Використання бойлеру в системі електроживлення для забезпечення власних потреб приватної оселі з гібридною фотоелектричною системою

Abstract

Мета роботи – підвищення ефективності гібридної фотоелектричної системи з акумулятором для потреб приватної оселі шляхом регулювання потужності електричного бойлеру для максимального використання енергії фотоелектричної батареї на споживання, розвиток принципів реалізації системи управління енергоспоживанням. Методика – планування енергоспоживання приватної оселі. Аналіз енергетичних процесів в системі забезпечення теплою водою та в електричних колах фотоелектричної системи живлення з використанням комп’ютерного моделювання для оцінювання ефективності енергоменеджменту. Розроблено структуру регулятору потужності бойлеру з забезпеченням близького до синусоїди струму, що споживається, для всього діапазону регулювання. Математична модель бойлеру в системі забезпечення оселі теплою водою. Структура фотоелектричної системи з введенням блоку формування ступеню заряду акумулятору та регулятору потужності бойлеру. Запропоновано формування графіку ступеню заряду акумуляторної батареї з регулюванням потужності, що споживається бойлером, за відхиленням від заданого графіку. Це сприятиме більш повному використанню енергії фотоелектричної батареї та зменшенню споживання електроенергії з мережі. Обґрунтовано можливість використання сценаріїв енергоспоживання з плануванням життєдіяльності родини протягом доби без суттєвих обмежень. Удосконалено модель бойлеру в добовому циклі функціонування з графіком споживання теплої води. Розвинуто структуру моделі енергетичних процесів в системі електроживлення оселі для добового циклу функціонування з введенням моделі бойлеру, що враховує його температурний режим. Отримані рішення є основою для проектування фотоелектричних систем для забезпечення потреб приватних осель.

Increasing the efficiency of a hybrid photovoltaic system with a storage battery for the residential house needs by regulating the power of the electric boiler to maximize the use of photovoltaic battery energy for self-consumption, developing the principles of implementing an energy management system. Planning the residential house energy consumption. Analysis of energy processes in the warm water supply system and in the electrical circuits of the photovoltaic power system using computer modeling to assess the effectiveness of energy management. The structure of a boiler power regulator has been developed to ensure a current consumption close to a sinusoid for the entire adjustment range. Mathematical model of a boiler in a system for providing a house with warm water. Photovoltaic system structure with the introduction of a unit for forming the state of the storage battery charge and a boiler power regulator. Proposed to form the graph of storage battery state of charge with regulation of the power consumed by the boiler according to deviation from the specified graph. This will contribute to more complete utilization of the photovoltaic battery energy and decrease the consumption of electricity from the grid. The possibility of using energy consumption scenarios with planning family life activities during the day without significant restrictions is substantiated. The boiler model has been improved in the daily operating cycle with a warm water consumption schedule. The structure of the model of energy processes in the power supply system of a house for the daily cycle of operation has been developed with the boiler model introduction that takes into account its temperature regime. The obtained solutions are the basis for the design of photovoltaic systems to provide the needs of residential homes.