Введение
1 Состояние и методическая база повышения энергоэффективности электротехнических комплексов и систем электроснабжения государственных учреждений. Обоснование задач исследования 16
1.1 Характеристика государственных учреждений как потребителей электрической энергии 16
1.1.1 Классификация 17
1.1.2 Общая характеристика систем электроснабжения (СЭС) 19
1.1.3 Критерии энергооэффективности СЭС 23
1.2 Оценка эффективности использования электроэнергии ГУ 29
1.2.1 Образовательные учреждения 30
1.2.2 Учреждения здравоохранения 41
1.2.3 Административные учреждения 43
1.3 Аналитический обзор текущего состояния исследований в области повышения энергоэффективности ГУ 43
1.3.1 Развитие интеллектуальных электрических сетей 44
1.3.2 Развитие малой распределенной энергетики и применение возобновляемых источников энергии в СЭС 49
1.3.3 Нормирование электропотребления ГУ 51
1.4 Обоснование цели и задач исследования 53
1.5 Выводы по главе 1 56
2 Интеллектуализация распределительной электрической сети 59
2.1 Основные подходы 59
2.2 Разработка концепции интеллектуальной равномерно распределенной электрической сети 61
2.2.1 Анализ существующих схем городских распределительных электрических сетей 61
2.2.2 Равномерно-распределенная сеть. Принцип компланарности
2.2.3 Типовая схема узла нагрузки 67
2.2.4 Интегрированная система управления узлом нагрузки 70
2.3 Разработка алгоритма управления электрическими сетями в зависимости от режимов работы распределенной энергосистемы 72
2.3.1 Основные варианты состояния узла нагрузки 72
2.3.2 Автоматизация узла нагрузки с помощью управляющего модуля 75
2.4 Моделирование, исследование и оптимизация гексагональной РЭС. 78
2.4.1 Моделирование гексагональной РЭС 78
2.4.2 Расчет токов короткого замыкания 83
2.4.3 Оптимизация структуры и деление гексагональной РЭС
2.5 Перспективы внедрения гексагональных РЭС 96
2.6 Выводы по главе 2 99
3 Разработка цифровых электрических трансформаторных подстанций 3 уровня СЭС ГУ 101
3.1 Актуальность разработки цифровой электрической подстанции (ЦЭПС) 10-20/0,4 кВ с регулируемыми трансформаторами (РТр) 101
3.2 Разработка научно-технических решений по созданию ЦЭПС 10-20/0,4 кВ с РТр 1 3.2.1 Концепция ЦЭПС 10-20/0,4 кВ с РТр 103
3.2.2 Технические решения ЦЭПС. Применение тиристорного регулятора напряжения и мощности 105
3.2.3 Система управления ЦЭПС ПО
3.3 Исследование режимов работы двухтрансформаторной ЦЭПС 114
3.3.1 Режимыработы ЦЭПС 114
3.3.2 Разработка имитационной модели ЦЭПС в составе системы электроснабжения ГУ 116
3.3.3 Исследование энергоэффективных режимов работы ЦЭПС 119
3.3.4 Исследование параллельной работы РТр и серийного трансформатора ТС...: 121
3.3.5 Разработка рекомендаций по применению ЦЭПС в системах электроснабжения ГУ 125
3.4 Реализация проекта создания опытного образца ЦЭПС 10/0,4 кВ с 127
номинальной мощностью РТр 400 кВА
3.5 Выводы по главе 3 131
4 Применение технологий малой распределенной энергетики (МРЭ) в системах электроснабжения ГУ 133
4.1 Исследование и анализ современных энергоустановок МРЭ на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) 133
4.1.1 Обзор энергоустановок МРЭ на ВИЭ 133
4.1.2 Комплексное использование разнохарактерных источников электроэнергии в системе электроснабжения 140
4.1.3 Экологические аспекты применения энергоустановок на ВИЭ 146
4.2 Научно-технические решения по созданию энергоэффективной системы электроснабжения ГУ на основе комплексного использования разнородных источников электроэнергии 150
4.2.1 Концепция Устройства интеграции разнородных источников электроэнергии (УИИЭ) 150
4.2.2 Разработка алгоритма работы УИИЭ 152
4.2.3 Разработка и исследования экспериментального образца УИИЭ 155
4.2.4 Энергоэффективная система электроснабжения ГУ с УИИЭ... 170
4.3 Применение энергоустановок МРЭ на органическом топливе в системах электроснабжения ГУ 171
4.3.1 Обзор энергоустановок МРЭ на органическом топливе 171
4.3.2 Разработка концепции функционирования мини-ТЭЦ в системе электроснабжения ГУ 175
4.3.3 Экологические аспекты применения мини-ТЭЦ 181 4.4 Выводы по главе 4 187
5 Вопросы выбора наилучшего сочетания энергоустановок на ВИЭ при проектировании энергоэффективной системы электроснабжения 190
5.1 Разработка автоматизированной базы данных по современным энергоустановкам на ВИЭ 190
5.1.1 Характеристика структуры и разделов базы данных 191
5.1.2 Программная оболочка базы данных 197
5.2 Исследование эксплуатационного риска в электроснабжении потребителей (ЭРЭП) при комплексном использовании ВИЭ 200
5.2.1 Основные подходы 201
5.2.2 Разработка методики определения ЭРЭП 203
5.2.3 Исследование ЭРЭП 207
5.2.4 Методы снижения ЭРЭП 211
5.3 Разработка рекомендаций по применению ВИЭ в энергоэффективных системах электроснабжения ГУ 215
5.3.1 Выбор типа энергоустановок на ВИЭ 216
5.3.2 Использование информации о метеоданных региона 218
5.3.3 Выбор наилучшего сочетания энергоустановок на ВИЭ 220
5.3.4 Учет экологического воздействия ВИЭ на окружающую среду... 223
5.4 Выводы по главе 5 226
6 Развитие методов рационального использования электроэнергии ГУ 229
6.1 Разработка методологии расчета научно-технических норм расхода ЭЭ с учетом специфики ГУ. Основные подходы 229
6.2 Расчет норм годового расхода электрической энергии ГУ на основе характеристик режимов работы электропотребителей 233
6.2.1 Методика расчета норм расхода электроэнергии 233
6.2.2 Программно-методический комплекс расчета норм расхода ЭЭ 241
6.3 Расчет норм годового расхода ЭЭ с использованием математических моделей удельного электропотребления ГУ 245
6.3.1 Исходные данные для моделирования 245
6.3.2 Разработка регрессионных моделей удельного потребления ЭЭ
ГУ 245
6.3.3 Нейросетевой подход к нормированию электропотребления... 250
6.3.4 Алгоритм моделирования норм расхода ЭЭГУ 252
6.4 Разработка методологии расчета нормативов электропотребления на уровне района (города), региона (области, края, республики), округа и Федерации 253
6.5 Разработка обучающего программно-методического комплекса «Энергосбережение» 254
6.6 Выводы по главе 6 260
Заключение 262
Список использованных источников 264
Приложение А. Результаты исследования
