для оправдывает использование более сложной системы, такой как централизованная резервная электростанция.

Мы хотели предложить очень гибкую архитектуру в эталонном дизайне 107, поскольку она была ориентирована на приложения для совместного размещения. По этой причине мы решили использовать централизованную резервную электростанцию ​​с распределением по замкнутому кольцу, чтобы получить отказоустойчивую систему с очень высоким уровнем надежности. Получите доступ к эталонному проекту прямо сейчас, чтобы узнать, соответствует ли он гибкой архитектуре и требованиям к стоимости для вашего объекта размещения.

.

Как работает солнечная электростанция?

Солнечная электростанция - это любой тип объекта, который преобразует солнечный свет либо напрямую, как фотоэлектрические установки, либо косвенно, как солнечные тепловые электростанции, в электричество.

Они бывают разных «вкусов», в каждом из которых используются отдельные методы, позволяющие использовать силу солнца.

В следующей статье мы кратко рассмотрим различные типы солнечных электростанций, которые используют животворный солнечный свет для производства электроэнергии.

1. Фотогальваника

Фотогальванические электростанции используют большие площади фотогальванических элементов, известных как фотоэлектрические или солнечные элементы, для прямого преобразования солнечного света в полезную электроэнергию. Эти элементы обычно изготавливаются из кремниевых сплавов и являются технологией, с которой большинство людей знакомо - скорее всего, у вас есть один на вашей крыше.

Сами панели бывают разных форм:

- Кристаллические солнечные панели - как следует из названия, эти типы панелей сделаны из кристаллического кремния.Они могут быть монокристаллическими, поли- или поликристаллическими. Как показывает практика, монокристаллические версии более эффективны ( около 15-20%, ), но дороже, чем их альтернативы (как правило, имеют эффективность 13-16%, ), но со временем прогресс сокращает разрыв между ними.

- Тонкопленочные солнечные панели. Эти типы панелей состоят из ряда пленок, которые поглощают свет в различных частях электромагнитного спектра. Как правило, они изготавливаются из аморфного кремния (aSi), теллурида кадмия (CdTe), сульфида кадмия (CdS) и диселенида меди, индия (галлия).Этот тип панелей идеально подходит для применения в качестве гибких пленок на существующих поверхностях или для интеграции в строительные материалы, такие как кровельная черепица.

Эти типы станций вырабатывают электроэнергию, которая затем, как правило, напрямую подается в национальную сеть.

ФЭ-панель в Марке, Италия. Источник: CA 'Marinello 1 / Flickr

Эти типы электростанций обычно состоят из следующих основных компонентов: -

- Солнечные панели, преобразующие солнечный свет в полезное электричество.Они, как правило, генерируют постоянный ток напряжением до 1500 В ;

- Этим предприятиям нужны инвесторы для преобразования постоянного тока в переменный ток

- У них обычно есть какая-то система мониторинга для контроля и управления заводом и;

- Они напрямую подключены к какой-либо внешней электросети.

- Если установка вырабатывает более 500 кВт и , они обычно также используют повышающие трансформаторы.

1.1 Как работает солнечная фотоэлектрическая электростанция?

Солнечные фотоэлектрические электростанции работают так же, как маленькие фотоэлектрические панели домашнего масштаба или крошечные фотоэлектрические панели на вашем калькуляторе, но на стероидах.

Большинство солнечных фотоэлектрических панелей изготавливаются из полупроводниковых материалов, обычно из кремния. Когда фотоны солнечного света попадают на полупроводниковый материал, генерируются свободные электроны, которые затем могут течь через материал, создавая постоянный электрический ток.

Это известно как фотоэффект в физике. Затем постоянный ток необходимо преобразовать в переменный ток (AC) с помощью инвертора, прежде чем его можно будет напрямую использовать или подавать в электрическую сеть.

Фотоэлектрические панели отличаются от других солнечных электростанций, поскольку они используют фотоэффект напрямую, без необходимости использования других процессов или устройств.Например, не нужен жидкий теплоноситель, такой как вода, как в солнечных тепловых установках.

Фотоэлектрические панели не концентрируют энергию, они просто преобразуют фотоны в электричество, которое затем передается в другое место.

2. Солнечные тепловые электростанции

Солнечные тепловые электростанции, с другой стороны, фокусируют или собирают солнечный свет таким образом, чтобы генерировать пар для питания турбины и выработки электроэнергии. Солнечные тепловые электростанции также можно разделить на три различных типа: -

2.1 Линейные, параболические желобные солнечные тепловые и солнечные электростанции

Это наиболее распространенная форма солнечной электростанции, которая характеризуется использованием полей либо линейных U-образных параболических желобных коллекторов, либо солнечных тарелок. Эти типы объектов обычно состоят из большого «поля» параллельных рядов солнечных коллекторов.

Обычно они состоят из трех дискретных типов систем:

2.1.1. Системы параболических желобов

В параболических желобах используются отражатели в форме параболы, которые способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100-кратных нормальных уровней солнечного света.Этот метод используется для нагрева особого типа жидкости, которая затем собирается в центральном месте для генерирования перегретого пара под высоким давлением.

Эти системы наклоняются, чтобы следить за солнцем в течение дня. Благодаря своей параболической форме отражатели такого типа способны фокусировать на коллекторе от 30 до 100 раз нормальной интенсивности солнечного света.

Самая долго действующая солнечная тепловая установка в мире, система производства солнечной энергии (SEGS) в пустыне Мохаве, Калифорния, является одной из таких электростанций.Первая установка, SEGS 1, была построена в 1984 году и проработала до 2015 года, вторая, SEG 2, работала с 1984 по 2015 годы.

Пример системы параболического желоба. Источник: USA.Gov/Wikimedia Commons

Последняя построенная станция, SEGS IX, с мощностью производства электроэнергии 92 мегаватт (МВт) , была введена в эксплуатацию в 1990 году. 357 МВт - это делает ее одной из крупнейших солнечных ТЭЦ в мире.

2.1.2. Как это работает?

Эти солнечные тепловые электростанции работают за счет фокусировки солнечного света от длинных параболических зеркал на приемные трубки, которые проходят по длине зеркала в их фокусной точке. Эта концентрированная солнечная энергия нагревает жидкость, которая непрерывно течет по трубкам.

Эта нагретая жидкость затем направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для выработки электроэнергии.

2.2. Линейные концентрирующие системы

Линейные концентрирующие системы, иногда называемые отражателями Френеля, также состоят из больших «полей» зеркал, отслеживающих солнце, которые, как правило, выровнены в направлении север-юг для максимального захвата солнечного света.Эта установка позволяет рядам зеркал отслеживать солнце с востока на запад в течение дня.

2.2.1. Как это работает?

Подобно своим собратьям с параболическими зеркалами, линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных прямоугольных U-образных зеркал. Однако, в отличие от параболических систем, в линейных системах отражателей Френеля приемная труба размещается над несколькими зеркалами, чтобы обеспечить большую мобильность зеркал при отслеживании солнца.

В системах такого типа используется эффект линзы Френеля, который позволяет использовать большое концентрирующее зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием.Такая установка позволяет подобным системам фокусировать солнечный свет примерно в 30 раз нормальной интенсивности.

2.3. Солнечные тарелки и двигатели

В солнечных тарелках также используются зеркала для фокусировки солнечной энергии на коллекторе. Они, как правило, состоят из очень больших спутниковых антенн, покрытых мозаикой из маленьких зеркал, которые фокусируют энергию на приемнике в фокусной точке.

2.3.1. Как это работает?

Подобно параболической и линейной системам, зеркальная поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловом приемнике в фокусе антенны.Этот ресивер передает выделяемое тепло двигателю-генератору.

Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелка / двигатель, является двигатель Стирлинга. Нагретая жидкость из приемника посуды используется для перемещения поршней в двигателе для создания механической энергии.

Эта механическая энергия затем поступает в генератор или генератор переменного тока для выработки электроэнергии.

Солнечные антенны / двигатели всегда направлены прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе антенны.Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и она имеет температуру рабочей жидкости выше 749 градусов Цельсия .

Электростанция с линейным отражателем Френеля. Источник: energy.gov

Электрогенерирующее оборудование можно установить либо непосредственно в центральной точке антенны (отлично подходит для удаленных мест), либо собрать ее с множества тарелок и выработать электричество в центральной точке.

У.S. Army разрабатывает систему мощностью 1,5 МВт на складе армии Туэле в штате Юта с 429 солнечными батареями двигателя Стирлинга.

3. Башни солнечной энергии

Башни солнечной энергии представляют собой интересный метод, в котором от сотен до тысяч плоских зеркал, отслеживающих солнце (гелиостатов), отражают и концентрируют солнечную энергию на центральной башне. Этот метод позволяет концентрировать солнечный свет в 1500 раз , чем это обычно возможно только от прямых солнечных лучей.

Интересный пример такого типа электростанции можно найти в Юлихе, Северный Рейн-Вестфалия, Германия.Комплекс расположен на площади 18000 квадратных километров , на которой размещено более 2000 гелиостатов , которые фокусируют солнечный свет на центральной башне высотой 60 метров и высотой .

Министерство энергетики США и другие электроэнергетические компании построили и эксплуатировали первую демонстрационную солнечную электростанцию ​​недалеко от Барстоу, Калифорния, в 1980-х и 1990-х годах.

Некоторые в настоящее время также находятся в разработке в Чили.

Башня солнечной энергии Иванпа. Источник: Aioannides / Wikimedia Commons

Сегодня в США.С., в эксплуатации находятся три солнечные электростанции. Это объект солнечной энергии 392 МВт, Ivanpah в Айвенпа-Драй-Лейк, Калифорния, проект солнечной энергии 110 MW Crescent Dunes в Неваде и 5 MW Sierra Sun Tower в пустыне Мохаве, Калифорния.

3.1. Как это работает?

Концентрированная солнечная энергия используется для нагрева воздуха в градирне до 700 градусов Цельсия . Тепло улавливается котлом и используется для производства электроэнергии с помощью паровой турбины.

Некоторые башни также используют воду в качестве теплоносителя. В настоящее время исследуются и испытываются более совершенные системы, в которых будут использоваться соли нитратов из-за их более высоких свойств теплопередачи и хранения по сравнению с водой и воздухом.

Возможность аккумулирования тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

Эти солнечные электростанции идеально подходят для работы в районах с неблагоприятными погодными условиями.Они используются в пустыне Мохаве в Калифорнии и выдерживают град и песчаные бури.

4. Солнечный пруд

Солнечные прудовые солнечные электростанции используют бассейн с соленой водой, который собирает и накапливает солнечную тепловую энергию. Он использует технику, называемую технологией градиента солености.

Этот метод действует как тепловая ловушка в пруду, которую можно использовать напрямую или хранить для дальнейшего использования. Такая электростанция используется в Израиле на электростанции Бейт-ха-Арава с 1984 года.

Есть и другие примеры в Бхудже в Индии, которые были завершены в 1993 году.

Источник: Quora

4.1. Как это работает?

Солнечные пруды используют большой объем соленой воды для сбора и хранения солнечной тепловой энергии. Соленая вода естественным образом образует вертикальный градиент солености, известный как галоклин, с водой низкой солености вверху и водой высокой солености внизу.

Уровни концентрации соли увеличиваются с глубиной, и, следовательно, плотность также увеличивается от поверхности до дна озера, пока раствор не станет однородным на заданной глубине.

Принцип довольно прост. Солнечные лучи проникают в пруд и в конечном итоге достигают дна бассейна.

В обычном пруду или водоеме вода на дне водоема нагревается, становится менее плотной и поднимается вверх, создавая конвекционное течение. Солнечные водоемы предназначены для того, чтобы препятствовать этому процессу, добавляя соль в воду, пока нижние уровни не станут полностью насыщенными.

Поскольку вода с высокой соленостью не смешивается легко с водой с низкой соленостью над ней, конвекционные потоки содержатся в каждом отдельном слое, и между ними происходит минимальное перемешивание.

Этот процесс концентрирует тепловую энергию и снижает потери тепла из водоема. В среднем вода с высокой соленостью может достигать 90 градусов Цельсия , а слои с низкой соленостью поддерживают около 30 градусов Цельсия .

Эту горячую соленую воду можно откачать для использования в производстве электроэнергии, через турбину или в качестве источника тепловой энергии.

.

генераторов Honda - сколько мощности мне нужно?

Управление питанием - отличный способ максимизировать эффективность вашего генератора. Использование управления питанием может помочь вам:

  • Используйте меньший и менее дорогой генератор в соответствии с вашими потребностями
  • Более эффективное использование генератора

Управление питанием работает благодаря одной простой концепции: нет необходимости питать все одновременно.Переключение с одного устройства на другое поможет свести к минимуму необходимое количество энергии.

Рассмотреть возможность:

  • Что важнее всего для питания?
  • Должен ли он работать постоянно?
  • Не пытайтесь запустить все сразу.

Например, предположим, что вы используете генератор для питания своего дома. Вы хотите включить свет, холодильник, печь, телевизор и микроволновую печь.

.

Смотрите также