RU2153752C1 - Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy - Google Patents
Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153752C1 RU2153752C1 RU99109057A RU99109057A RU2153752C1 RU 2153752 C1 RU2153752 C1 RU 2153752C1 RU 99109057 A RU99109057 A RU 99109057A RU 99109057 A RU99109057 A RU 99109057A RU 2153752 C1 RU2153752 C1 RU 2153752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- power
- sources
- power system
- electric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к энергетике, в частности к электроснабжению потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), и может быть использовано при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного и постоянного тока с нагрузкой большой мощности. The present invention relates to energy, in particular to power supply to consumers connected to a power system operating on renewable energy sources (RES), and can be used to organize the power supply of responsible consumers of alternating and direct current with a high power load.
Известен способ питания потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии, при котором электроэнергию, вырабатываемую установками на этих источниках (ветро-, гидро-, фотоэлектрическая станция), через электрогенератор подают непосредственно в электрическую сеть потребителей (1). There is a known method of supplying consumers with an electric power system operating on renewable energy sources, in which the electricity generated by installations at these sources (wind, hydro, photoelectric station) is fed directly through the generator to the consumers' electric network (1).
Однако при таком способе питания потребителей в указанной системе возникают проблемы с обеспечением качества электроэнергии и надежности электроснабжения потребителей, вызванные нестабильностью потока энергии в возобновляемом источнике (силы ветра, интенсивность волны, потока световой энергии и т. д. ), и которые не могут быть решены из-за отсутствия возможностей обеспечения демпфирования энергосистемой вероятностного характера производства электроэнергии от возобновляемого источника. However, with this method of supplying consumers in this system, problems arise with ensuring the quality of electricity and the reliability of power supply to consumers, caused by the instability of the energy flow in a renewable source (wind power, wave intensity, light energy flux, etc.), and which cannot be solved due to the lack of possibilities to ensure damping by the power system of the probabilistic nature of electricity production from a renewable source.
Кроме того, ограничение допустимых мощностей установок, работающих на возобновляемых источниках и использующих низкопотенциальную энергию природы приводит к тому, что они не являются источниками гарантированного энергоснабжения, а также располагаемый потенциал источника не может быть полностью использован потребителем. In addition, the limitation of the permissible capacities of plants operating on renewable sources and using low potential energy of nature leads to the fact that they are not sources of guaranteed energy supply, and the available potential of the source cannot be fully used by the consumer.
Известен также способ питания потребителей электроэнергетической системы, работающей на основе производства электроэнергии на ветроэнергетической установке с одновременным накоплением мощности при параллельной работе с другими источниками гарантированной мощности, например дизельной электростанции (2). There is also a known method of supplying consumers with an electric power system operating on the basis of generating electricity in a wind power installation with the simultaneous accumulation of power while working in parallel with other sources of guaranteed power, for example, a diesel power station (2).
Данный способ по сравнению с предыдущим аналогом позволяет обеспечить сглаживание колебаний генерируемой мощности за счет демпфирования изменений ветровой энергии вследствие использования резерва мощности параллельно работающих ветроэнергетической установки и другого источника гарантированной мощности (дизельная электростанция). Это приводит к повышению качества электроэнергии, получаемой потребителем, а также гарантии надежности энергоснабжения в случае аварии или снижения мощности электрогенератора в энергосистеме. This method, in comparison with the previous analogue, makes it possible to smooth out fluctuations in generated power by damping changes in wind energy due to the use of a power reserve of a parallel wind power installation and another source of guaranteed power (diesel power station). This leads to an increase in the quality of electricity received by the consumer, as well as a guarantee of the reliability of energy supply in the event of an accident or a decrease in the power of the generator in the power system.
Однако в данном способе дополнительное дублирование мощности ветроустановки (генератора) мощностью резервирующих станций, работающих в сезон недостаточной интенсивности возобновляемого источника энергии, существенно удорожает электроэнергию не только за счет дополнительных затрат на строительство дублирующих станций, но и за счет снижения резерва энергосистемы, что приводит к значительным экономическим потерям при аварийных ситуациях. However, in this method, additional duplication of the power of a wind turbine (generator) with the capacity of backup stations operating in the season of insufficient intensity of a renewable energy source significantly increases the cost of electricity not only due to the additional costs of building backup stations, but also by reducing the reserve of the power system, which leads to significant economic losses in emergency situations.
Известен также способ работы энергетической установки на возобновляемом источнике энергии в электроэнергетической системе, включающей аккумулирование электроэнергии в накопителе, вырабатываемой этой установкой, и выдачу ее в энергосистему в период пика нагрузки. При этом в периоды отключения электроэнергетической установки от накопителя аккумулирование ее производится от тепловых полупиковых электростанций энергосистемы в период минимальных электрических нагрузок в ней (3). There is also a known method of operating a power plant on a renewable energy source in an electric power system, including storing electric power in a storage device generated by this plant and delivering it to the power system during a peak load period. Moreover, during periods when the electric power plant is disconnected from the drive, it is accumulated from the thermal half-peak power plants of the power system during the period of minimal electric loads in it (3).
Такой способ позволяет исключить дублирование мощности установки на ВИЭ мощностью других специальных станций за счет двойного использования как аккумулятора энергии, так и полупиковых станций в самой энергосистеме, вследствие наличия свободной мощности в энергосистеме в период низких электрических нагрузок (ночью), что повышает экономичность энергоснабжения. This method eliminates duplication of the power of the installation on renewable energy sources with the power of other special stations due to the double use of both the energy accumulator and half-peak stations in the power system itself, due to the availability of free power in the power system during low electrical loads (at night), which increases the efficiency of energy supply.
Однако при таком подходе энергоснабжение потребителя в данном способе требует в каждом случае привязки к энергосистеме и индивидуального проектирования генерирующих устройств, соответствующих максимальным мощностям конкретного потребителя с учетом энергетических возможностей среды, а необходимость дозарядки аккумулятора в период провала графика электрических нагрузок от полупиковых электростанций энергетической системы требует дополнительных технических средств (линий передач, переключателей тока и т.п. ). Все это также приводит к снижению экономичности электроснабжения. However, with this approach, power supply to the consumer in this method requires in each case binding to the power system and individual design of generating devices corresponding to the maximum capacities of a particular consumer, taking into account the energy capabilities of the medium, and the need to recharge the battery during the failure of the schedule of electrical loads from half-peak power plants of the power system requires additional technical means (transmission lines, current switches, etc.). All this also leads to a decrease in the efficiency of power supply.
Известен, выбранный в качестве прототипа, способ бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии, включающий преобразование энергии первичного возобновляемого источника с помощью электрогенератора в электрическую энергию переменного тока и выдачу ее потребителю непосредственно с генератора: например, на электронагревательные приборы (элементы), а также преобразование посредством выпрямителя электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока, накопление этой энергии в аккумуляторе, преобразование с помощью инвертора электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока и выдача ее потребителю (4). Known, selected as a prototype, a method of uninterrupted power supply to consumers of an electric power system operating on renewable energy sources, including converting the energy of a primary renewable source using an electric generator into alternating current electric energy and delivering it to a consumer directly from the generator: for example, to electric heaters (elements) as well as conversion by means of a rectifier of electrical energy of alternating current into electrical energy dc of direct current, the accumulation of this energy in the battery, conversion by means of an inverter of direct current electricity into alternating current electricity and its delivery to the consumer (4).
В известном способе-прототипе осуществляют как непосредственную передачу так называемой дешевой энергии потребителю (например, при минимальном управлении генератором), так и через систему бесперебойного питания с накоплением энергии в аккумуляторе. В первом случае нагрузка потребителя (электронагревательный элемент) является одновременно и статическим ограничителем максимального тока генератора. В последнем случае при указанном электроснабжении, за счет аккумулирования энергии в системе обеспечивается непрерывное питание нагрузки потребителей даже в случае перебоев электроснабжения по сети или выхода из строя основного источника питания или снижения его мощности. Использование в данном способе для накопления энергии аккумулятора позволяет обеспечить согласование графика выработки электроэнергии с графиком ее потребления, что обеспечивает требуемое качество электроэнергии для ответственных потребителей. In the known prototype method, both the so-called cheap energy is directly transferred to the consumer (for example, with minimal control of the generator), and through an uninterruptible power system with energy storage in the battery. In the first case, the consumer load (electric heating element) is also a static limiter of the generator maximum current. In the latter case, with the specified power supply, due to the accumulation of energy in the system, continuous supply is provided to the load of consumers even in case of power outages on the network or failure of the main power source or a decrease in its power. The use of a battery in this method for accumulating energy makes it possible to agree on a schedule for generating electricity with a schedule for its consumption, which ensures the required quality of electricity for responsible consumers.
Недостатком способа-прототипа является невозможность создания электроэнергетической системы, работающей в диапазоне мощностей, значительно превышающих мощности низкопотенциальных (природных) возобновляемых источников энергии, которая использовала бы полностью всю энергию этих источников. Это обусловлено необходимостью стабилизации частоты и напряжения источника переменного тока нагревательным элементом, ограничивающей верхний уровень напряжения на выходе источника и создающей дополнительные потери электроэнергии на нагревательных элементах. В этом случае роль накопителя сводится к роли демпфера, компенсирующего только кратковременные провалы в работе генерирующих устройств (колебания мощности возобновляемого источника, переключения, пусковые токи потребителей). Все это приводит к уменьшению длительности режима потребления пиковых нагрузок потребителей и, следовательно, снижению надежности электроснабжения. The disadvantage of the prototype method is the impossibility of creating an electric power system operating in a range of capacities significantly exceeding the capacities of low-potential (natural) renewable energy sources, which would use all the energy of these sources completely. This is due to the need to stabilize the frequency and voltage of the AC source by the heating element, limiting the upper voltage level at the source output and creating additional energy losses on the heating elements. In this case, the role of the drive is reduced to the role of a damper, compensating for only short-term dips in the operation of generating devices (fluctuations in the power of a renewable source, switching, starting currents of consumers). All this leads to a decrease in the duration of the regime of consumption of peak loads of consumers and, therefore, to a decrease in the reliability of power supply.
Кроме того, при аккумулировании электрической энергии использование только одного возобновляемого источника не обеспечивает время разрядки аккумулятора, достаточное для ремонта электрогенератора в случае выхода его из строя, что также приведет к снижению надежности электроснабжения потребителей и сужению функциональных возможностей способа из-за резкого снижения мощностей нагрузки. In addition, when accumulating electric energy, the use of only one renewable source does not provide the battery discharge time sufficient to repair the generator if it fails, which will also lead to a decrease in the reliability of power supply to consumers and a reduction in the functionality of the method due to a sharp decrease in load capacities.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет увеличения длительности режима потребления пиковых нагрузок потребителем, вследствие использования накопителя с требуемой величиной емкости, обеспечивающей необходимую электроэнергию для суточного режима потребления, и за счет снижения потерь на дополнительное регулирование параметров источника переменного тока, а также расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения расширения диапазона мощностей энергосистемы, значительно превышающих мощности возобновляемых источников энергии, и за счет увеличения числа подключаемых к энергосистеме потребителей. The technical result of the invention is to increase the reliability of power supply to consumers by increasing the duration of the peak load consumption by the consumer, due to the use of a drive with the required capacity, providing the necessary electricity for the daily consumption mode, and by reducing losses for additional regulation of the parameters of the AC source, and expanding the functionality of the method by providing an extension of the range of m generality grid, significantly exceeds the power of renewable energy sources, and by increasing the number of connected users to the grid.
Технический результат достигается тем, что в способе бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии, включающем преобразование энергии первичного возобновляемого источника в электрическую энергию переменного тока с помощью электрогенератора при одновременном управлении его режима работы, преобразование посредством выпрямителя электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока, накопление этой энергии в аккумуляторе, преобразование с помощью инвертора электроэнергии постоянного тока в электрическую энергию переменного тока и выдачу ее на нагрузку потребителя, согласно изобретению, в электроэнергетической системе используют по крайней мере еще один автономный, одновременно работающий с первым возобновляемый источник энергии, а накопление электрической энергии осуществляют путем аккумулирования суммарной электрической энергии постоянного тока, полученной в результате преобразования энергии каждого одновременно работающего первичного возобновляемого источника, при этом объем накопленной энергии в аккумуляторе определяют емкостью, которую рассчитывают по величине электроэнергии суточного потребления нагрузкой потребителя, а управление режимом работы генератора производят путем изменения емкостного сопротивления аккумулятора в процессе его зарядки при поддержании величины напряжения зарядки, заданной в диапазоне между минимальной и максимальной величинами напряжения на нагрузке потребителя. The technical result is achieved by the fact that in a method of uninterrupted power supply to consumers of an electric power system operating on renewable energy sources, including converting primary primary renewable energy into electrical alternating current energy using an electric generator while controlling its operating mode, converting alternating current electrical energy into electrical energy through a rectifier DC energy, the accumulation of this energy in the battery, pre Brazovanie using an inverter of direct current electricity into alternating current electric energy and its delivery to the consumer load, according to the invention, at least one more stand-alone, renewable energy source simultaneously working with the first is used in the electric power system, and electric energy is accumulated by accumulating the total electric energy DC energy obtained by converting the energy of each simultaneously operating primary renewable of the source, while the amount of accumulated energy in the battery is determined by the capacity, which is calculated by the amount of electric energy of daily consumption by the consumer’s load, and the generator’s operating mode is controlled by changing the capacitance of the battery during charging while maintaining the charging voltage specified in the range between the minimum and maximum voltage values at the consumer load.
Кроме того, в электроэнергетической системе могут быть также использованы два одновременно работающих однотипных возобновляемых источников энергии, например ветер-ветер. In addition, two simultaneously operating similar renewable energy sources, for example wind-wind, can also be used in an electric power system.
В электроэнергетической системе могут быть также использованы два работающих разнотипных возобновляемых источника, например ветер-вода. In the electric power system, two different types of renewable sources of different types, for example wind-water, can also be used.
Использование в энергосистеме нескольких возобновляемых источников, по крайней мере, не менее двух, позволяет обеспечить аккумулирование суммарной электрической энергии постоянного тока в аккумуляторе с заданной емкостью, полученной от этих источников, и обеспечить мощности суточного потребления по сравнению с прототипом, так как накопление суммарной электрической энергии постоянного тока в аккумуляторе заданной емкости позволяет последнему работать в качестве нагрузки, которая одновременно управляя всеми источниками и стабилизируя напряжение на них, забирает от последних всю энергию и обеспечивает энергобаланс между производством и потреблением электроэнергии. The use of several renewable sources of at least two sources in the power system allows the accumulation of total direct current electric energy in the battery with a given capacity obtained from these sources and provides daily consumption power compared to the prototype, since the accumulation of total electric energy DC in the battery of a given capacity allows the latter to work as a load, which simultaneously controls all sources and stabilizes yn stress on them, takes away from the latter provides all the energy and power balance between production and consumption of electricity.
Управление режимом работы генератора путем изменения емкостного сопротивления позволяет обеспечить его динамическое регулирование в процессе зарядки аккумулятора, что приводит к снижению аварийных ситуаций и увеличению надежности энергоснабжения по сравнению с прототипом. Поддержание величины напряжения зарядки аккумулятора в указанном диапазоне при его зарядке приведет к изменению величины его емкостного сопротивления и величины тока в зависимости от последнего. Это обеспечит динамическое регулирование генератора при исключении потерь на дополнительное регулирование источников переменного тока. Все это приводит к увеличению длительности режима пиковых нагрузок потребителя и увеличению его мощностей, что повышает надежность электроснабжения потребителей и расширяет функциональные возможности способа по сравнению с прототипом. Control of the generator operating mode by changing the capacitance allows it to be dynamically regulated during battery charging, which leads to a reduction in emergency situations and an increase in the reliability of power supply compared to the prototype. Maintaining the value of the battery charging voltage in the indicated range during its charging will lead to a change in the value of its capacitance and the current value, depending on the latter. This will provide dynamic regulation of the generator while eliminating losses on additional regulation of AC sources. All this leads to an increase in the duration of the peak load of the consumer and an increase in its capacity, which increases the reliability of power supply to consumers and expands the functionality of the method compared to the prototype.
Сравнение заявляемого изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от последнего условиями проведения операции аккумулирования электроэнергии в электроэнергетической системе и управлением электрогенератора и, следовательно, соответствует критерию "новизна". Comparison of the claimed invention with the prototype made it possible to establish that it differs from the latter in terms of the operation of accumulating electricity in the electric power system and controlling the electric generator and, therefore, meets the criterion of "novelty."
Сравнение заявляемого изобретения с другими известными решениями в данной области техники показало, что идентичные признаки по признакам, отличающим заявленное изобретение от прототипа, выявлены не были, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень". Comparison of the claimed invention with other known solutions in the art showed that identical features in terms of distinguishing the claimed invention from the prototype were not identified, and therefore it meets the criterion of "inventive step".
Применение заявляемого изобретения в энергетике при организации электроснабжения ответственных потребителей переменного тока с нагрузкой большой мощности обеспечивает ему критерий "промышленная применимость". The use of the claimed invention in the energy sector when organizing the power supply of responsible consumers of alternating current with a load of high power provides him with the criterion of "industrial applicability".
Предложенный способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема для реализации способа: электроэнергетическая система с четырьмя автономными возобновляемыми источниками энергии, работающими одновременно на потребителей переменного тока;
фиг. 2 - то же, для потребителей постоянного тока;
фиг. 3 - пример создания схемы энергорайона потребителей переменного и постоянного тока с использованием двух ветроагрегатов и двух гидроагрегатов, использующих энергию свободно текущей воды.The proposed method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram for implementing the method: an electric power system with four autonomous renewable energy sources operating simultaneously for alternating current consumers;
FIG. 2 - the same for DC consumers;
FIG. 3 is an example of creating a scheme of an energy district of AC and DC consumers using two wind turbines and two hydraulic units using the energy of freely flowing water.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
Для бесперебойного электроснабжения переменным током потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии используют, по крайней мере, два таких одновременно работающих источника либо однотипных ветер-ветер, либо разнотипных ветер-вода (см. фиг. 3). При этом энергию каждого источника в отдельности преобразуют в электрическую энергию переменного тока с помощью электрогенератора, а затем в электроэнергию постоянного тока и при заданном напряжении заряда аккумуляторов Vз аккумулируют преобразованную от всех источников суммарную электроэнергию постоянного тока в аккумуляторе, имеющем емкость не менее расчетной величины емкости, требуемой для накопления энергии, необходимой для суточного режима потребления.For uninterrupted power supply of alternating current to consumers of an electric power system operating on renewable energy sources, at least two such simultaneously working sources are used, either of the same type of wind-wind or of different types of wind-water (see Fig. 3). In this case, the energy of each source is separately converted into electric energy of alternating current using an electric generator, and then into the direct current electric power and at a given battery charge voltage V s the total direct current electric power converted from all sources is accumulated in the battery having a capacity of not less than the estimated capacity value required for the accumulation of energy needed for daily consumption.
Величину напряжения Vз зарядку аккумулятора задают и поддерживают в диапазоне величин между минимальной и максимальной величинами напряжения на нагрузке. Поддержание величины напряжения зарядки Vз в данном диапазоне величин приводит к изменению величины емкостного сопротивления аккумулятора и величины тока в зависимости от последнего. Это обеспечивает динамическое регулирование режима работы генератора самим аккумулятором, который одновременно с накоплением энергии выполняет и функцию его нагрузки. Также одновременно с зарядкой аккумулятора осуществляют питание инверторов и через них осуществляют электроснабжение переменным током потребителей при одновременно работающих первичных возобновляемых источниках. При возрастании потребления электроэнергии на нагрузке потребителей (пиковых нагрузках) либо при перебоях в генераторных цепях питание потребителей переменного тока осуществляют дополнительно по накопленной в аккумуляторе электроэнергией, также предварительно преобразованной инверторами в электроэнергию переменного тока. Обеспечение аккумулирования суммарной электрической энергии постоянного тока в аккумуляторе с указанной определенной емкостью, преобразованной от нескольких возобновляемых источников, по крайней мере не менее двух, позволяет аккумулятору работать в качестве самостоятельной нагрузки, которая одновременно управляя всеми источниками и стабилизируя напряжение на них, забирает от последних всю энергию и тем самым обеспечивает энергобаланс в системе при исключении потерь на дополнительное регулирование источников переменного тока в случае увеличения мощностей потребителя.The value of voltage V s charge the battery set and maintain in the range of values between the minimum and maximum values of voltage at the load. Maintaining the magnitude of the charging voltage V s in this range of values leads to a change in the capacitance of the battery and the current value, depending on the latter. This provides dynamic regulation of the operating mode of the generator by the battery itself, which simultaneously with the energy storage performs the function of its load. Also, at the same time as charging the battery, the inverters are powered and, through them, consumers are supplied with alternating current with primary renewable sources working simultaneously. With an increase in electricity consumption at the load of consumers (peak loads) or during interruptions in the generator circuits, the supply of alternating current consumers is additionally carried out by the electricity stored in the battery, also previously converted by inverters into alternating current electricity. Ensuring the accumulation of total direct current electric energy in the battery with the specified specific capacity, converted from several renewable sources, at least at least two, allows the battery to work as an independent load, which simultaneously controls all sources and stabilizes the voltage on them, takes away from them all energy and thereby provides energy balance in the system while eliminating losses on additional regulation of AC sources in taking into account the increase in consumer capacity.
Например, для расчета энергобаланса между выработкой и потреблением электроэнергии в электроэнергетической системе, работающей на возобновляемых источниках энергии, определяют:
1) пиковую мощность потребителя - Nп (кВт) = 8 кВт;
2) время использования пиковой мощности потребителем в сутки - Тп (ч) = 8 ч;
3) базовая мощность потребителя - Nб (кВт) = 0,2 кВт;
4) время использования базовой мощности потребителем в сутки - Тб (ч) = 16 ч;
5) суточное потребление электроэнергии потребителем, Wсут:
Wсут = 8 (кВт) • 8 (ч) + 0,2 (кВт) • 16 (ч) = 67,2 (кВт/ч);
6) минимальную мощность, N, вырабатываемую генерирующими источниками для обеспечения суточного потребления потребителем:
где Wсут - суточное потребление электроэнергии потребителем, к - коэффициент, учитывающий собственные нужды системы и потери, меняется в зависимости от условий эксплуатации системы и составляет 1.05- 1,5 (в Примере к = 1,2).For example, to calculate the energy balance between generation and consumption of electricity in an electric power system operating on renewable energy sources, it is determined:
1) peak consumer power - N p (kW) = 8 kW;
2) the time of use of peak power by the consumer per day - T p (h) = 8 hours;
3) the basic power of the consumer - N b (kW) = 0.2 kW;
4) the time of using the base power by the consumer per day - T b (h) = 16 hours;
5) daily consumption of electricity by the consumer, W days :
W day = 8 (kW) • 8 (h) + 0.2 (kW) • 16 (h) = 67.2 (kW / h);
6) the minimum power, N, generated by generating sources to ensure daily consumption by the consumer:
where W day is the daily electricity consumption by the consumer, k is a coefficient that takes into account the system’s own needs and losses, varies depending on the operating conditions of the system and is 1.05-1.5 (in the Example k = 1.2).
Минимальная мощность, N, позволяет произвести выбор источников, их количество и основные технико-экономические параметры системы;
7) емкость аккумулятора (Ca)
Данная система расчета может проводиться только при работе аккумулятора в буферном режиме (режиме заряда - разряда), имеющем емкость не менее величины емкости, необходимой для суточного потребления электроэнергии потребителем и при использовании его как основного источника для потребителя:
Ca = (Nп : Vн) • Tп + (Nб : Vн) • Тб, где
Ca - емкость аккумулятора;
Nп - пиковая мощность потребителя, Nп = 8000 кВт;
Vн - напряжение нагрузки потребителя, Vн = 220 в;
Tп - время использования пиковой мощности потребителя в сутки, Tп = 8 ч;
Nб - базовая мощность потребителя, Nб = 200 Вт;
Tб - время использования базовой мощности потребителя в сутки, Tб = 16 ч;
В этом случае:
Ca = (8000: 220) • 8 + (200 : 220) • 16 = 306,4 (A ч)
Заявляемый способ реализуют с помощью устройства, представленного на фиг. 1.The minimum power, N, allows selection of sources, their quantity and the main technical and economic parameters of the system;
7) battery capacity (Ca)
This calculation system can be carried out only when the battery is in the buffer mode (charge-discharge mode), having a capacity of not less than the capacity required for the daily consumption of electricity by the consumer and when using it as the main source for the consumer:
Ca = (N p : V n ) • T p + (N b : V n ) • T b , where
Ca is the battery capacity;
N p - peak power of the consumer, N p = 8000 kW;
V n - consumer load voltage, V n = 220 V;
T p - time of use of peak consumer power per day, T p = 8 hours;
N b - the basic power of the consumer, N b = 200 W;
T b - the time of using the base power of the consumer per day, T b = 16 hours;
In this case:
Ca = (8000: 220) • 8 + (200: 220) • 16 = 306.4 (Ah)
The inventive method is implemented using the device shown in FIG. 1.
Устройство представляет из себя электроэнергетическую систему, содержащую четыре установки 1, например ветро- или гидроустановки, использующие энергию первичных однотипных или разнотипных возобновляемых источников. Эти установки 1 последовательно соединены с генераторами 2 электрической энергии переменного тока, выпрямителями 3, стабилизаторами 4, соединенными между собой и с общим накопителем 5. Накопитель 5 соединен с общим входом инверторов 6, выходы которых соединены с нагрузкой 7 потребителя. The device is an electric power system containing four
Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.
Генерирующие источники 2 преобразуют механическую энергию установок 1, использующих энергию первичных возобновляемых источников (например, энергию ветра) в электрическую энергию переменного тока. В выпрямительном блоке 3 эта энергия преобразуется в электрическую энергию постоянного тока и передается на стабилизаторы напряжения 4, которые поддерживают ее величину в заданных допустимых пределах, обеспечивающих функционирование накопителя 5 энергии и исключающих перенапряжение и пульсацию на входах последнего и инверторов 6. В качестве накопителя 5 используют аккумулятор, состоящий из нескольких аккумуляторных батарей. При стабилизированном напряжении Vз осуществляется зарядка аккумулятора 5 током, равным разности суммарного тока, полученного в результате преобразования от каждого электрогенератора 2 и тока нагрузки 7. Выпрямленный (постоянный ток) преобразуется инверторами 6 в переменный и подается на нагрузку 7.
При пиковых токах нагрузки 7, превышающих общий суммарный ток всех генераторов 2, начинается разрядка аккумулятора 5 в общую цепь нагрузки 7 для уравнения токов в цепи нагрузки 7 и генераторной цепи. When the peak currents of the load 7 exceeding the total total current of all the
При аварийных ситуациях в генераторных цепях и подключении общей нагрузки 7 также начинается разряд аккумулятора 5 с подачей тока разряда последнего в цепь нагрузки 7 для уравновешивания тока нагрузки и суммарного тока генераторов 2. При этом максимальное время аварийной ситуации будет равно максимальному времени разряда аккумулятора 5. In emergency situations in the generator circuits and the connection of the total load 7, the discharge of the
При работе аккумулятор 5 постоянно включен, так как разряженный накопитель 5 потребляет большой ток, а заряженный накопитель - минимальный, и в случае необходимости потребитель восполнит свои потребности, используя накопитель 5. During operation, the
В предлагаемом способе могут быть использованы как однотипные, так и разнотипные возобновляемые источники энергии, например, ветер-ветер, вода- ветер, солнце-ветер-вода и т.п. In the proposed method, both homogeneous and heterogeneous renewable energy sources can be used, for example, wind-wind, water-wind, sun-wind-water, etc.
Вариант организации энергорайона потребителей переменного тока представлен на фиг. 3, в котором питание последних осуществляют от энергосистемы, работающей на двух ветроагрегатах 1 и двух гидроагрегатах 8, использующих энергию свободно текущего потока 9 воды. A variant of organizing the energy region of AC consumers is shown in FIG. 3, in which the power of the latter is carried out from a power system operating on two
Представленный способ может быть реализован также для электроснабжения потребителя постоянного тока, который питается непосредственно из аккумулятора (без преобразования электроэнергии постоянного тока в энергию переменного тока с помощью устройства, представленного на фиг. 2 и 4). The presented method can also be implemented for power supply to a direct current consumer, which is powered directly from the battery (without converting direct current electricity to alternating current energy using the device shown in Fig. 2 and 4).
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность электроснабжения потребителя за счет снижения влияния нестабильных источников переменного тока на режим работы потребителя, а также расширение функциональных возможностей способа за счет возможности укрупнения энергосистем и обеспечения увеличения мощности нагрузки потребителя и числа подключенных к энергосистеме потребителей. Thus, the present invention improves the reliability of power supply to the consumer by reducing the influence of unstable alternating current sources on the mode of operation of the consumer, as well as expanding the functionality of the method due to the possibility of consolidating power systems and providing an increase in the load power of the consumer and the number of consumers connected to the power system.
Предлагаемое изобретение позволяет унифицировать каждый элемент энергосистемы и организовать серийное производство этих элементов, что и приведет к снижению затрат и времени на организацию надежного электроснабжения потребителя. The present invention allows to unify each element of the power system and organize mass production of these elements, which will lead to lower costs and time for the organization of reliable power supply to the consumer.
Применение данного способа позволит создать в короткие сроки энергорайоны, удаленные от линий электропередач с незначительными капитальными вложениями в строительство, обеспечить электроэнергией население в условиях чрезвычайных ситуаций без вредного воздействия на окружающую среду. The application of this method will allow you to create energy areas in a short time, remote from power lines with insignificant capital investments in construction, to provide electricity to the population in emergency situations without harmful effects on the environment.
Источники информации:
1. Дж. Твайделл А. Уэйр Возобновляемые источники энергии. М., Энергоатомиздат, 1990 г. с. 12-13, рис. 1.1.Sources of information:
1. J. Twidell A. Weir Renewable Energy. M., Energoatomizdat, 1990. 12-13, fig. 1.1.
2. Журнал "Энергетическое строительство" 1989 г. N 10, с. 16-21. 2. The journal "Energy construction" 1989, N 10, p. 16-21.
3. Пат. РФ N 2035821, H 02 J 15/00 1995 г. БИ N 14
4. Дж. Твайделл А. Уэйр Возобновляемые источники энергии. М., Энергоатомиздат, 1990 г., с. 234, рис. 29а - Прототипз3. Pat. RF N 2035821, H 02 J 15/00 1995, BI N 14
4. J. Twidell A. Weir Renewable Energy. M., Energoatomizdat, 1990, p. 234, fig. 29a - Prototypes
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109057A RU2153752C1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109057A RU2153752C1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2153752C1 true RU2153752C1 (en) | 2000-07-27 |
Family
ID=20219251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99109057A RU2153752C1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2153752C1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476970C1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Power system on renewable sources of energy |
| WO2013123443A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Lazaris Spyros | System and method for managing the generation, transmission and distribution of power |
| WO2013123446A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Lazaris Spyros | A system and a method for generation. and transmission of electrical energy from renewable resources. |
| WO2014031028A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Akkuratov Alexander Vladimirovich | Electric power supply method and device for carrying out said method |
| RU2513025C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-20 | Андрей Александрович Швед | Electric power supply system |
| US8918225B2 (en) | 2012-02-16 | 2014-12-23 | Spyros J. Lazaris | Renewable energy-based electricity grid infrastructure and method of grid infrastructure automation and operation |
| US9188109B2 (en) | 2012-02-16 | 2015-11-17 | Spyros James Lazaris | Virtualization, optimization and adaptation of dynamic demand response in a renewable energy-based electricity grid infrastructure |
| RU2605085C2 (en) * | 2012-07-13 | 2016-12-20 | Воббен Пропертиз Гмбх | Method and apparatus for feeding electric energy into electric supply grid |
| RU2651382C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-04-19 | Юрий Леонидович Беньяш | Method of power supply of traction network |
| RU2659811C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-07-04 | Ильдар Фанильевич Зайнуллин | Renewable sources direct current electric energy switching to the three-phase ac network method and device |
| RU2662294C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-07-25 | Юрий Леонидович Беньяш | Traction station |
| RU2681775C2 (en) * | 2014-06-18 | 2019-03-12 | Дженерал Электрик Компани | Exploration drilling system and method for supplying power thereto |
| RU2692703C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Transformer substation |
| RU2721477C1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Control system of electric energy storages for expansion of range of permissible modes of generating installations of sources of distributed generation at voltage failures |
| RU2725023C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-06-29 | Ла Куэста Барросо Ольга Михайловна Де | Method of monitoring and controlling consumption of electric energy by consumers in a home and a complex for its implementation |
| RU2790590C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Active traction power supply system |
-
1999
- 1999-05-07 RU RU99109057A patent/RU2153752C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДЖ.ТВАЙДЕЛЛ и др. Возобновляемые источники энергии. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.234, рис.29а. * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476970C1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Power system on renewable sources of energy |
| WO2013123443A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Lazaris Spyros | System and method for managing the generation, transmission and distribution of power |
| WO2013123446A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Lazaris Spyros | A system and a method for generation. and transmission of electrical energy from renewable resources. |
| US8918225B2 (en) | 2012-02-16 | 2014-12-23 | Spyros J. Lazaris | Renewable energy-based electricity grid infrastructure and method of grid infrastructure automation and operation |
| US9188109B2 (en) | 2012-02-16 | 2015-11-17 | Spyros James Lazaris | Virtualization, optimization and adaptation of dynamic demand response in a renewable energy-based electricity grid infrastructure |
| US9200621B2 (en) | 2012-02-16 | 2015-12-01 | Spyros James Lazaris | Transmission system for delivery of dynamic demand response in a renewable energy-based electricity grid infrastructure |
| US9985561B2 (en) | 2012-07-13 | 2018-05-29 | Wobben Properties Gmbh | Method and apparatus for feeding electric energy into an electric supply grid |
| RU2605085C2 (en) * | 2012-07-13 | 2016-12-20 | Воббен Пропертиз Гмбх | Method and apparatus for feeding electric energy into electric supply grid |
| WO2014031028A1 (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Akkuratov Alexander Vladimirovich | Electric power supply method and device for carrying out said method |
| RU2531806C2 (en) * | 2012-08-20 | 2014-10-27 | Александр Владимирович Аккуратов | Method of power supply and device for its realisation |
| RU2513025C2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-04-20 | Андрей Александрович Швед | Electric power supply system |
| RU2681775C2 (en) * | 2014-06-18 | 2019-03-12 | Дженерал Электрик Компани | Exploration drilling system and method for supplying power thereto |
| RU2651382C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-04-19 | Юрий Леонидович Беньяш | Method of power supply of traction network |
| RU2662294C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-07-25 | Юрий Леонидович Беньяш | Traction station |
| RU2659811C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-07-04 | Ильдар Фанильевич Зайнуллин | Renewable sources direct current electric energy switching to the three-phase ac network method and device |
| RU2692703C1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Transformer substation |
| RU2721477C1 (en) * | 2019-12-03 | 2020-05-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Control system of electric energy storages for expansion of range of permissible modes of generating installations of sources of distributed generation at voltage failures |
| RU2725023C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-06-29 | Ла Куэста Барросо Ольга Михайловна Де | Method of monitoring and controlling consumption of electric energy by consumers in a home and a complex for its implementation |
| RU2790590C1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Active traction power supply system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schonbergerschonberger et al. | DC-bus signaling: A distributed control strategy for a hybrid renewable nanogrid | |
| RU2153752C1 (en) | Process of uninterrupted electric power supply of users of electric power system operating on recommenced sources of energy | |
| US7239035B2 (en) | System and method for integrating wind and hydroelectric generation and pumped hydro energy storage systems | |
| KR102400502B1 (en) | Energy storage system | |
| JP4850019B2 (en) | Storage battery equipment in private power generation equipment connected to power system and operation method of storage battery equipment | |
| EP2400621A2 (en) | Energy storage system and method of controlling the same | |
| JP7207437B2 (en) | DC power supply system | |
| US11735926B2 (en) | Solar PV and AC source power blending controller | |
| JP2020520226A (en) | Hybrid energy storage system | |
| JP2023138478A (en) | Method of controlling battery energy storage system of electric power system with high dynamic load | |
| KR101644522B1 (en) | Power supply system of ac microgrid three phase | |
| Hu et al. | Model predictive control of smart microgrids | |
| KR20150085227A (en) | The control device and method for Energy Storage System | |
| US11929621B2 (en) | Power control apparatus, control method for power control apparatus, and distributed power generating system | |
| Teo et al. | Modelling and optimisation of stand alone power generation at rural area | |
| el Harry Mhamdi et al. | A power management strategy for hybrid photovoltaic diesel system with battery storage | |
| JP7084351B2 (en) | DC power grid and DC power network control system | |
| Ramprabu et al. | Energy Management System based on Interleaved Landsman Converter using Hybrid Energy Sources | |
| Ribeiro et al. | Small renewable hybrid systems for stand alone applications | |
| AU2010358881B2 (en) | Management system for variable-resource energy generation systems | |
| JP7258371B2 (en) | power supply system | |
| WO2023243072A1 (en) | Dc power distribution system | |
| Bhukya et al. | Control and Performance Analysis of Multifunctional Two Level STATCOM fed with Battery Storage System | |
| JP3164343U (en) | Lossless DC-DC converter | |
| JP2023109365A (en) | power supply system |