RU2489589C2 - All-purpose complex power system - Google Patents
All-purpose complex power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489589C2 RU2489589C2 RU2011139730/06A RU2011139730A RU2489589C2 RU 2489589 C2 RU2489589 C2 RU 2489589C2 RU 2011139730/06 A RU2011139730/06 A RU 2011139730/06A RU 2011139730 A RU2011139730 A RU 2011139730A RU 2489589 C2 RU2489589 C2 RU 2489589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- consumer
- inlet
- air
- additional
- outlet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к автономным энергетическим устройствам и предназначено для стабильного обеспечения потребителей электричеством, холодом и теплом гарантированного уровня заданных технических показателей в широком температурном диапазоне атмосферного воздуха в полевых условиях при наличии заметного ветропотенциала.The present invention relates to autonomous energy devices and is intended for the stable supply of electricity, cold and heat to consumers of a guaranteed level of specified technical indicators in a wide temperature range of atmospheric air in the field in the presence of a noticeable wind potential.
Известна газотурбинная энергетическая установка (Патент РФ №2354838 от 19.11.2007 г.), содержащая газотурбинный двигатель с входом, механически сопряженный с ним электрогенератор и устройство для подвода охлажденного воздуха на вход в газотурбинный двигатель, включающее автономный воздушный компрессор с приводом, турбодетандер и теплообменник, где выход турбодетандера связан газодинамически с входом в газотурбинный двигатель, а вход - через теплообменник с выходом автономного компрессора.A gas turbine power plant is known (RF Patent No. 2354838 dated November 19, 2007), comprising a gas turbine engine with an inlet, an electric generator mechanically coupled to it and a device for supplying cooled air to the gas turbine inlet, including an autonomous air compressor with a drive, a turbine expander and a heat exchanger where the output of the turboexpander is connected gasdynamically with the entrance to the gas turbine engine, and the input through the heat exchanger with the output of the autonomous compressor.
Техническое решение позволяет повысить эффективность работы газотурбинной установки для получения электричества при эксплуатации ее в жаркий период года за счет подвода холодного воздуха на вход установки. Однако оно не позволяет обеспечить инфраструктуру холодом и теплом.The technical solution allows to increase the efficiency of a gas turbine installation to generate electricity during operation in the hot season due to the supply of cold air to the installation inlet. However, it does not allow providing the infrastructure with cold and heat.
Известна «Комбинированная система для получения электричества, холода и тепла» (Патент РФ на полезную модель №90543 от 17.04.2009 г.), содержащая соединенную входом с атмосферой воздушную турбину с электрогенератором, на выходе которой установлен эжектор, вход которого газодинамически соединен с выходом накопителя воздуха, вход которого газодинамически соединен с выходом воздушного компрессора, приводом которого является ветродвигатель, технически связанный через энергоузел с воздушным компрессором, входом связанным с атмосферой.The well-known "Combined system for generating electricity, cold and heat" (RF Patent for Utility Model No. 90543 dated 04/17/2009), containing an air turbine connected to the inlet with the atmosphere with an electric generator, the outlet of which has an ejector whose inlet is gasdynamically connected to the outlet air storage, the input of which is gasdynamically connected to the output of the air compressor, the drive of which is a wind turbine, technically connected through an energy unit with an air compressor, the input connected to the atmosphere.
Недостатком технического решения, выбранного в качестве аналога, является низкий уровень совместного к.п.д. эжектора и турбины, а также невозможность прямого получения тепла.The disadvantage of the technical solution chosen as an analogue is the low level of joint efficiency ejector and turbine, as well as the inability to directly receive heat.
Наиболее близким к заявленной энергосистеме является «Ветроагрегатная система для получения электричества, холода и тепла» (Патент РФ на полезную модель №91743 от 25.11.2009 г.), выбранная в качестве прототипа. Система содержит турбину с электрогенератором, компрессор с ветродвигателем, накопитель воздуха, теплообменник с горячим и холодным контурами теплоносителей, энергоузел, потребитель тепла, потребитель холода, потребитель электроэнергии и регулировочный кран. При этом накопитель воздуха выполнен в виде гибкой оболочки. Привод выполнен в виде ветродвигателя и связан с компрессором через энергоузел. Компрессор газодинамически входом соединен с атмосферой, а выходом - через горячий контур теплообменника с входом накопителя воздуха. Турбина газодинамически входом соединена через регулировочный кран с выходом накопителя воздуха, а выходом - с входом потребителя холода. Холодный контур теплообменника подключен к потребителю тепла. Электрогенератор соединен с потребителем электроэнергии.Closest to the declared power system is the "Windmill system for generating electricity, cold and heat" (RF Patent for utility model No. 91743 of 11/25/2009), selected as a prototype. The system contains a turbine with an electric generator, a compressor with a wind turbine, an air storage unit, a heat exchanger with hot and cold coolant circuits, an energy center, a heat consumer, a cold consumer, an electric power consumer and a control valve. In this case, the air storage device is made in the form of a flexible shell. The drive is made in the form of a wind turbine and is connected to the compressor through the energy center. The compressor is gas-dynamically connected to the atmosphere by the inlet, and through the hot contour of the heat exchanger with the air storage inlet through the outlet. The turbine is gas-dynamically inlet connected through an adjustment valve to the outlet of the air storage device, and the outlet to the inlet of the cold consumer. The cold circuit of the heat exchanger is connected to a heat consumer. The generator is connected to a consumer of electricity.
Техническое решение позволяет автономно обеспечить потребителя электричеством, холодом и теплом без затрат топлива. Однако непостоянство ветропотенциала по времени и ограниченность запасов сжатого воздуха в накопителе могу ограничивать время обеспечения подачи энергии в заданном количестве.The technical solution allows you to independently provide the consumer with electricity, cold and heat without fuel consumption. However, the variability of the wind potential over time and the limited reserves of compressed air in the drive can limit the time to ensure the supply of energy in a given amount.
Технической задачей заявляемого решения является стабильное и эффективное обеспечение потребителей достаточным количеством электроэнергии, холодом и теплом при пониженном уровне ветропотенциала с дополнительным повышением потребительских свойств энергосистемы.The technical task of the proposed solution is the stable and efficient provision of consumers with sufficient electricity, cold and heat at a reduced level of wind potential with an additional increase in the consumer properties of the energy system.
Поставленная задача решается тем, что универсальная комплексная энергосистема для получения электричества, холода и тепла, содержит ветродвигатель, агрегатированный с приводимым им через энергоузел компрессором, накопитель воздуха, теплообменник с горячим и холодным контурами, потребитель теплого воздуха, турбодетандер, агрегатированный с приводимым им электрогенератором и потребитель холодного воздуха. Где компрессор соединен газодинамически входом с атмосферой, а выходом - через горячий контур теплообменника с входом накопителя воздуха. Турбодетандер соединен газодинамически входом через запорный орган с выходом накопителя воздуха, а выходом с входом потребителя холодного воздуха. Вход и выход холодного контура теплообменника соединены между собой через потребитель теплого воздуха.The problem is solved in that the universal integrated power system for generating electricity, cold and heat comprises a wind turbine aggregated with a compressor driven by it through an energy unit, an air storage unit, a heat exchanger with hot and cold circuits, a warm air consumer, a turbo expander aggregated with an electric generator driven by it, and cold air consumer. Where the compressor is connected gas-dynamically by the inlet to the atmosphere, and the outlet through the hot circuit of the heat exchanger with the inlet of the air storage. The turbo expander is connected gasdynamically by an inlet through a shut-off element with an outlet of an air accumulator, and an outlet with an inlet of a consumer of cold air. The inlet and outlet of the cold circuit of the heat exchanger are interconnected through a consumer of warm air.
Согласно изобретению, энергосистема включает источник природного газа повышенного давления, потребитель природного газа, дополнительный компрессор с приводом и дополнительный турбодетандер с потребителем мощности. Где последний заключен в капсулу. Причем дополнительный компрессор газодинамически входом соединен с атмосферой, а выходом - через запорный орган с входом накопителя воздуха. Притом дополнительный турбодетандер газодинамически входом через запорные органы соединен с емкостью природного газа и с выходом накопителя воздуха, а выходом - через запорные органы с потребителем природного газа и со входом потребителя холодного воздуха.According to the invention, the power system includes a source of natural gas high pressure, a consumer of natural gas, an additional compressor with a drive and an additional turboexpander with a power consumer. Where the latter is encapsulated. Moreover, the additional compressor is connected to the atmosphere with a gasdynamic inlet, and through an outlet with an air storage inlet through an outlet. Moreover, an additional turboexpander is connected by gas input through the locking elements to the capacity of the natural gas and the output of the air storage device, and through the locking elements to the consumer of natural gas and the input of the consumer of cold air.
При такой схеме энергосистемы:With this scheme of the power system:
- включение в энергосистему источника природного газа повышенного давления и потребителя природного газа обеспечивает расширение потребительского качества энергосистемы при эффективном использовании природного газа в качестве энергоносителя;- the inclusion in the energy system of a source of high pressure natural gas and a consumer of natural gas ensures the expansion of the consumer quality of the energy system with the efficient use of natural gas as an energy carrier;
- наличие в энергосистеме дополнительного компрессора с приводом, где компрессор газодинамически соединен входом с атмосферой, а выходом - через обратный клапан с входом накопителя воздуха обеспечивает наполнение накопителя воздухом в отсутствии должного ветропотенциала и запуск энергосистемы;- the presence in the energy system of an additional compressor with a drive, where the compressor is gasdynamically connected with the inlet to the atmosphere, and the output through the check valve with the inlet of the air storage unit ensures filling the storage device with air in the absence of proper wind potential and starting up the power system;
- наличие в энергосистеме дополнительного турбодетандера с потребителем мощности обеспечивает повышение потребительского качества энергосистемы за счет использования кроме электрогенератора других потребителей мощности;- the presence in the power system of an additional turboexpander with a power consumer provides an increase in the consumer quality of the power system by using other power consumers in addition to the electric generator;
- заключение турбодетандера с потребителем мощности в капсулу снижает уровень шума генерируемого турбодетандером и способствует охлаждению потребителя мощности, повышая его к.п.д.;- the conclusion of the turboexpander with the power consumer in the capsule reduces the noise level generated by the turboexpander and helps to cool the power consumer, increasing its efficiency;
- соединение дополнительного турбодетандера газодинамически входом через запорные органы с емкостью природного газа и выходом накопителя воздуха, а выходом - через запорные органы с потребителем природного газа и входом потребителя холодного воздуха позволяет вырабатывать необходимый вид мощность для потребителя и обеспечивать потребителя холода дополнительным расходом холодного воздуха, а также обеспечивает потребитель возможностями дополнительного тепла и электроэнергии при использовании природного газа при его сжигании в генерирующем энергооборудовании.- the connection of the additional turboexpander with gas inlet through the shut-off elements with the capacity of the natural gas and the output of the air storage device, and the output through the shut-off elements with the natural gas consumer and the inlet of the cold air consumer, allows to produce the necessary type of power for the consumer and provide the cold consumer with an additional flow of cold air, and also provides the consumer with the possibilities of additional heat and electricity when using natural gas when it is burned in the gene power generating equipment.
Существенные признаки изобретения могут иметь дополнение и развитие:The essential features of the invention may have the addition and development of:
- энергосистема может включать потребитель смеси природного газа с воздухом и эжектор, содержащий эжектирующее и эжектируемые сопла. Тогда дополнительный турбодетандер должен быть газодинамически соединен входом через запорный орган с атмосферой, а выходом - перед запорными органами потребителя природного газа и потребителя холодного воздуха через эжектируемое сопло эжектора и запорный орган с входом потребителя газовоздушной смеси. Причем эжектирующее сопло эжектора должно быть газодинамически соединено через запорный орган с источником природного газа повышенного давления. Это обеспечивает;- the power system may include a consumer of a mixture of natural gas with air and an ejector containing ejecting and ejected nozzles. Then the additional turboexpander must be gas-dynamically connected by an inlet through a shut-off element to the atmosphere, and by an outlet in front of the shut-off bodies of a natural gas consumer and a cold air consumer through an ejected ejector nozzle and a shut-off element with an inlet of a gas-air consumer. Moreover, the ejector nozzle of the ejector must be gasdynamically connected through a shut-off element to a source of natural gas of high pressure. It provides;
- турбодетандер, агрегатированный с электрогенератором, может быть заключен в дополнительную капсулу. Это позволяет снизить уровень шума генерируемого турбодетандером и способствует охлаждению электрогенератора, повышая его кпд;- a turboexpander aggregated with an electric generator can be enclosed in an additional capsule. This allows you to reduce the noise level generated by the turboexpander and helps to cool the generator, increasing its efficiency;
- накопитель воздуха может быть выполнен в виде гибкой оболочки. Это обеспечивает размещение накопителя в любых заданных габаритах;- air storage can be made in the form of a flexible shell. This ensures that the drive is placed in any given dimensions;
- гибкая оболочка может быть расположена внутри ограничивающей несущей конструкции. Это обеспечивает повышение прочности гибкой оболочки и ее ресурса;- a flexible shell may be located inside the bounding load-bearing structure. This provides increased strength of the flexible shell and its resource;
- ограничивающая несущая конструкция может быть выполнена в виде сетчатой оболочки. Это снижает габариты и стоимость конструкции;- bounding support structure can be made in the form of a mesh shell. This reduces the size and cost of the structure;
- накопитель воздуха может быть выполнен в виде естественной или искусственной полости в земле. Это снижает наружные габариты энергосистемы и повышает ресурс работы накопителя воздуха;- the air accumulator can be made in the form of a natural or artificial cavity in the ground. This reduces the external dimensions of the power system and increases the life of the air storage;
- привод дополнительного компрессора может быть выполнен в виде электродвигателя. Это позволяет при работе только ночью, за счет разности тарифов в оплате электроэнергии, повысить прибыльность использования энергосистемы;- the drive of the additional compressor can be made in the form of an electric motor. This allows you to work only at night, due to the difference in tariffs for paying for electricity, to increase the profitability of using the power system;
- привод дополнительного компрессора может быть выполнен в виде поршневого двигателя внутреннего сгорания или газотурбинного двигателя. Это обеспечивает энергосистеме автономность и независимость от других источников электроэнергии;- the drive of the additional compressor can be made in the form of a reciprocating internal combustion engine or a gas turbine engine. This provides the grid with autonomy and independence from other sources of electricity;
- потребитель мощности дополнительного турбодетандера может быть выполнен в виде насоса, гидродинамически по входу, связанному с источником воды, а по выходу - с потребителем воды повышенного давления. Это позволяет повысить потребительское качество системы;- the power consumer of the additional turboexpander can be made in the form of a pump, hydrodynamically at the inlet connected to the water source, and at the outlet - with the consumer of high pressure water. This improves the consumer quality of the system;
- потребитель мощности дополнительного турбодетандера может быть выполнен в виде дополнительного электрогенератора. Это позволяет при работе только днем повысить прибыльность использования энергосистемы за счет разности дневных и ночных тарифов в оплате электроэнергии;- the power consumer of the additional turboexpander can be made in the form of an additional electric generator. This allows working only during the day to increase the profitability of using the energy system due to the difference in day and night tariffs in paying for electricity;
- накопитель воздуха может быть расположен в водоеме под уровнем воды. Это снижает габариты энергосистемы и повышает надежность ее работы за счет исключения неблагоприятного внешнего воздействия на энергосистему пожаров, ураганов и других стихийных бедствий.- the air storage device may be located in a reservoir under the water level. This reduces the size of the power system and increases the reliability of its operation by eliminating adverse external effects on the energy system of fires, hurricanes and other natural disasters.
Таким образом, решены поставленные в изобретении задачи. Достигается стабильное и эффективное обеспечение потребителей достаточным количеством электроэнергии, холодом и теплом при пониженном уровне ветропотенциала с дополнительным повышением потребительских свойств энергосистемы.Thus, the objectives of the invention are solved. A stable and efficient supply of consumers with sufficient electricity, cold and heat is achieved at a reduced level of wind potential with an additional increase in the consumer properties of the power system.
Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием конструкции энергосистемы и ее работы со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг.1-2, где:The present invention is illustrated by the following detailed description of the design of the power system and its operation with reference to the illustrations presented in figures 1-2, where:
на фиг.1 изображена общая схема универсальной комплексной энергосистемы;figure 1 shows a General diagram of a universal integrated power system;
на фиг.2 - развитие общей схемы энергосистемы.figure 2 - development of the General scheme of the power system.
Универсальная комплексная энергосистема для получения электричества, холода и тепла содержит (см. фиг.1) ветродвигатель 1, агрегатированный с приводимым им через энергоузел 2 компрессором 3, накопитель 4 воздуха, теплообменник 5 с горячим 6 и холодным 7 контурами, потребитель 8 теплого воздуха, турбодетандер 9, агрегатированный с приводимым им электрогенератором 10 и потребитель 11 холодного воздуха. Энергоузел 2 может быть выполнен в виде мультипликатора или электропреобразователя (не показано). Где компрессор 3 соединен газодинамически входом с атмосферой, а выходом - через горячий контур 6 теплообменника 5 с входом накопителя 4 воздуха. Турбодетандер 9 соединен газодинамически входом через запорный орган 12 с выходом накопителя 4 воздуха, а выходом с входом потребителя 11 холодного воздуха. Вход и выход холодного 7 контура теплообменника 5 соединены между собой через потребитель 8 теплого воздуха. Энергосистема включает источник 13 природного газа повышенного давления, потребитель 14 природного газа, дополнительный компрессор 15 с приводом 16 и дополнительный турбодетандер 17 с потребителем мощности 18. Где турбодетандер 17 и потребитель мощности 18 заключены в капсулу 19. Причем дополнительный компрессор 15 газодинамически входом соединен с атмосферой, а выходом - через обратный клапан 20 с входом накопителя 4 воздуха. Притом дополнительный турбодетандер 17 газодинамически входом через запорные органы 21 и 22 соединен с источником 13 природного газа и выходом накопителя 4 воздуха, а выходом - через запорные органы 23 и 24 с потребителем 14 природного газа и входом потребителя 11 холодного воздуха.A universal integrated energy system for generating electricity, cold and heat contains (see Fig. 1) a
Энергосистема (см. фиг.2) может включать потребитель 25 смеси природного газа с воздухом и эжектор 26, содержащий эжектирующее и эжектируемые сопла (не показано). Где дополнительный турбодетандер 17 газодинамически соединен входом через запорный орган 27 с атмосферой, а выходом - перед запорными органами 23 и 24 потребителя 14 природного газа и потребителя 11 холодного воздуха через запорный орган 28 и эжектируемое сопло эжектора 26 с входом потребителя 25 смеси природного газа и воздуха. Причем эжектирующее сопло эжектора 26 газодинамически соединено через запорный орган 29 с источником 13 природного газа повышенного давления.The power system (see figure 2) may include a
Турбодетандер 9, агрегатированный с электрогенератором 10, также может быть заключен в дополнительную капсулу 30.
Накопитель 4 воздуха может быть выполнен в виде гибкой оболочки. Гибкая оболочка накопителя 4 может быть расположена внутри ограничивающей несущей конструкции (не показано), например, в виде сетчатой оболочки.The accumulator 4 of air can be made in the form of a flexible shell. The flexible shell of the drive 4 may be located inside the bounding support structure (not shown), for example, in the form of a mesh shell.
Накопитель 4 воздуха может быть выполнен в виде естественной или искусственной полости в земле (не показано).The accumulator 4 of air can be made in the form of a natural or artificial cavity in the ground (not shown).
Привод 16 дополнительного компрессора 15 может быть выполнен в виде электродвигателя, поршневого двигателя внутреннего сгорания или газотурбинного двигателя.The drive 16 of the
Потребитель мощности 18 дополнительного турбодетандера 17 может быть выполнен в виде насоса, гидродинамически по входу, связанному с источником воды, а по выходу - с потребителем воды повышенного давления или в виде дополнительного электрогенератора.The
Накопитель 4 воздуха может быть расположен в водоеме под уровнем воды (не показано).Air storage 4 may be located in a pond under a water level (not shown).
Работа универсальной комплексной энергосистемы в основной комплектации (см. фиг.1) осуществляется следующим образом.The work of the universal integrated power system in the basic configuration (see figure 1) is as follows.
Воздух из атмосферы (при работе ветродвигателя 1 вместе с энергоузлом 2) поступает в компрессор 3, где повышаются его температура и давление. Далее воздух проходит через горячий контур 6 теплообменника 5, где в холодном контуре 7 отдает тепло хладагенту, идущему к потребителю тепла 8, и охлажденный поступает в накопитель воздуха 4. В накопителе воздуха 4 воздух дополнительно охлаждается до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и, выходя из него, через запорный орган 12 поступает в турбодетандер 9. В турбодетандере 9 воздух расширяется, его давление понижается практически до давления окружающей среды, а температура - до величины, существенно меньшей температуры окружающей среды. Перепад давления воздуха в турбодетандере 9 создает крутящий момент на его валу. Он начинает вращаться и образующаяся мощность передается механически связанному с ним электрогенератору 10. Из турбодетандера 9 холодный воздух поступает к потребителю холодного воздуха 11. Сжатый воздух из накопителя 4 через запорный орган 22 может поступать в дополнительный турбодетандер 17, который генерируемую мощность передает потребителю 18, а получаемый холодный воздух из дополнительного турбодетандера 17 поступает через запорный орган 24 к потребителю 11 холодного воздуха при закрытых запорных органах 21 и 23.Air from the atmosphere (during the operation of the
При необходимости увеличения генерируемой энергии при недостаточном запасе сжатого воздуха в накопителе 4 производится закрытие запорных органов 22 и 24 с подключением энергосистемы к источнику 13 природного газа за счет открытия запорных органов 21 и 23. В этом варианте работы энергосистемы природный газ повышенного давления поступает в дополнительный турбодетандер 17 с обеспечением выработки им мощности для потребителя 18, а далее природный газ пониженного давления поступает в потребитель 14 природного газа. Размещение при этом дополнительного турбодетандера 17 с потребителем 18 мощности в капсуле дополнительно расширяет потребительское качество энергосистемы, повышая ее надежность за счет исключения возможности попадания природного газа в окружающую среду. В качестве потребителя 14 природного газа может быть различное энергогенерирующее оборудование по производству электричества, холода и тепла.If it is necessary to increase the generated energy with an insufficient supply of compressed air in the accumulator 4, the shut-off
Одновременно с компрессором 3 в накопитель 4 поступает воздух от дополнительного компрессора 15, приводимого в работу приводом 16.Simultaneously with the
При использовании в качестве потребителя мощности 18 водяного насоса повышается потребительское качество энергосистемы за счет обеспечения потребителя (не показано) водой повышенного давления, создаваемого водяным насосом.When a
Важное значение приобретает использование в качестве привода 16 электродвигателя, который может за счет разности тарифов ночного и дневного электричества, работая только ночью, создавать дополнительную прибыль пользователям комплексной энергосистемы, что будет рассмотрено в прилагаемом далее примере расчета.The use of an electric motor as a drive 16 is of great importance, which, due to the difference in tariffs of night and day electricity, working only at night, can create additional profit for users of an integrated power system, which will be considered in the calculation example attached below.
Важное значение в уменьшении стоимости получаемой энергии, а также для обеспечения автономности энергосистемы, может играть использование в качестве привода 16 дополнительного компрессора 15 поршневого двигателя или газотурбинного двигателя. Это может иметь большое значение в тех случаях, когда недостаточен ветропотенциал при отсутствии посторонних источников электроэнергии. Привод 16 в виде поршневого двигателя, приводящего в работу дополнительный компрессор 15 с питанием от источника топлива может способствовать первоначальной закачке накопителя 4 сжатым воздухом.The use of an
В качестве примера расчета рассмотрим вполне реальные условия работы дополнительного компрессора 15 с приводом от электродвигателя мощностью 6 кВт, расходом воздуха Gк=0,06 кг/с и степенью повышения давления πк=2,0 при мощности дополнительного турбодетандера до 12 кВт при расходе воздуха Gт=1,0 кг/с и степени понижения давления πт=1,4.As an example of calculation, we consider the very real operating conditions of an
При заданных условиях при работе дополнительного компрессора в течение 6 часов ночью будет израсходовано 36 кВт-часов электрической энергии с ее оплатой в 36 рублей (1 рубль за 1 кВт-час). При этом накоплено сжатого воздуха в количестве 1296 кг. Этот воздух при полном срабатывании (с учетом первоначально имеющегося запаса сжатого воздуха в накопителе 4) в дополнительном турбодетандере 14 сможет сгенерировать 4,3 кВт-час электроэнергии и такое же количество холода, что/равносильно как бы затрате 8,6 кВт-час электроэнергии, т.к. при генерации 1 кВт холодного воздуха в турбохолодильной машине затрачивается мощность в 2 кВт. Таким образом, будет условно полезно произведено в дополнительном турбодетандере энергии в 12,9 кВт-час (4,3+8,6). С учетом дневного тарифа в 4 руб. за 1 кВт-час стоимость 12,9 кВт-час составит 51,6 руб. Отсюда следует, что в идеальной постановке положительная разница в оплате стоимости электроэнергии составит при реализации настоящего изобретения 15,6 рублей (51,6-36) в сутки. При допущении об использовании только 80% полученного запаса сжатого воздуха эта разница составит чуть более 4 рублей.Under the given conditions, during the operation of the additional compressor for 6 hours at night 36 kW-hours of electric energy will be consumed with its payment of 36 rubles (1 ruble per 1 kW-hour). While accumulated compressed air in the amount of 1296 kg. This air, when fully triggered (taking into account the initially available supply of compressed air in the accumulator 4) in the
В отдельных случаях, когда требуется снижение в 2,0-3,0 раза подачи природного газа к энергогенерирующему оборудованию без заметного снижения эффективности работы энергосистемы, целесообразно использовать ее в комплектации, представленной на фиг.2.In some cases, when a 2.0-3.0-fold reduction in the supply of natural gas to energy-generating equipment is required without a noticeable decrease in the efficiency of the power system, it is advisable to use it in the configuration shown in figure 2.
Работа универсальной комплексной энергосистемы в модернизированной комплектации (см. фиг.2) осуществляется следующим образом.The work of the universal integrated power system in a modernized configuration (see figure 2) is as follows.
При закрытых запорных органах 21, 22, 23 и 24 и открытых запорных органах 27, 28 и 29 природный газ повышенного давления из источника 13 поступает в эжектор 26, снижая давление в эжектирующем сопле, которое связано с выходом дополнительного турбодетандера 17, вход которого через открытый запорный орган 27 связан с атмосферой. В результате понижения давления на выходе турбодетандера 17 в него поступает воздух из атмосферы, генерируя мощность, передаваемую потребителю 18. Воздух после турбодетандера 17 поступает в эжектируемое сопло эжектора 26 смешиваясь с природным газом, поступающим через эжектирующее сопло в эжектор 26, с поступлением смеси природного газа с воздухом в потребитель 25.With closed shut-off
Таким образом, реализация представленного технического решения позволит решить поставленную задачу стабильного и эффективного обеспечения потребителей требуемым количеством электроэнергии, холода и тепла при пониженном уровне ветропотенциала с дополнительным повышением потребительских качеств.Thus, the implementation of the presented technical solution will allow us to solve the problem of stable and efficient supply of the required amount of electricity, cold and heat to consumers with a reduced level of wind potential with an additional increase in consumer qualities.
Предлагаемая энергосистема может найти применение в местах и с повышенным уровнем ветропотенциала, а также в отдаленных районах при отсутствии источников электроэнергии, позволяя при высоких экологических показателях получать в требуемых количествах различные виды энергии: электричество, холод и тепло.The proposed energy system can be used in places with an increased level of wind potential, as well as in remote areas in the absence of sources of electricity, allowing for high environmental performance to receive various types of energy in the required quantities: electricity, cold and heat.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139730/06A RU2489589C2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | All-purpose complex power system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139730/06A RU2489589C2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | All-purpose complex power system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011139730A RU2011139730A (en) | 2013-04-10 |
| RU2489589C2 true RU2489589C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=49151640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011139730/06A RU2489589C2 (en) | 2011-09-30 | 2011-09-30 | All-purpose complex power system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2489589C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105221345A (en) * | 2015-09-26 | 2016-01-06 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | A kind of cogeneration type compressed-air energy-storage system and controlling method thereof |
| RU2662787C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Wind and hydraulic accumulating electrical installation |
| RU2751420C1 (en) * | 2020-11-30 | 2021-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Oxygen-fuel power plant |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4896499A (en) * | 1978-10-26 | 1990-01-30 | Rice Ivan G | Compression intercooled gas turbine combined cycle |
| US5622044A (en) * | 1992-11-09 | 1997-04-22 | Ormat Industries Ltd. | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines |
| RU2145386C1 (en) * | 1997-12-23 | 2000-02-10 | Гуров Валерий Игнатьевич | Method for operation of gas-turbine plant |
| RU2354838C2 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas turbine power plant |
| RU90543U1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-01-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
| RU91743U1 (en) * | 2009-11-25 | 2010-02-27 | Валерий Игнатьевич Гуров | WIND UNIT FOR PRODUCTION OF ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
-
2011
- 2011-09-30 RU RU2011139730/06A patent/RU2489589C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4896499A (en) * | 1978-10-26 | 1990-01-30 | Rice Ivan G | Compression intercooled gas turbine combined cycle |
| US4896499B1 (en) * | 1978-10-26 | 1992-09-15 | G Rice Ivan | |
| US5622044A (en) * | 1992-11-09 | 1997-04-22 | Ormat Industries Ltd. | Apparatus for augmenting power produced from gas turbines |
| RU2145386C1 (en) * | 1997-12-23 | 2000-02-10 | Гуров Валерий Игнатьевич | Method for operation of gas-turbine plant |
| RU2354838C2 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | Gas turbine power plant |
| RU90543U1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-01-10 | Валерий Игнатьевич Гуров | COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
| RU91743U1 (en) * | 2009-11-25 | 2010-02-27 | Валерий Игнатьевич Гуров | WIND UNIT FOR PRODUCTION OF ELECTRICITY, COLD AND HEAT |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105221345A (en) * | 2015-09-26 | 2016-01-06 | 国网山东省电力公司济南供电公司 | A kind of cogeneration type compressed-air energy-storage system and controlling method thereof |
| RU2662787C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") | Wind and hydraulic accumulating electrical installation |
| RU2751420C1 (en) * | 2020-11-30 | 2021-07-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Oxygen-fuel power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011139730A (en) | 2013-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2378100B1 (en) | System and method of using a compressed air storage system with a gas turbine | |
| ES2286884T3 (en) | OPERATION OF A GAS TURBINE WITH SUPPLEMENTARY COMPRESSED AIR. | |
| AU2009338124B2 (en) | CAES plant using humidified air in the bottoming cycle expander | |
| US9422948B2 (en) | Energy storage system and method for storing energy and recovering the stored energy using the system | |
| US20110094229A1 (en) | Adiabatic compressed air energy storage system with combustor | |
| CN102839995B (en) | Isothermal-isobaric compressed air energy storage system | |
| Jakiel et al. | Adiabatic compressed air energy storage plants for efficient peak load power supply from wind energy: the European project AA-CAES | |
| US20110016864A1 (en) | Energy storage system | |
| JP2009047170A (en) | Combustion turbine cooling medium supply method | |
| KR101257844B1 (en) | Geothermal power generation apparatus using compressed air of high temperature and high pressure generated from the compressed air energy storage generation system | |
| CN104220727A (en) | Solar heat assisted gas turbine system | |
| RU2489589C2 (en) | All-purpose complex power system | |
| Najjar et al. | Comparison of performance of compressed-air energy-storage plant with compressed-air storage with humidification | |
| EP2610465B1 (en) | Solar gas turbine system | |
| EP2586997A2 (en) | Compressed air energy storage system and method of operating such a system | |
| RU112279U1 (en) | INTEGRATED ENERGY SYSTEM | |
| RU101104U1 (en) | COMBINED ENERGY SYSTEM | |
| CN106460664B (en) | Gas turbine efficiency and turndown speed improvements using supplemental air systems | |
| RU90543U1 (en) | COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND HEAT | |
| RU91743U1 (en) | WIND UNIT FOR PRODUCTION OF ELECTRICITY, COLD AND HEAT | |
| RU117511U1 (en) | SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRICITY, COLD AND WARM AIR | |
| Perri | A flexible generation and energy storage solution | |
| CN104053884B (en) | For the control in power station and the method for feeding and power station | |
| Al Zohbi et al. | Thermodynamic Analysis of Diabatic and Adiabatic Compressed Air Energy Storage Systems | |
| RU119076U1 (en) | SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRIC POWER, COLD AND HEAT AIR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151001 |