RU2792410C1 - Autonomous modular power plant - Google Patents
Autonomous modular power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792410C1 RU2792410C1 RU2022115929A RU2022115929A RU2792410C1 RU 2792410 C1 RU2792410 C1 RU 2792410C1 RU 2022115929 A RU2022115929 A RU 2022115929A RU 2022115929 A RU2022115929 A RU 2022115929A RU 2792410 C1 RU2792410 C1 RU 2792410C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- energy
- ses
- sne
- control
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится энергетике, к автономным системам энергоснабжения объектов, удаленных от центрального энергоснабжения, и может быть использована в оптимизации режимов работы автономного источника электрической энергии для обеспечения бесперебойного снабжения потребителя электрической энергией.The invention relates to the energy industry, to autonomous power supply systems for objects remote from the central power supply, and can be used in optimizing the operating modes of an autonomous source of electrical energy to ensure uninterrupted supply of electrical energy to a consumer.
Уровень техникиState of the art
Известен способ работы автономной энергетической установки на возобновляемом источнике энергии (RU2095913 от 10.11.1997, МПК H02J 15/00, F03D 9/02, H02J 7/35) мощностью 0,5-16,0 кВт, включающий непрерывное преобразование энергии источника в электрическую, аккумулирование ее в аккумуляторной батарее до полной зарядки, подачу потребителю, отличающийся тем, что при минимальной мощности потребления в период интенсивного излучения энергии источником при вырабатываемой установкой мощности от 4 до 16 кВт параллельно с аккумулированием электроэнергии в аккумуляторной батарее ее подают в тепловой аккумулятор, а в период неинтенсивного излучения энергии источником при вырабатываемой установкой мощности 0,5 4,0 кВт электроэнергию в тепловой аккумулятор подают от аккумуляторной батареи, при этом при полной зарядке аккумуляторной батареи и теплового аккумулятора электроэнергию подают от аккумуляторной батареи на установку.A known method of operation of an autonomous power plant on a renewable energy source (RU2095913 dated 11/10/1997, IPC
Известна автономная система электроснабжения (RU 2156534 от 20.09.2000, МПК H02J 7/34, H02J 7/35), содержит солнечную батарею (СБ), состоящую из m секций, n аккумуляторных батарей с индивидуальными зарядно-разрядными устройствами, последовательный стабилизатор напряжения (СН) для питания нагрузки от СБ, выполненный из m каналов, причем каждая секция СБ через разделительный диод соединена с соответствующим каналом СН, а через другие диоды все секции СБ соединены с общей шиной, к которой подключены силовые входы всех зарядных устройств. Разделение СН на несколько каналов (по числу секций СБ), индивидуальное управление ими от блока управления с источником смещения диапазонов регулирования каналов СН, установка параллельно каждой секции СБ устройства ограничения напряжения позволяют повысить надежность системы, снизить пульсации выходного напряжения и потери мощности, в том числе при отказах в СЭС, исключить перенапряжения во входных цепях, что является техническим результатом.An autonomous power supply system is known (RU 2156534 dated 20.09.2000, IPC H02J 7/34, H02J 7/35), contains a solar battery (SB) consisting of m sections, n batteries with individual charging and discharging devices, a serial voltage regulator ( CH) to power the load from the SB, made of m channels, each section of the SB through an isolation diode is connected to the corresponding channel of the SN, and through other diodes all sections of the SB are connected to a common bus, to which the power inputs of all chargers are connected. The division of SN into several channels (according to the number of SB sections), their individual control from the control unit with a bias source for the ranges of regulation of the SN channels, the installation of voltage limiting devices in parallel with each SB section can increase system reliability, reduce output voltage ripple and power losses, including in case of failures in the solar power plant, to exclude overvoltages in the input circuits, which is a technical result.
Известен способ бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии (варианты) (RU 2208890 от 20.07.2003, МПК H02J 3/28, H02J 15/00), включающий преобразование энергии возобновляемого источника энергии в электрическую энергию переменного тока с помощью электрогенератора переменного тока, преобразование посредством выпрямителя энергии переменного тока в энергию постоянного тока, стабилизацию напряжения источника, накопление энергии постоянного тока в аккумуляторе и выдачу энергии на нагрузку потребителя, дополнительно посредством широтно-импульсного преобразователя с гальванической развязкой на выходе преобразовывают напряжение аккумулятора в регулируемое постоянное напряжение и с помощью «вольт-добавки» суммируют его с напряжением на выходе выпрямителя путем последовательного подключения выходных цепей преобразователя и выпрямителя, причем регулирование широтно-импульсного преобразователя осуществляют из условия поддержания на входе стабилизатора напряжения выше напряжения стабилизации. Кроме того, данное техническое решение реализовано и для варианта электроэнергетической системы, содержащей более одного возобновляемого источника энергии (особенно разного типа).A known method of uninterrupted power supply to consumers of an electric power system operating on renewable energy sources (options) (RU 2208890 dated 20.07.2003, IPC H02J 3/28,
Известна автономная система бесперебойного электроснабжения, использующая возобновляемый источник энергии (RU 2262790 от 20.10.2005, МПК H02J 7/34, H02J 3/38, F03D 9/00), содержащая, по крайней мере, одну ветротурбину переменной скорости вращения, жестко связанную с генератором переменного тока, вспомогательный электрический потребитель, выполненный в виде аккумуляторной батареи, соединенный с генератором переменного тока устройством регулирования мощности, дизель, механически связанный с синхронным генератором, образующие дизель-генераторную установку, отличающаяся тем, что в системе сформировано два независимых источника электроснабжения, соединенных между собой блоком переключения, функцию одного из них выполняет дизель-генераторная установка, снабженная системой автоматического регулирования активной мощности, функцию другого -синхронный компенсатор с устройством разгона и системой автоматического регулирования скорости, аккумуляторная батарея, соединенная с синхронным компенсатором посредством двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя постоянного тока, который при превышении мощности ветротурбины над мощностью нагрузки управляется в системе автоматической стабилизации скорости синхронного компенсатора, а в режиме, когда мощность ветротурбины меньше мощности нагрузки и аккумуляторная батарея разряжена, - в системе стабилизации активной мощности дизель-генераторной установки; функцию генератора переменного тока выполняет многоскоростная асинхронная машина, управляемая блоком выбора режима, задающего его рабочую скорость в функции активной мощности.An autonomous uninterruptible power supply system using a renewable energy source is known (RU 2262790 dated 10/20/2005, IPC H02J 7/34, H02J 3/38, F03D 9/00), containing at least one variable speed wind turbine, rigidly connected to an alternator, an auxiliary electrical consumer made in the form of a storage battery connected to the alternator by a power control device, a diesel engine mechanically connected to a synchronous generator, forming a diesel generator set, characterized in that the system has two independent power supply sources connected between themselves by a switching unit, the function of one of them is performed by a diesel generator set equipped with an automatic active power control system, the function of the other is a synchronous compensator with an acceleration device and an automatic speed control system, a battery connected to a synchronous compensator m by means of a two-set reversible thyristor DC converter, which, when the wind turbine power exceeds the load power, is controlled in the automatic speed stabilization system of the synchronous compensator, and in the mode when the wind turbine power is less than the load power and the battery is discharged, in the diesel generator active power stabilization system installations; the function of an alternating current generator is performed by a multi-speed asynchronous machine controlled by a mode selection unit that sets its operating speed as a function of active power.
Известно устройство бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на нестабильных источниках энергии (RU 56085 от 27.08.2006, МПК H02J 3/28, H02J 3/32, H02J 9/06), содержащее нестабильный источник энергии с генератором переменного тока, соединенным с сетью потребителя промышленной частоты посредством ключа, управляемого пороговым устройством, дизельный двигатель, который снабжен устройством автоматического включения, входом соединенным с выходом контроллера заряда аккумуляторной батареи, и который через обгонную муфту соединен с синхронной электромашиной, подключенной к сети потребителя, при этом на один вал с синхронной электромашиной подключен двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, якорем подключенный к 4-квадрантному широтно-импульсному преобразователю, выход которого соединен с аккумуляторной батареей, а управляющий вход которого соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя, один вход которого соединен с выходом задающего генератора промышленной частоты, а другой вход соединен с выходом датчика частоты сети потребителя.A device for uninterruptible power supply to consumers of an electric power system operating on unstable energy sources (RU 56085 dated 27.08.2006, IPC H02J 3/28, H02J 3/32, H02J 9/06) is known, containing an unstable source of energy with an alternator connected to the network consumer of industrial frequency by means of a key controlled by a threshold device, a diesel engine, which is equipped with an automatic switch-on device, an input connected to the output of the battery charge controller, and which is connected through an overrunning clutch to a synchronous electric machine connected to the consumer's network, while on one shaft with a synchronous the electric machine is connected to a DC motor with excitation from permanent magnets, armature connected to a 4-quadrant pulse-width converter, the output of which is connected to the storage battery, and the control input of which is connected to the output of a phase-sensitive rectifier, one input of which is connected to the output the house of the master frequency generator, and the other input is connected to the output of the consumer network frequency sensor.
Известен способ бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на нестабильных источниках энергии (RU 286639 от 27.10.2006, МПК H02J 3/28, Н02Н 9/00), включающий преобразование энергии нестабильного источника в электрическую энергию переменного тока с помощью электрогенератора переменного тока и накопление энергии постоянного тока в аккумуляторе, отличающийся тем, что стабилизацию частоты напряжения сети осуществляют при помощи регулируемой емкостной матрицы с двунаправленными ключами, номиналы конденсаторов которой выбраны из соотношения 8-4-2-1, которой управляют аналого-цифровой схемой фазочастотной автоподстройки частоты сети к частоте опорного генератора промышленной частоты, а стабилизацию амплитуды осуществляют за счет модуляции напряжения сети широтно-импульсным модулятором, причем коммутацию емкостной матрицы и сети к источнику постоянного тока выполняют двумя тиристорными ключевыми мостами, диагонали постоянного тока которых подключены к аккумулятору через транзистор, которым управляют широтно-импульсным модулятором, а диагонали переменного тока мостов подключены к сети переменного тока и к емкостной матрице соответственно.A known method of uninterrupted power supply to consumers of an electrical power system operating on unstable energy sources (RU 286639 dated October 27, 2006, IPC
Известен многофункциональный энергетический комплекс (МЭК) (RU 95434 от 27.06.2010, МПК H02J 3/28, G05F 1/66), содержащий разнородные источники и накопитель электроэнергии, присоединенные к входам сетевого и автономного преобразователей, входы которых подключены к нагрузке, выходы датчиков которой присоединены к входам агрегатных систем автоматического управления каждого преобразователя, а выходы указанных систем присоединены к цепям управления каждого преобразователя, отличающийся тем, что сетевой преобразователь выполняется на высоковольтных вакуумных приборах, а выходы агрегатных систем управления преобразователей подсоединяются к входу блока системы управления верхнего уровня, выходы которого соединены с цепями управления вентилей каждого преобразователя.A multifunctional energy complex (IEC) is known (RU 95434 dated 06/27/2010, IPC
Известна автономная система бесперебойного электроснабжения (RU 113615 от 20.02.2012, МПК H02J 3/00), использующая возобновляемый источник энергии, содержащая, по крайней мере, одну ветротурбину переменной скорости вращения, жестко связанную с генератором переменного тока, вспомогательный электрический потребитель, выполненный в виде аккумуляторной батареи, соединенный с генератором переменного тока устройством регулирования мощности, дизель, механически связанный с синхронным генератором, образующие дизель-генераторную установку, с сформированием двух независимых источников электроснабжения, соединенных между собой блоком переключения, функцию одного из них выполняет дизель-генераторная установка, снабженная системой автоматического регулирования активной мощности, функцию другого -синхронный компенсатор с устройством разгона и системой автоматического регулирования скорости, аккумуляторная батарея, соединенная с синхронным компенсатором посредством двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя постоянного тока, который при превышении мощности ветротурбины над мощностью нагрузки управляется в системе автоматической стабилизации скорости синхронного компенсатора, а в режиме, когда мощность ветротурбины меньше мощности нагрузки, и аккумуляторная батарея разряжена, - в системе стабилизации активной мощности дизель-генераторной установки; функцию генератора переменного тока выполняет многоскоростная асинхронная машина, управляемая блоком выбора режима, задающего его рабочую скорость в функции активной мощности, отличающаяся тем, что в систему введено устройство разгрузки потребителей, вход которого соединен с выходом блока переключения, а выход - с входом узла потребителей электроэнергии.An autonomous uninterruptible power supply system is known (RU 113615 dated 20.02.2012, IPC
Известна система накопления электрической энергии и оптимизации параметров электрической сети (RU 155652 от 20.10.2015, МПК H02J 7/02, H02J 3/18), которая содержит аккумулятор, реверсивный инвертор, сеть переменного тока, автономную нагрузку, выключатели, синхронный генератор с приводным двигателем и обмоткой возбуждения, блок компаундирования, синхронный компенсатор с обмоткой возбуждения, блок точной синхронизации, блок автоматического регулирования, трансформатор, понижающий напряжение и соединенный с реверсивным инвертором и аккумулятором. Блок автоматического регулирования соединен с синхронным генератором и синхронным компенсатором и регулирует величину частоты и напряжения на зажимах синхронного генератора и синхронного компенсатора. Синхронный компенсатор соединен с устройством точной синхронизации через генераторный выключатель синхронного компенсатора, и с сетью потребителей через шинный выключатель синхронного компенсатора. В цикле пуска сеть потребителей отключена шинными выключателями синхронного генератора и компенсатора. Баланс реактивной мощности системы обеспечивается за счет внедрения синхронного компенсатора и блока электронного регулирования системы накопления электрической энергии и оптимизации параметров электрической сети, что позволяет осуществлять регулирование потока реактивной мощности в индуктивном и емкостном режимах, исключает лавинообразный рост напряжений.A known system for storing electrical energy and optimizing the parameters of the electrical network (RU 155652 dated 20.10.2015, IPC H02J 7/02,
Известно устройство для автономного электроснабжения (RU 158875 от 20.01.2016, МПК H02J 3/04, H02J 7/34), содержащее общую шину переменного тока, к которой через коммутаторы подключены источники переменного тока в виде дизель-генератора, первого инвертора, вход которого предназначен для подключения к батарее солнечных панелей, и второго инвертора с батареей аккумуляторов на входе, и снабженное блоком управления, к выходам которого подключены цепи управления источниками переменного тока и коммутаторами, а к входам - датчики контролируемых параметров, отличающееся тем, что введены блок зарядки аккумуляторов и дополнительный коммутатор, через которые батарея аккумуляторов подключена к общей шине переменного тока, при этом цепи управления блока зарядки аккумуляторов и дополнительного коммутатора подключены к дополнительным выходам блока управления, который выполнен с возможностью оптимизации процесса зарядки батареи аккумуляторов по показаниям датчика напряжения на ней.A device for autonomous power supply is known (RU 158875 dated 01/20/2016, IPC H02J 3/04, H02J 7/34), containing a common AC bus, to which AC sources are connected through switches in the form of a diesel generator, the first inverter, the input of which is intended for connection to a battery of solar panels, and a second inverter with a battery of batteries at the input, and equipped with a control unit, to the outputs of which the control circuits of AC sources and switches are connected, and to the inputs - sensors of controlled parameters, characterized in that a battery charging unit is introduced and an additional switch, through which the battery battery is connected to a common AC bus, while the control circuits of the battery charging unit and the additional switch are connected to additional outputs of the control unit, which is configured to optimize the process of charging the battery battery according to the readings of the voltage sensor on it.
Известны автономная гибридная система электропитания для электрооборудования и блок и способ управления системой (RU 2589889 от 10.07.2016, МПК H02J 3/38). Система для питания электрооборудования под контролем блока управления. Блок управления обеспечивает бесперебойность питания электрооборудования и способен быть питаемым преимущественно за счет нестабильного источника питания, содержит также модуль накопления электроэнергии и электрохимическую энергетическую установку для вырабатывания и накопления топлива в электрохимической энергетической установке, когда источник способен вырабатывать мощность, превосходящую рабочую мощность оборудования, а мощность модуля накопления электроэнергии способна достигать значения мощности, по меньшей мере, равной первому пороговому значению мощности. Способ управления системой обеспечивает бесперебойность электропитания электрооборудования и основан на модуле накопления электроэнергии и газовой электрохимической энергетической установке, при этом электропитание электрооборудования обеспечивается преимущественно за счет нестабильного источника питания, а также за счет источника оборудования, модуля накопления электроэнергии и электрохимической энергетической установки для вырабатывания и накопления топлива в электрохимической энергетической установке, когда мощность источника превосходит рабочую мощность оборудования, а мощность модуля накопления электроэнергии соответствует первому пороговому значению мощности, и расходование топлива в электрохимической энергетической установке, питание оборудования за счет электрохимической энергетической установки и заряд модуля накопления электроэнергии за счет электрохимической энергетической установки, когда мощность модуля накопления электроэнергии соответствует второму пороговому значению мощности, находясь ниже первого порогового значения мощности, до достижения мощностью модуля накопления электроэнергии, заряжаемого за счет электрохимической энергетической установки, первого порогового значения мощности.An autonomous hybrid power supply system for electrical equipment and a block and method for controlling the system are known (RU 2589889 dated 10.07.2016, IPC H02J 3/38). System for powering electrical equipment under the control of the control unit. The control unit provides uninterrupted power supply to electrical equipment and is able to be powered mainly by an unstable power source, also contains an electric power storage module and an electrochemical power plant for generating and accumulating fuel in an electrochemical power plant, when the source is capable of generating power that exceeds the operating power of the equipment, and the power of the module storage of electricity is capable of reaching a power value at least equal to the first power threshold value. The system control method ensures uninterrupted power supply to electrical equipment and is based on an electricity storage module and a gas electrochemical power plant, while the power supply of electrical equipment is provided mainly by an unstable power source, as well as by an equipment source, an electricity storage module and an electrochemical power plant for generating and accumulating fuel in an electrochemical power plant, when the source power exceeds the operating power of the equipment, and the power of the electricity storage module corresponds to the first threshold power value, and the fuel consumption in the electrochemical power plant, the equipment is powered by the electrochemical power plant, and the electricity storage module is charged by the electrochemical power plant, when the power of the power storage module meets the second threshold value mo power, being below the first power threshold, until the power of the electricity storage module charged by the electrochemical power plant reaches the first power threshold.
Известна гибридная электростанция, в которой используется комбинирование генерирующих средств и системы аккумулирования энергии в режиме реального времени (RU 2642422 от 25.01.2018, МПК H02J 3/28, H02J 3/30, H02J 3/34), в которой управление мощностью гибридной электростанции осуществляют с использованием комбинирования генерирующих средств и системы аккумулирования энергии в режиме реального времени принимают показатель мощности, которая должна подаваться в электрическую сеть, генерируют мощность с помощью электрогенератора и регулируют, используя генерированную мощность, уровень энергии устройства аккумулирования энергии таким образом, чтобы управлять мощностью, подаваемой в сеть, в соответствии с принятым показателем. Система содержит: приемник показателя сети, предназначенный для приема показателя мощности, которая должна подаваться в электрическую сеть; электрогенератор, соединенный с сетью; устройство аккумулирования энергии, связанное с электрогенератором; контроллер для регулирования с использованием генерированной мощности от генератора уровня энергии устройства аккумулирования энергии так, чтобы регулировать мощность, подаваемую в сеть в соответствии с принятым показателем.A hybrid power plant is known that uses a combination of generating means and an energy storage system in real time (RU 2642422 dated January 25, 2018, IPC H02J 3/28, H02J 3/30, H02J 3/34), in which the power control of the hybrid power plant is carried out using a combination of generation means and a power storage system, in real time, a power indicator to be supplied to the electric grid is received, power is generated using a power generator, and using the generated power, the energy level of the power storage device is adjusted so as to control the power supplied to the network, in accordance with the accepted indicator. The system comprises: a network indicator receiver for receiving a power indicator to be supplied to the electrical network; electric generator connected to the network; an energy storage device associated with the electric generator; a controller for adjusting using the generated power from the power level generator of the power storage device so as to adjust the power supplied to the network in accordance with the received indicator.
Известны способ и устройство для управления гибридной системой аккумулирования энергии (RU 2644415 от 12.02.2018, МПК H02J 1/10, H02J 3/32, H02J 7/34). Способ управления двумя или более модулями аккумулирования энергии в гибридной системе аккумулирования энергии, связанной с электрической сетью, содержащей одну или более электрических шин, причем по меньшей мере два модуля аккумулирования энергии имеют различные характеристики аккумулирования энергии, включающий: генерирование командного сигнала распределения мощности индивидуально для каждого модуля аккумулирования энергии на основе: получения входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии, который отражает изменения нагрузки на электрическую сеть; фильтрации входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии с помощью схемы фильтра, имеющей характеристику фильтра, которая адаптирована к характеристикам аккумулирования энергии указанного модуля аккумулирования энергии, с тем чтобы получить отфильтрованный входной сигнал; и объединение отфильтрованного входного сигнала для каждого модуля аккумулирования энергии с командным сигналом установившегося режима для модуля аккумулирования энергии, при этом указанный командный сигнал установившегося режима представляет целевое состояние в установившемся режиме модуля аккумулирования энергии, с тем чтобы таким образом получить командный сигнал распределения мощности для модуля аккумулирования энергии; и управление разрядкой и зарядкой каждого модуля аккумулирования энергии с помощью контроллера состояния зарядки, который конфигурируют таким образом, чтобы управлять локальным модулем-преобразователем, связанным с модулем аккумулирования энергии, в ответ на командный сигнал распределения мощности, индивидуально генерированный для модуля аккумулирования энергии.A method and device for controlling a hybrid energy storage system are known (RU 2644415 dated February 12, 2018, IPC
Устройство управления гибридной системой аккумулирования энергии, содержащей два или несколько модулей аккумулирования энергии, связанных с электрической сетью, содержащей одну или несколько электрических шин, при этом по меньшей мере два модуля аккумулирования энергии имеют различные характеристики аккумулирования энергии, содержащее: контроллер распределения мощности, соответствующий каждому модулю аккумулирования энергии, при этом каждый контроллер распределения мощности выполнен с возможностью генерировать командный сигнал распределения мощности; и контроллер состояния зарядки, соответствующий каждому модулю аккумулирования энергии, при этом каждый контроллер состояния зарядки выполнен с возможностью управления зарядкой и разрядкой соответствующего модуля аккумулирования энергии через связанный с ним локальный модуль-преобразователь в ответ на командный сигнал распределения мощности, генерируемый соответствующим контроллером распределения мощности, при этом каждый контроллер распределения мощности содержит: схему фильтра, сконфигурированную с возможностью получения отфильтрованного входного сигнала посредством фильтрования входного сигнала в контроллере распределения мощности, в соответствии с характеристикой фильтра, которая адаптирована к характеристикам аккумулирования энергии соответствующего модуля аккумулирования энергии, причем указанный входной сигнал отражает изменения нагрузки на электрическую сеть; и схему управления, сконфигурированную с возможностью генерировать командный сигнал распределения мощности, в виде объединения отфильтрованного входного сигнала и командного сигнала установившегося режима, представляющего целевое состояние в установившемся режиме соответствующего модуля аккумулирования энергии.A control device for a hybrid energy storage system comprising two or more energy storage modules connected to an electrical network containing one or more electrical buses, wherein at least two energy storage modules have different energy storage characteristics, comprising: a power distribution controller corresponding to each a power storage module, each power distribution controller being configured to generate a power distribution command signal; and a charge state controller corresponding to each power storage module, each charge state controller being configured to control the charging and discharging of the respective power storage module through its associated local converter module in response to a power distribution command signal generated by the respective power distribution controller, wherein each power distribution controller comprises: a filter circuit configured to obtain a filtered input signal by filtering the input signal in the power distribution controller, in accordance with the filter characteristic, which is adapted to the power storage characteristics of the corresponding power storage module, and the specified input signal reflects changes load on the electrical network; and a control circuit configured to generate a power distribution command signal as a combination of the filtered input signal and a steady state command signal representing a target steady state state of the corresponding power storage module.
Известна модульная электроэнергетическая установка (RU 2695633 от 13.07.2018, МПК H02J 3/26, H02J 3/32, H02J 9/06), содержащая разнотипные возобновляемые источники энергии с выходами на постоянном и переменном токе, соединенные с входами универсального зарядного контроллера, автономным инвертором, накопителем энергии и устройством управления, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены преобразователь DC/DC и/или фильтр электромагнитной совместимости, повышающий трехфазный трансформатор, первый, второй и третий блоки фазных датчиков тока и напряжения, двунаправленный трехфазный счетчик электрической энергии, первый, второй и третий коммутаторы и двигатель-генератор, причем выход каждого возобновляемого источника энергии соединен с одним из входов универсального зарядного контроллера, выход универсального зарядного контроллера через накопитель энергии и преобразователь DC/DC и/или фильтр электромагнитной совместимости соединен с нагрузкой постоянного тока и с входом автономного инвертора, фазные группы выхода автономного инвертора через первый фильтр соединены с первичными обмотками повышающего трехфазного трансформатора, выход которого через второй фильтр, первый блок фазных датчиков токов и напряжений и первый коммутатор соединен через промежуточную цепь трехфазного переменного тока с нагрузкой переменного тока и пятым входом универсального зарядного контроллера, промежуточная цепь трехфазного переменного тока через второй коммутатор, второй блок датчиков токов и напряжений и двунаправленный трехфазный счетчик электрической энергии соединена с внешней трехфазной сетью, через третий коммутатор и третий блок фазных датчиков токов и напряжений соединена с двигатель-генератором, управляющий вход/выход универсального зарядного контроллера соединен с устройством управления, которое через первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы соединено соответственно с накопителем энергии, двунаправленным трехфазным счетчиком электрической энергии, пультом управления, первым, вторым и третьим блоками фазных датчиков токов и напряжений, а первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы устройства управления соединены соответственно с автономным инвертором, первым, вторым и третьим коммутаторами, двигатель-генератором, преобразователем DC/DC и/или фильтром электромагнитной совместимости.Known modular power plant (RU 2695633 dated 07/13/2018, IPC
Известна система энергоснабжения локальных потребителей (RU 2679685 от 12.02.2019, МПК F01K 25/08), состоящая из генераторов на основе возобновляемых источников электроэнергии, генератора на основе невозобновляемого источника энергии - топливного элемента, управляющего устройства, соединенного с генераторами, накопителями энергии и потребителями энергии, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит криобак со сжатым природным газом, соединенный через клапанную систему, эжектор и трубопровод с топливным элементом, датчики измерения температуры, акустической эмиссии, давления и механических напряжений, установленные на криобаке и трубопроводе и соединенные с управляющим устройством, выполненным в виде информационно-измерительной и управляющей системы.A known power supply system for local consumers (RU 2679685 dated February 12, 2019, IPC F01K 25/08), consisting of generators based on renewable sources of electricity, a generator based on a non-renewable energy source - a fuel cell, a control device connected to generators, energy storage devices and consumers energy, characterized in that the system additionally contains a cryotank with compressed natural gas connected through a valve system, an ejector and a pipeline with a fuel cell, sensors for measuring temperature, acoustic emission, pressure and mechanical stresses installed on the cryotank and pipeline and connected to the control device, made in the form of an information-measuring and control system.
Известна автономная энергетическая установка (RU 2686844 от 06.05.2019, МПК H02J 7/34), которая содержит аппаратный и топливный отсек, расположенные внутри корпуса, первичный источник энергии в виде источника возобновляемой энергии, вторичный источник энергии в виде топливного генератора с воздушным охлаждением, расположенного на теплопроводящей подложке с нагревательным элементом в термоизолированном шкафу топливного отсека, накопители энергии в виде аккумуляторных батарей и блок управления установкой, расположенные в климатическом шкафу аппаратного отсека, при этом топливный генератор снабжен патрубком отвода пара в дренажную емкость через термоизолированный канал и патрубком отвода горячего воздуха, соединенным с распределительным клапаном с двумя выходами, один выход которого соединен с воздуховыводящей трубой топливного отсека, а второй выход соединен с каналом, проходящим через радиатор, установленный под климатическим шкафом и соединенный с воздуховыводящей трубой аппаратного отсека.An autonomous power plant is known (RU 2686844 dated 05/06/2019, IPC H02J 7/34), which contains a hardware and fuel compartment located inside the housing, a primary energy source in the form of a renewable energy source, a secondary energy source in the form of an air-cooled fuel generator, located on a heat-conducting substrate with a heating element in a thermally insulated cabinet of the fuel compartment, energy storage devices in the form of batteries and a unit control unit located in the climatic cabinet of the equipment compartment, while the fuel generator is equipped with a branch pipe for removing steam into a drainage tank through a thermally insulated channel and a branch pipe for removing hot air , connected to a distribution valve with two outlets, one outlet of which is connected to the air outlet pipe of the fuel compartment, and the second outlet is connected to a channel passing through a radiator installed under the climatic cabinet and connected to the air outlet pipe of the control room. seka.
Известны способ и система питания потребителей постоянного тока источником электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов (RU 2759009 от 08.11.2021, МПК H02J 3/28). Система питания потребителей постоянного тока источником электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов, включает выпрямитель, по меньшей мере один источник электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов, связанный с потребителем постоянного тока, отличающаяся тем, что система снабжена, по меньшей мере одной линией питания с источником электроснабжения на основе традиционных энергоресурсов и выпрямителем на выходе, подключенной параллельно линии с источником электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов, по меньшей мере одним преобразователем напряжения, размещенным на одной или обеих линиях источников электроснабжения, при этом номинальное напряжение постоянного тока на выходе линии источника электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов установлено выше номинального напряжения на выходе параллельной линии источника электроснабжения на основе традиционных энергоресурсов.A method and system for supplying DC consumers with a power supply source based on renewable energy resources is known (RU 2759009 dated 11/08/2021, IPC
Известна система автономного электроснабжения (RU 2762163 от 16.12.2021, МПК H02J 7/34, H02S 10/10), которая содержит первичный источник энергии в виде солнечных батарей и установленные внутри термошкафа с защитным кожухом блок контроля и управления, накопитель энергии, вторичный источник энергии в виде топливного генератора на топливных элементах с метанолом, систему охлаждения и вентиляции, включающую датчики температуры, вентиляторы и нагреватели, при этом системный контроллер блока контроля и управления содержит встроенные программные модули и алгоритмы для обеспечения функционирования системы автономного электроснабжения и реализации целевых задач во всех режимах работы по таким сигналам состояния системы автономного электроснабжения, как: сигналы состояния топливного генератора, сигналы состояния контроллера заряда аккумуляторной батареи, сигналы управления уставками для встроенных алгоритмов работы системы, сигналы управления контроллером системы питания и переключения топливных элементов, при этом включение топливного генератора предусмотрено, только если сумма текущей температуры будет больше заданной уставки с учетом плюс 4°С, для чего указанные датчики температуры установлены внутри термошкафа следующим образом: вверху и внизу термошкафа для определения средней температуры термошкафа и за его защитным кожухом. Система предназначена для использования в качестве источника электропитания при отсутствии внешних источников электроснабжения или в качестве резервного источника электропитания различных промышленных объектов в условиях умеренного и холодного климата при температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 70°С.A known autonomous power supply system (RU 2762163 dated 12/16/2021, IPC H02J 7/34, H02S 10/10), which contains a primary energy source in the form of solar panels and installed inside a heating cabinet with a protective casing, a control and management unit, an energy storage device, a secondary source energy in the form of a fuel generator on fuel cells with methanol, a cooling and ventilation system, including temperature sensors, fans and heaters, while the system controller of the monitoring and control unit contains built-in software modules and algorithms to ensure the functioning of the autonomous power supply system and the implementation of target tasks in all operation modes based on such autonomous power supply system status signals as: fuel generator status signals, battery charge controller status signals, setpoint control signals for built-in system operation algorithms, control signals for the power supply system controller and fuel switching elements, while the inclusion of the fuel generator is provided only if the sum of the current temperature is greater than the setpoint, taking into account plus 4 ° C, for which the indicated temperature sensors are installed inside the heating cabinet as follows: at the top and bottom of the heating cabinet to determine the average temperature of the heating cabinet and behind its protective cover . The system is designed to be used as a power source in the absence of external power supplies or as a backup power source for various industrial facilities in a temperate and cold climate at an ambient temperature of minus 50 to plus 70°C.
Указанные выше технические решения в целом включают возобновляемые источники энергии, вырабатывающие электричество и гарантирующие относительную автономность, а также модули накопления электроэнергии - аккумуляторы, и контрольные блоки, обеспечивающие относительно постоянное электропитание. Существенным недостатком является низкая надежность обеспечения потребителей электроэнергией, предопределенная отсутствием резервных или аварийных источников электрической энергии. В случаях отсутствия или недостаточного количества электрической энергии первичных возобновляемых источников для питания нагрузки и снижении емкостного заряда аккумуляторной батареи до минимально допустимой величины, может произойти аварийное отключение системы электроснабжения. Другим фактором, значительно снижающим надежность, является утилизация излишков мощности с помощью балластной нагрузки, что ведет к значительным потерям электроэнергии и общему снижению КПД энергетической системы.The above technical solutions generally include renewable energy sources that generate electricity and guarantee relative autonomy, as well as power storage modules - batteries, and control units that provide a relatively constant power supply. A significant disadvantage is the low reliability of providing consumers with electricity, predetermined by the lack of backup or emergency sources of electrical energy. In cases of absence or insufficient amount of electrical energy from primary renewable sources to power the load and the capacitive charge of the battery is reduced to the minimum allowable value, an emergency shutdown of the power supply system may occur. Another factor that significantly reduces reliability is the utilization of excess power with the help of a ballast load, which leads to significant losses of electricity and an overall decrease in the efficiency of the power system.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническим результатом заявленного изобретения является создание автономной гибридной энергоустановки (АГЭУ) для бесперебойного, в том числе и автономного, снабжения электрической энергией изолированных, удаленных, труднодоступных и островных территорий.The technical result of the claimed invention is the creation of an autonomous hybrid power plant (ASPU) for uninterrupted, including autonomous, supply of electrical energy to isolated, remote, hard-to-reach and island territories.
Технический результат достигается тем, что для бесперебойного, в том числе и автономного, снабжения электрической энергией изолированных, удаленных, труднодоступных и островных территорий используют АГЭУ, включающую преобразование электроэнергии солнечной электрической станции (СЭС) в электрическую энергию переменного тока и систему накопления энергии, при этом фотоэлектрические модули (ФЭМ) СЭС, установлены на отдельной площадке с возможностью демонтажа, а система накопления энергии (СНЭ), элементы СЭС и автоматическая система управления технологическими процессами (АСУ ТП), выполнены в мобильном климатическом исполнении в виде транспортируемого блок-контейнера, который состоит из стального прямоугольного каркаса с обшивкой из оцинкованного листа и прокладкой из утеплительного материала и оснащен входной дверью и торцевыми распашными воротами; СНЭ включает по меньшей мере одну литий-ионную аккумуляторную батарею (ЛИАБ) и по меньшей мере одну проточную редокс-батарею (ПРБ), которые коммутируются с СЭС; при этом используют гибридные инверторы, обеспечивающие баланс мощностей и стабильную номинальную частоту при работе в автономном (off-grid) режиме и имеющие возможность работать на потребителя АС сеть 380В, а СНЭ выполняет две основные функции:The technical result is achieved by the fact that for uninterrupted, including autonomous, supply of electrical energy to isolated, remote, hard-to-reach and island territories, ASPU is used, including the conversion of electricity from a solar power station (SES) into AC electrical energy and an energy storage system, while photovoltaic modules (PEM) of SES are installed on a separate site with the possibility of dismantling, and the energy storage system (SNE), elements of SES and automatic process control system (APCS) are made in a mobile climatic version in the form of a transportable block container, which consists from a steel rectangular frame with galvanized sheet sheathing and a gasket made of insulating material and is equipped with an entrance door and end swing gates; SNE includes at least one lithium-ion battery (LIAB) and at least one redox flow battery (PRB), which are switched with SES; at the same time, hybrid inverters are used that provide a power balance and a stable nominal frequency when operating in an off-grid mode and are able to work for a 380V AC consumer, and the SNE performs two main functions:
- ЛИАБ используют для компенсации провалов мощности из-за стохастического, неравномерного характера выработки электроэнергии СЭС;- LIAB is used to compensate for power failures due to the stochastic, uneven nature of SPP electricity generation;
- ПРБ применяют для переброса энергии с дневных часов на вечерние; АСУТП АГЭУ включает несколько уровней управления:- PRB is used to transfer energy from daytime hours to evening; ASUE APCS includes several levels of management:
- верхний уровень, представляющий собой интеллектуальную систему управления (ИСУ АСУ ТП);- the upper level, which is an intelligent control system (IMS APCS);
- средний уровень, представляющий собой систему управления (СУ) СНЭ;- middle level, which is a control system (CS) SNE;
- нижний уровень, включающий оборудование СНЭ, СЭС и вспомогательных систем, таких как пожаротушения, вентиляции, кондиционирования, отопления;- the lower level, including the equipment of SNE, SES and auxiliary systems, such as fire extinguishing, ventilation, air conditioning, heating;
при этом АСУ ТП АГЭУ используют для скоординированного управления электрическими нагрузками, управления СНЭ, СЭС и вспомогательными системами;at the same time, ASUE APCS is used for coordinated control of electrical loads, control of SES, SES and auxiliary systems;
ИСУ АСУ ТП устанавливает режим управления оборудованием АГЭУ, оптимизирует потребление электрической энергии и снижает расходы на электроснабжение, определяет приоритет заряда и разряда ЛИАБ и ПРБ, обеспечивает синхронизацию работы в параллельном режиме, при этом приоритетное использование ПРБ расширяет ресурс работы ЛИАБ, а ЛИАБ за счет дополнительной коммутации по шине постоянного тока упрощает обслуживание ПРБ,The ICS APCS sets the ASPU equipment control mode, optimizes the consumption of electrical energy and reduces the cost of power supply, determines the priority of charging and discharging the LIAB and the PBG, ensures synchronization of operation in parallel mode, while the priority use of the PBG expands the life of the LIAB, and the LIAB due to additional DC bus switching simplifies the maintenance of the PWB,
ИСУ АСУ ТП используют для:IMS APCS is used for:
1. Увеличения коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) СЭС за счет:1. Increasing the installed capacity utilization factor (KIUM) of SPP due to:
- автоматизированного управления работой СНЭ;- automated control of the operation of the SNE;
- прогнозирования электропотребления присоединенной нагрузки;- predicting the power consumption of the connected load;
- прогнозирования выработки СЭС;- forecasting the generation of solar power plants;
2. Получения из АСУ ТП необходимых для работы данных;2. Obtaining from the process control system the data necessary for work;
3. Передачи в АСУ ТП команд управления оборудованием, таких как:3. Transfer of equipment control commands to the automated process control system, such as:
- управление режимом работы СНЭ и СЭС;- management of the operation mode of SNE and SES;
- управление профилем потребления электроэнергии;- power consumption profile management;
4. Сохранения данных о работе АСУ ТП и АГЭУ в локальном хранилище;4. Saving data on the work of automated process control systems and ASEU in the local storage;
5. Визуализации собранной информации, отображения архивных данных, трендов и событий;5. Visualization of the collected information, display of archived data, trends and events;
6. Контроля за состоянием оборудования АГЭУ;6. Control over the condition of ASUE equipment;
7. Сервисных функций и интерфейс для обслуживающего персонала;7. Service functions and interface for service personnel;
8. Удаленного доступа для мониторинга работоспособности АГЭУ, обновления программного обеспечения и ручного управления.8. Remote access for ASUE performance monitoring, software updates and manual control.
СУ СНЭ используют для скоординированного управления электрическими нагрузками, управления СНЭ и вспомогательными системами;SU SNE is used for coordinated control of electrical loads, control of SNE and auxiliary systems;
нижний уровень АСУ ТП осуществляет управление режимами работы систем отопления, вентиляции и кондиционирования в автоматическом режиме, а также получает команду на аварийное отключение АГЭУ при срабатывании автоматической системы пожаротушения при получении соответствующего сигнала;the lower level of the automated process control system controls the modes of operation of heating, ventilation and air conditioning systems in automatic mode, and also receives a command for emergency shutdown of the ASPU when the automatic fire extinguishing system is triggered upon receipt of the corresponding signal;
при этом ПРБ представляет собой отсек, размещенный в блок-контейнере и включающий стеки с электролитом: анонитом и католитом, резервуары для хранения анолита и католита, циркуляционные насосы, трубную обвязку, включающую подающий кислотопровод анолита, подающий кислотопровод католита, обратный кислотопровод, запорные краны, систему управления ПРБ и гибридными инверторами, при этом под давлением, создаваемым циркуляционными насосами, электролит из резервуаров для хранения анолита и католита сначала перетекает в стеки с электролитом через основные входные каналы, далее после равномерного заполнения через входные каналы индивидуальной ячейки в нижней части пластины проточной рамы электролит равномерно перетекает в микропористые каналы электродов из углеродного войлока для вступления в электрохимическую реакцию; и прореагировав, электролит равномерно собирается через выходные каналы индивидуальных ячеек в верхней части пластин проточной рамы, вытекает из стеков с электролитом и возвращается в резервуары для хранения анолита и католита, при этом в процессе электрохимической реакции на электродах из углеродного войлока с электролитом вырабатывается напряжение постоянного тока, подаваемое на вход гибридных инверторов, которые могут как заряжать внешние аккумуляторы путем преобразования переменного тока в постоянный ток, так и преобразовывать энергию ПРБ - источника постоянного тока, в энергию переменного тока для экспорта в электросеть;at the same time, the PRB is a compartment located in a block container and includes stacks with electrolyte: anonite and catholyte, storage tanks for anolyte and catholyte, circulation pumps, piping, including anolyte acid supply line, catholyte acid supply line, acid return line, stopcocks, the control system of the PRB and hybrid inverters, while under the pressure created by the circulation pumps, the electrolyte from the anolyte and catholyte storage tanks first flows into the stacks with electrolyte through the main inlet channels, then after uniform filling through the inlet channels of the individual cell in the lower part of the flow frame plate the electrolyte evenly flows into the microporous channels of the carbon felt electrodes to enter into an electrochemical reaction; and having reacted, the electrolyte is evenly collected through the outlet channels of individual cells in the upper part of the plates of the flow frame, flows out of the stacks with electrolyte and returns to the anolyte and catholyte storage tanks, while during the electrochemical reaction, a DC voltage is generated on the carbon felt electrodes with electrolyte , supplied to the input of hybrid inverters, which can both charge external batteries by converting alternating current into direct current, and convert the energy of the PRB - a direct current source, into alternating current energy for export to the power grid;
ЛИАБ представляет собой отсек из четырех параллельно соединенных литий-ионных аккумуляторных модулей и гибридных инверторов, размещенные в блок-контейнере, и предназначена для накопления и выдачи электроэнергии в зависимости от заданного режима работы, а гибридные инверторы могут заряжать внешние аккумуляторы путем преобразования переменного тока в постоянный ток, а также преобразуют энергию ЛИАБ - источника постоянного тока, в энергию переменного тока для экспорта в электросеть, при этом для заряда ЛИАБ, электроэнергия может быть получена как от внешней сети, так и от СЭС, при этом алгоритм заряда ЛИАБ определяет ИСУ АСУ ТП;LIAB is a compartment of four parallel-connected lithium-ion battery modules and hybrid inverters, placed in a block container, and is designed to accumulate and output electricity depending on the specified operating mode, and hybrid inverters can charge external batteries by converting AC to DC current, and also convert the energy of the LIAB - a direct current source, into AC energy for export to the power grid, while for the charge of the LIAB, electricity can be obtained both from the external network and from the SES, while the LIAB charge algorithm determines the ICS APCS ;
СЭС предназначена для производства электроэнергии в светлое время суток и ее передачи в сеть существующего объекта и включает, в том числе, ФЭМ, подключенные к бестрансформаторному трехфазному сетевому инвертору, преобразующему энергию постоянного тока от ФЭМ в энергию переменного тока для передачи в сеть потребителя.SES is designed to produce electricity during daylight hours and transfer it to the network of an existing facility and includes, among other things, PEMs connected to a transformerless three-phase network inverter that converts DC energy from PEM into AC energy for transmission to the consumer's network.
В развитие изобретения в АГЭУ может быть включена вертоэнергетическая установка (ВЭУ).A helicopter power plant (WPP) can be included in the development of the invention in ASPU.
В развитие изобретения в АГЭУ может быть включена дизель-генераторная установка (ДГУ).A diesel generator set (DGU) can be included in the development of the invention in ASPU.
В развитие изобретения АГЭУ может одновременно включать СЭС, ВЭУ и ДГУ.In the development of the invention, ASPU can simultaneously include SPP, WPP and DGU.
В развитие изобретения АГЭУ может включать СНЭ и внешний источник энергии.In the development of the invention ASPU may include SNE and an external energy source.
Заявленная АГЭУ за счет присоединения любых внешних источников энергии, взаимодополняемости элементов СНЭ с использованием ИСУ АСУ ТП и мобильного климатического исполнения обеспечивает бесперебойное, в том числе и автономное, снабжение электрической энергией изолированные, удаленные, труднодоступные и островные территории. Краткое описание чертежейDue to the connection of any external energy sources, the complementarity of the SNE elements using the IMS APCS and the mobile climatic version, the declared ASUE provides uninterrupted, including autonomous, supply of electrical energy to isolated, remote, hard-to-reach and island territories. Brief description of the drawings
На фиг. 1 показана гидравлическая схема ПРБ в разряженном состоянии.In FIG. 1 shows the hydraulic diagram of the PRB in a discharged state.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:In FIG. 1 adopted the following designations:
1. Подающий кислотопровод анолита;1. Anolyte acid supply pipeline;
2. Стек с анолитом;2. Stack with anolyte;
3. Резервуар хранения анолита;3. Anolyte storage tank;
4. Подающий кислотопровод католита;4. Catholyte acid supply line;
5. Стек с католитом;5. Stack with catholyte;
6. Резервуар хранения католита;6. Catholyte storage tank;
7. Обратный кислотопровод;7. Return acid pipeline;
8. Циркулярный насос;8. Circular pump;
9. Кран в открытом состоянии;9. Crane in the open state;
10. Кран в закрытом состоянии.10. The tap is closed.
На фиг. 2 показан вид на отсек ПРБ в блок-контейнере.In FIG. 2 shows a view of the PRB compartment in the module container.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:In FIG. 2, the following designations are adopted:
2. Стек с анолитом;2. Stack with anolyte;
3. Резервуар хранения анолита;3. Anolyte storage tank;
5. Стек с католитом;5. Stack with catholyte;
6. Резервуар хранения католита;6. Catholyte storage tank;
11. Блок-контейнер;11. Block container;
12. Дренажная ванна;12. Drainage bath;
13. Отсек проточного накопителя.13. Compartment of the flow drive.
На фиг. 3 показана электрическая схема АГЭУIn FIG. 3 shows ASUE electric circuit
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:In FIG. 3 adopted the following designations:
2. Стек с анолитом;2. Stack with anolyte;
5. Стек с католитом;5. Stack with catholyte;
13. Отсек ПРБ;13. PRB compartment;
14. Гибридный инвертор;14. Hybrid inverter;
15. Зарядное устройство.15. Charger.
16. Отсек литий-ионного накопителя;16. Compartment of a lithium-ion drive;
17. Литий-ионный аккумуляторный модуль.17. Li-ion battery module.
18. Фотоэлектрические модули (ФЭМ);18. Photovoltaic modules (PEM);
19. Шкаф ввода ФЭМ;19. FEM input cabinet;
20. Бестрансформаторный трехфазный сетевой инвертор;20. Transformerless three-phase grid inverter;
21. Шкаф коммутации оборудования;21. Equipment switching cabinet;
22. Шкаф управления СНЭ;22. SNE control cabinet;
23. Шкаф собственных нужд;23. Cabinet for own needs;
24. Потребитель.24. Consumer.
На фиг. 4 показана АСУ ТП АГЭУ.In FIG. 4 shows ASUE APCS.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In FIG. 4 adopted the following designations:
24. Потребитель;24. Consumer;
25. Верхний уровень;25. Top level;
26. ИСУ;26. ISU;
27. Средний уровень;27. Intermediate level;
28. СНЭ;28. SNE;
29. Нижний уровень;29. Lower level;
30. Оборудование ПРБ;30. PRB equipment;
31. Оборудование ЛИАБ;31. LIAB equipment;
32. Оборудование СЭС;32. SES equipment;
33. Система пожаротушения;33. Fire extinguishing system;
34. Система вентиляции;34. Ventilation system;
35. Система кондиционирования;35. Air conditioning system;
36. Система отопления.36. Heating system.
На фиг. 5 показан пример установки АГЭУ.In FIG. Figure 5 shows an example of ASUE installation.
На фиг. 5 приняты следующие обозначения:In FIG. 5 adopted the following designations:
11. Блок-контейнер;11. Block container;
18. ФЭМ.18. FEM.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
АГЭУ выполнена в мобильном климатическом исполнении в виде транспортируемого блок-контейнера 11 (фиг. 2), в котором, в том числе, размещены СНЭ, элементы СЭС и АСУ ТП. ФЭМ 18 (фиг. 3) установлены на отдельной площадке с возможностью демонтажа и электрически связаны со шкафом ввода ФЭМ 19 (фиг. 1), размещенном в блок-контейнере 11 (фиг. 2).The ASPU is made in a mobile climatic design in the form of a transportable block container 11 (Fig. 2), in which, among other things, the SNE, elements of the SES and APCS are placed. FEM 18 (Fig. 3) are installed on a separate site with the possibility of dismantling and are electrically connected to the input cabinet FEM 19 (Fig. 1) located in the module container 11 (Fig. 2).
СНЭ включает по меньшей мере ЛИАБ и по меньшей мере одну ПРБ (фиг. 1), которые коммутируются с СЭС; при этом используют гибридные инверторы 14 (фиг. 3), обеспечивающие баланс мощностей и стабильную номинальную частоту при работе в автономном (off-grid) режиме и имеющие возможность работать на потребителя АС сеть 380ВSNE includes at least LIAB and at least one PRB (Fig. 1), which are switched with SES; in this case,
ПРБ состоит из стеков с электролитом: анонитом 2 (фиг. 1 и 2) и католитом 5 (фиг. 1 и 2), резервуаров для хранения анолита 3 (фиг. 1 и 2) и католита 6 (фиг. 1 и 2), циркуляционных насосов 8 (фиг. 1), трубной обвязки, включающей подающий кислотопровод анолита 1 (фиг. 1), подающий кислотопровод католита 4 (фиг. 1), обратный кислотопровод 7 (фиг. 1), запорные краны 9 и 10 (фиг. 1), гибридных инверторов 14 (фиг. 3). Под давлением, создаваемым циркуляционными насосами 8 (фиг. 1), электролит из резервуаров 3 и 6 (фиг. 1 и 2) сначала перетекает в стеки 2 и 5 (фиг. 1 и 2) через о входные каналы.PRB consists of stacks with electrolyte: anonite 2 (Fig. 1 and 2) and catholyte 5 (Fig. 1 and 2), storage tanks for anolyte 3 (Fig. 1 and 2) and catholyte 6 (Fig. 1 and 2), circulating pumps 8 (Fig. 1), piping, including the
Каждый стек 2 и 5 (фиг. 1 и 2) состоит из отдельных последовательно соединенных электрохимических ячеек, каждая ячейка, в свою очередь, имеет в составе ионообменную мембрану (ИОМ), электроды из углеродного войлока, проводящие биполярные пластины, пластины проточной рамы, прокладки. Электроды из углеродного войлока расположены между ИОМ и биполярной пластиной. Пластины проточной рамы имеют соответственно входные и выходные каналы для электролита.Each
После прохождения через входные каналы и равномерного распределения по нижней части пластин проточной рамы электролит равномерно перетекает в микропористые каналы электродов из углеродного войлока для вступления в электрохимическую реакцию. Прореагировав, электролит проходит через выходные каналы пластин проточной рамы, и вытекает из стеков возвращается в анолита 3 (фиг. 1 и 2) и католита 6 (фиг. 1 и 2). Гидравлическая схема ПРБ (фиг. 1) замкнута и не контактирует с воздухом.After passing through the inlet channels and being evenly distributed over the lower part of the flow frame plates, the electrolyte evenly flows into the microporous channels of the carbon felt electrodes to enter into an electrochemical reaction. Having reacted, the electrolyte passes through the outlet channels of the plates of the flow frame, and flows out of the stacks and returns to anolyte 3 (Figs. 1 and 2) and catholyte 6 (Figs. 1 and 2). The hydraulic circuit of the PRB (Fig. 1) is closed and does not come into contact with air.
Отсек ПРБ 13 (фиг. 2 и 3) оборудован дренажной ванной 12 (фиг. 2) для предотвращения и сбора протечек электролита из кислотопроводов 1, 4, 7 (фиг. 1), стеков 2 и 5 (фиг. 1 и 2) и резервуаров для хранения анолита 3 (фиг. 1 и 2) и католита 6 (фиг. 1 и 2). Объем дренажной ванной 12 (фиг. 2) рассчитан на полное дренирование электролита, находящегося в ПРБ. Для автоматического контроля за выделением паров кислот АГЭУ оборудована датчиками предельно допустимой концентрации (ПДК) паров хлороводорода, водорода и хлора в воздухе отсека ПРБ 13 (фиг. 2 и 3) и управляются АСУ ТП АГЭУ. При достижении порогового значения на любом из датчиков ПДК АСУТП включает световую аварийную сигнализацию и выполняет аварийное отключение АГЭУ.The PRB compartment 13 (Fig. 2 and 3) is equipped with a drainage bath 12 (Fig. 2) to prevent and collect electrolyte leaks from
ЛИАБ состоит из 4 параллельно соединенных аккумуляторных модулей 17 (фиг. 3). Для заряда ЛИАБ, электроэнергия может быть получена как от внешней сети, так и от СЭС. Алгоритм заряда и разряда определяется ИУС АСУ ТП.LIAB consists of 4
Принцип действия СЭС заключается в выработке напряжения постоянного тока ФЭМ 18 (фиг.3 ), которое подается на вход сетевого инвертора 20 (фиг. 3), и преобразуется в напряжение переменного тока для передачи в сеть потребителя 24 (фиг. 3 и 4).The principle of operation of the SES is to generate a DC voltage PEM 18 (Fig. 3), which is fed to the input of the network inverter 20 (Fig. 3), and converted into AC voltage for transmission to the consumer network 24 (Fig. 3 and 4).
ИСУ 26 (фиг. 4) АСУ ТП обеспечивает непрерывную круглосуточную работу АГЭУ в автоматическом режиме в соответствие с заданной конфигурацией.ISU 26 (Fig. 4) APCS ensures continuous round-the-clock operation of ASPU in automatic mode in accordance with the specified configuration.
Claims (28)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2792410C1 true RU2792410C1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117276614A (en) * | 2023-09-21 | 2023-12-22 | 上海橙氧科技有限公司 | Energy storage system with hydrogen peroxide as electronic energy carrier |
| RU2820253C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Наука-Энерготех" | Explosion-proof complex of autonomous power supply |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU163487U1 (en) * | 2015-12-03 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM OF LIGHTING INSTALLATIONS |
| RU2692866C1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Self-contained power supply device |
| RU2695633C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-07-25 | Ильдар Фанильевич Зайнуллин | Modular electric power plant |
| RU2759192C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Hybrid energy complex |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU163487U1 (en) * | 2015-12-03 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM OF LIGHTING INSTALLATIONS |
| RU2692866C1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Self-contained power supply device |
| RU2695633C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-07-25 | Ильдар Фанильевич Зайнуллин | Modular electric power plant |
| RU2759192C1 (en) * | 2021-03-16 | 2021-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Hybrid energy complex |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117276614A (en) * | 2023-09-21 | 2023-12-22 | 上海橙氧科技有限公司 | Energy storage system with hydrogen peroxide as electronic energy carrier |
| RU2820253C1 (en) * | 2023-12-19 | 2024-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Наука-Энерготех" | Explosion-proof complex of autonomous power supply |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11767603B2 (en) | Modular systems for hydrogen generation and methods of operating thereof | |
| US10770742B2 (en) | Electrical power distribution system and method for a grid-tied reversible solid oxide fuel cell system | |
| US11532947B2 (en) | Combination wind/solar DC power system | |
| US10439429B2 (en) | Modular microgrid unit and method of use | |
| EP3206276B1 (en) | Energy storage system and management method thereof | |
| Bragard et al. | The balance of renewable sources and user demands in grids: Power electronics for modular battery energy storage systems | |
| EP1047179B1 (en) | Method of operating a power supply system having parallel-connected inverters, and power converting system | |
| EP2337178A2 (en) | Energy storage system of apartment building, integrated power management system, and method of controlling the system | |
| WO2018164647A1 (en) | Dynamic energy demand management system | |
| WO2011042781A1 (en) | Power supply system | |
| CN105978008A (en) | Flow battery energy storage system with wind field black-start function and work method thereof | |
| Martirano et al. | Implementation of SCADA systems for a real microgrid lab testbed | |
| Falvo et al. | A flexible customer power device for energy management in a real smart micro-grid | |
| US20110297204A1 (en) | Method and device for optimizing the use of solar electrical power | |
| Bayoumi | Power electronics in smart grid distribution power systems: a review | |
| Xu et al. | Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center | |
| RU2792410C1 (en) | Autonomous modular power plant | |
| RU2695633C1 (en) | Modular electric power plant | |
| RU2726943C1 (en) | Method of reducing fuel consumption by diesel-generator units in hybrid power plant with renewable energy resources | |
| Minarik et al. | Implementation of accumulation technologies of electric energy to hybrid energy system-Project ENET | |
| US20240150909A1 (en) | Modular systems for hydrogen generation and methods of operating thereof | |
| RU2762163C1 (en) | Autonomous power supply system | |
| Shigematsu et al. | Vanadium FBES s installed by Sumitomo Electric Industries, Ltd | |
| US20240124989A1 (en) | Systems and circuits for connecting components of a hydrogen plant to a power source | |
| Yahia et al. | An EMS based on the FLC of a variable three-phase dump load Composed of PV/Fuel Cell/Battery Systems |