Development of Smart Grid technology for maintaining the functioning of a biogas cogeneration system

Autor: Eugene Chaikovskaya
Rok vydání: 2020
Předmět:
020209 energy
0211 other engineering and technologies
Energy Engineering and Power Technology
cogeneration system
02 engineering and technology
Power factor
Industrial and Manufacturing Engineering
Automotive engineering
law.invention
Cogeneration
heat pump
law
Management of Technology and Innovation
lcsh:Technology (General)
021105 building & construction
Heat exchanger
0202 electrical engineering
electronic engineering
information engineering
Water cooling
lcsh:Industry
Internal combustion engine cooling
Electrical and Electronic Engineering
biogas plant
frequency converter
Applied Mathematics
Mechanical Engineering
power factor
AC power
Computer Science Applications
UDC 621.31
когенерационная система
коэффициент мощности
биогазовая установка
тепловой насос
преобразователь частоты
Control and Systems Engineering
lcsh:T1-995
Environmental science
lcsh:HD2321-4730.9
Electric power
Heat pump
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol 3, Iss 8 (105), Pp 56-68 (2020)
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 3, № 8 (105) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання; 56-68
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 3, № 8 (105) (2020): Энергосберегающие технологии и оборудование; 56-68
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3, № 8 (105) (2020): Energy-saving technologies and equipment; 56-68
ISSN: 1729-4061
1729-3774
DOI: 10.15587/1729-4061.2020.205123
Popis: The integrated Smart Grid System of harmonization of production and consumption of electric power and heat with the use of heat-pumping power supply of the biogas plant, which uses fermented wort as a low-potential source of power, was developed. A change in the power factor of the cogeneration system, the temperature of local water is predicted by measuring the voltage at the inlet to the inverter, at the outlet from the inverter and voltage frequency. In the engine cooling circuit, the temperature of cooling water at the inlet to the heat exchanger, at the outlet from the heat exchanger, and the return water temperature are measured. It was proposed to estimate a change in the ratio of voltage at the inlet to the inverter and at the outlet from the inverter. Making forestalling decisions to change the power of the heat pump and the number of plates in the heat exchanger of the engine cooling circuit makes it possible to maintain the voltage at the entrance to the inverter and the temperature of the heated local water. The complex mathematical and logical modeling of the cogeneration system, based on the mathematical substantiation of the architecture of the cogeneration system and mathematical substantiation of the maintenance of functioning of the cogeneration system, was performed. Time constants and coefficients of the mathematical models of dynamics regarding the estimation of a change in the power factor of the cogeneration system, temperature of local water, were determined. Functional estimation of a change in power factor of the cogeneration system in the range of 85–95 %, temperature of local water in the range of 30–55 °С at the compensation of reactive power of up to 40 % was obtained. Determining final functional information provides an opportunity to make forestalling decisions on a change in the power of a heat pump and a change in the number of plates in the heat exchanger of the engine cooling circuit to maintain the functioning of the cogeneration system
Разработана интегрированная Smart Grid система согласования производства и потребления электрической энергии и теплоты с использованием теплонасосного энергоснабжения биогазовой установки, низкопотенциальным источником энергии для которого является сброженное сусло. Прогнозирование изменения коэффициента мощности когенерационной системы, температуры местной воды происходит с измерением напряжения на входе в инвертор, на выходе из инвертора и частоты напряжения. В контуре охлаждения двигателя измеряется температура охлаждающей воды на входе в теплообменник, на выходе из теплообменника и температура обратной воды. Предложено оценивать изменение соотношения напряжения на входе в инвертор и на выходе из инвертора. Принятие опережающих решений на изменение мощности теплового насоса и количества пластин теплообменника контура охлаждения двигателя позволяет поддерживать напряжение на входе в инвертор и температуру местной воды, которая нагревается. Выполнено комплексное математическое и логическое моделирование когенерационной системы, базирующееся на математическом обосновании архитектуры когенерационной системы и математическом обосновании поддержки функционирования когенерационной системы. Определены постоянные времени и коэффициенты математических моделей динамики для оценки изменения коэффициента мощности когенерационной системы, температуры местной воды. Получена функциональная оценка изменения коэффициента мощности когенерационной системы в диапазоне 85 %–95 %, температуры местной воды в диапазоне 30 °С–55° С при компенсации реактивной мощности до 40 %. Определение результирующей функциональной информации позволяет принимать опережающие решения на изменение мощности теплового насоса и изменение количества пластин теплообменника контура охлаждения двигателя для поддержки функционирования когенерационной системы
Розроблено інтегровану Smart Grid систему узгодження виробництва та споживання електричної енергії та теплоти з використанням теплонасосного енергопостачання біогазової установки, низькопотенційним джерелом енергії для якого є зброджене сусло. Прогнозування зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи, температури місцевої води відбувається з вимірюванням напруги на вході в інвертор, на виході із інвертора та частоти напруги. В контурі охолодження двигуна вимірюється температура охолоджувальної води на вході в теплообмінник, на виході із теплообмінника та температура зворотної води. Запропоновано оцінювати зміну співвідношення напруги на вході в інвертор та на виході із інвертора. Прийняття випереджуючих рішень на зміну потужності теплового насоса та кількості пластин теплообмінника контуру охолодження двигуна дозволяє підтримувати напругу на вході в інвертор та температуру місцевої води, що нагрівається. Виконано комплексне математичне та логічне моделювання когенераційної системи, що базується на математичному обґрунтуванні архітектури когенераційної системи та математичному обґрунтуванні підтримки функціонування когенераційної системи. Визначено постійні часу та коефіцієнти математичних моделей динаміки щодо оцінки зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи, температури місцевої води. Здобуто функціональну оцінку зміни коефіцієнта потужності когенераційної системи в діапазоні 85–95 %, температури місцевої води в діапазоні 30–55 °С при компенсації реактивної потужності до 40 %. Визначення підсумкової функціональної інформації надає можливість приймати випереджуючі рішення на зміну потужності теплового насоса та зміну кількості пластин теплообмінника контуру охолодження двигуна щодо підтримки функціонування когенераційної системи
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: