RU65627U1 - GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM - Google Patents
GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU65627U1 RU65627U1 RU2007111166/22U RU2007111166U RU65627U1 RU 65627 U1 RU65627 U1 RU 65627U1 RU 2007111166/22 U RU2007111166/22 U RU 2007111166/22U RU 2007111166 U RU2007111166 U RU 2007111166U RU 65627 U1 RU65627 U1 RU 65627U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- geothermal
- power plant
- hydrogen production
- modules
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к области геотермальной электроэнергетики, и может быть использована на геотермальных электростанциях изолированных энергосистем. Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в существенном повышении эффективности использования добываемого геотермального теплоносителя и, тем самым, в улучшении экономических и экологических показателей геотермальной электростанции изолированной энергосистемы. Поставленная задача решается тем, что в известную геотермальную электростанцию, содержащую продуктивную скважину, сепаратор, конденсационную паровую турбину с конденсатором и конденсатным насосом, регулятор частоты вращения ротора турбины, регулятор давления свежего пара с шумоглушителем, электрогенератор, который связан кинематически с ротором турбины, а электрически с комплектным распредустройством, через который осуществляется отпуск электроэнергии во внешнюю электросеть и измеритель внешней электрической нагрузки, дополнительно вводятся установка производства водорода посредством электролиза воды, состоящая из n одинаковых модулей-электролизеров, и система хранения водорода. Для обеспечения работы установки производства водорода в электростанцию также вводятся устройство подготовки воды для получения необходимых для процесса электролиза воды параметров и шкаф силовой, через который осуществляется электропитание модулей-электролизеров установки производства водорода. Поддержание номинального режима работы геотермальной электростанции обеспечивается устройством автоматического управления включением (отключением) электропитания модулей-электролизеров установки производства водорода, благодаря чему невостребованная The utility model relates to the field of electric power industry, in particular to the field of geothermal electric power industry, and can be used at geothermal power plants of isolated power systems. The technical problem solved by the proposed utility model is to significantly increase the efficiency of use of the extracted geothermal coolant and, thereby, to improve the economic and environmental indicators of the geothermal power plant of an isolated power system. The problem is solved in that a well-known geothermal power plant containing a production well, a separator, a condensing steam turbine with a condenser and a condensate pump, a turbine rotor speed regulator, a fresh steam pressure regulator with a silencer, an electric generator that is kinematically connected to the turbine rotor, and electrically with a complete switchgear through which electricity is supplied to an external power supply and an external electric load meter, additional A hydrogen production facility through water electrolysis, consisting of n identical electrolytic modules, and a hydrogen storage system are being introduced. To ensure the operation of the hydrogen production installation, a water treatment device is also introduced into the power station to obtain the parameters necessary for the process of water electrolysis and a power cabinet through which power is supplied to the modules-electrolyzers of the hydrogen production installation. Maintaining the nominal mode of operation of a geothermal power plant is ensured by an automatic control device for turning on (turning off) the power supply of the modules-electrolyzers of a hydrogen production unit, which makes it unclaimed
внешним потребителем избыточная электрическая мощность геотермальной электростанции изолированной энергосистемы используется в технологическом процессе электролиза воды. При этом сигнал управления формируется как разность между номинальной электрической нагрузкой электростанции и текущей внешней электрической нагрузкой электростанции, а скважность включения (отключения) электропитания модулей-электролизеров установки производства водорода, осуществляемая силовым шкафом по команде устройства управления, равна номинальной нагрузке единичного модуля-электролизера.The external consumer uses the excess electric power of the geothermal power plant of the isolated power system in the process of water electrolysis. In this case, the control signal is generated as the difference between the rated electrical load of the power plant and the current external electrical load of the power plant, and the duty cycle of switching on (off) the power supply of the modules-electrolyzers of the hydrogen production unit, carried out by the power cabinet upon the command of the control device, is equal to the rated load of a single electrolyzer module.
Description
Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности к области геотермальной электроэнергетики и может быть использована на геотермальных электростанциях изолированных энергосистем.The utility model relates to the field of electric power industry, in particular to the field of geothermal electric power industry and can be used at geothermal power plants of isolated power systems.
Аналогами предлагаемой геотермальной электростанции являются геотермальные электростанции с паровыми турбинами. (F03G 7/00, №94043757; F24J 3/08, №2000111435; F01K 21/04, №2003126819; F03G 7/00, №2044924).The analogues of the proposed geothermal power station are geothermal power plants with steam turbines. (F03G 7/00, No. 94043757; F24J 3/08, No. 2000111435; F01K 21/04, No. 2003126819; F03G 7/00, No. 2044924).
Недостатком этих аналогов является неэффективное использование геотермального теплоносителя.The disadvantage of these analogues is the inefficient use of geothermal coolant.
Известен принятый за прототип геотермальный энергокомплекс (F24J 3/08, №95119668).Known adopted for the prototype geothermal energy complex (F24J 3/08, No. 95119668).
В этом энергокомплексе геотермальный теплоноситель, добываемый на продуктивной геотермальной скважине, разделяется в сепараторе на сепарат, который сбрасывается в скважину закачки, и свежий пар, поступающий на турбину привода электрогенератора. Давление свежего пара поддерживается станционным регулятором, который в зависимости от нагрузки (расхода пара) турбины больше (или меньше) пара сбрасывает через шумоглушитель в атмосферу. Это объясняется тем, что дебит продуктивной скважины в процессе ее эксплуатации практически не зависит от нагрузки турбины, поэтому получаемый в сепараторе пар в основном перераспределяется между турбиной и станционным регулятором. При этом, когда нагрузка турбины соответствует номинальной, то через станционный регулятор в атмосферу сбрасывается минимальное количество пара, когда же нагрузка турбины проваливается, то разница между номинальным и текущим расходами пара на турбину сбрасывается станционным регулятором через шумоглушитель в атмосферу.In this energy complex, the geothermal coolant produced in a productive geothermal well is separated in a separator into a separator, which is discharged into the injection well, and fresh steam entering the generator’s drive turbine. The fresh steam pressure is maintained by a station controller, which, depending on the load (steam flow) of the turbine, more (or less) the steam discharges through the silencer into the atmosphere. This is explained by the fact that the production well’s production rate during its operation is practically independent of the turbine load; therefore, the steam produced in the separator is mainly redistributed between the turbine and the station controller. At the same time, when the turbine load corresponds to the nominal, then the minimum amount of steam is discharged into the atmosphere through the station controller, while the turbine load falls, the difference between the nominal and current steam consumption for the turbine is reset by the station controller through the silencer to the atmosphere.
При этом для изолированной энергосистемы, в которой геотермальный энергокомплекс является системообразующим, работа энергокомплекса с частичным использованием подаваемого после сепаратора пара характерный для эксплуатации режим, определяемый графиком внешней электрической нагрузки. В изолированных энергосистемах, где в качестве системообразующих выступают тепловые электростанции, обеспечить поддержание номинального режима работы геотермального энергокомплекса независимо от суточных, недельных и сезонных колебаний внешней электрической нагрузки энергосистемы также не всегда представляется возможным, т.к. уровень допускаемой разгрузки тепловых электростанций по технологическим причинам ограничен. В результате геотермальная электростанция переводится в режим частичной нагрузки, что приводит и в этом случае к безвозвратным потерям части геотермального теплоносителя.At the same time, for an isolated energy system in which the geothermal energy complex is system-forming, the operation of the energy complex with partial use of the steam supplied after the separator is a typical operation mode, determined by the schedule of the external electric load. In isolated power systems, where thermal power plants act as backbones, it is not always possible to ensure the nominal operation of the geothermal power complex regardless of the daily, weekly and seasonal fluctuations of the external electrical load of the power system, because the level of permissible unloading of thermal power plants is limited for technological reasons. As a result, the geothermal power station is transferred to the partial load mode, which in this case also leads to irretrievable losses of a part of the geothermal coolant.
Таким образом, основным недостатком известного геотермального энергокомплекса при его эксплуатации в изолированной энергосистеме являются безвозвратные потери геотермального теплоносителя из-за невозможности обеспечить номинальный режим его работы независимо от графика внешней электрической нагрузки изолированной энергосистемы. В результате существенно снижается коэффициент использования установленной мощности геотермальной электростанции, соответственно снижается удельная выработка ею электроэнергии на единицу добытого геотермального теплоносителя, повышается себестоимость производства электроэнергии и при фиксированном тарифе снижаются экономические показатели электростанции в целом.Thus, the main disadvantage of the known geothermal energy complex during its operation in an isolated power system is the irretrievable loss of the geothermal coolant due to the inability to provide a nominal mode of operation regardless of the schedule of the external electrical load of the isolated power system. As a result, the coefficient of utilization of the installed capacity of a geothermal power plant is significantly reduced, accordingly, its specific electricity generation per unit of produced geothermal coolant is reduced, the cost of electricity production is increased, and at a fixed tariff, the economic performance of the power plant as a whole is reduced.
Другим недостатком такого энергокомплекса является ухудшение экологии окружающей среды из-за сброса в атмосферу больших количеств геотермального пара, содержащего H2S, СО2 и другие газы, при работе энергокомплекса на частичных режимах.Another disadvantage of this energy complex is the environmental degradation due to the discharge into the atmosphere of large quantities of geothermal steam containing H 2 S, CO 2 and other gases during the operation of the energy complex in partial modes.
Указанные недостатки устраняются предлагаемой полезной моделью.These shortcomings are eliminated by the proposed utility model.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, состоит в существенном улучшении экономических и экологических показателей геотермальной электростанции изолированной энергосистемы.The technical problem solved by the proposed utility model is to significantly improve the economic and environmental indicators of a geothermal power plant in an isolated energy system.
Поставленная задача решается тем, что в известную геотермальную электростанцию, содержащую продуктивную скважину, сепаратор, конденсационную паровую турбину с конденсатором и конденсатным насосом, регулятор частоты вращения ротора турбины, регулятор давления свежего пара, шумоглушитель, электрогенератор с комплектным распредустройством и измеритель внешней электрической нагрузки, дополнительно вводят установку производства водорода, получаемого посредством электролиза воды, состоящую из n одинаковых модулей-электролизеров, устройство подготовки воды для электролизеров, шкаф силовой для подачи электропитания на модули-электролизеры установки производства водорода, устройство автоматического управления включением (выключением) электропитания модулей-электролизеров установки производства водорода и систему хранения водорода.The problem is solved in that in a well-known geothermal power plant containing a production well, a separator, a condensing steam turbine with a condenser and a condensate pump, a turbine rotor speed regulator, a fresh steam pressure regulator, a silencer, an electric generator with a complete switchgear and an external electric load meter, additionally introducing a plant for the production of hydrogen obtained by electrolysis of water, consisting of n identical electrolytic modules, water preparation for electrolyzers, a power cabinet for supplying power to the modules-electrolyzers of a hydrogen production unit, an automatic control device for turning on / off the power of the modules-electrolyzers of a hydrogen production unit and a hydrogen storage system.
На чертеже изображена схема предлагаемой геотермальной электростанции.The drawing shows a diagram of the proposed geothermal power plant.
Геотермальная электростанция содержит продуктивную геотермальную скважину 1, сепаратор 2, разделяющий добытый в скважине 1 геотермальный теплоноситель на сепарат и свежий пар, регулятор 3 давления свежего пара, шумоглушитель 4, регулятор 5 частоты вращения ротора турбины, конденсационную паровую турбину 6 с конденсатором 7, электрогенератор 8, который связан кинематически с ротором турбины 6, а электрически - с комплектным распредустройством 9, через который осуществляется отпуск электроэнергии во внешнюю электрическую сеть и на собственные нужды электростанции, и измеритель 10 внешней электрической нагрузки. Для откачки конденсата пара из конденсатора 7 турбины 6 электростанция снабжена конденсатным насосом 11.A geothermal power plant contains a productive geothermal well 1, a separator 2, separating the geothermal coolant produced in the well 1 into a separate and fresh steam, a fresh steam pressure regulator 3, a silencer 4, a turbine rotor speed controller 5, a condensing steam turbine 6 with a condenser 7, an electric generator 8 , which is kinematically connected with the rotor of the turbine 6, and electrically with the complete switchgear 9, through which electricity is supplied to the external electric network and to its own e needs of the power plant, and meter 10 external electrical load. To pump steam condensate from the condenser 7 of the turbine 6, the power plant is equipped with a condensate pump 11.
Электростанция также содержит устройство 12 подготовки воды для электролизеров, которое по входу соединено с линией нагнетания конденсатного насоса 11, установку 13 производства водорода посредством электролиза воды, состоящую из n одинаковых модулей-электролизеров, каждый из которых по входу подсоединен к устройство 12 подготовки воды, шкаф силовой 14, соединенный по входу с комплектным распредустройством 9, а по выходу - автономно с каждым модулем-электролизером установки 13 производства водорода, устройство 15 автоматического управления включением (отключением) электропитания модулей-электролизеров установки 13, систему 16 хранения водорода.The power plant also includes a device for preparing water for electrolytic cells 12, which is connected inlet to the discharge line of the condensate pump 11, a hydrogen production unit 13 through electrolysis of water, consisting of n identical electrolytic modules, each of which is connected to the water preparation device 12 at the input, a cabinet power 14, connected at the input to the complete switchgear 9, and at the output independently with each module-electrolyzer of the hydrogen production unit 13, the automatic control device 15 for prison (disconnecting) the power-setting electrolysers modules 13, 16 hydrogen storage system.
Электростанция работает следующим образом.The power plant operates as follows.
Геотермальный теплоноситель из скважины 1 поступает в сепаратор 2, где разделяется на сепарат и свежий пар. Свежий пар через регулирующий клапан регулятора 5 поступает в турбину 6. Отработавший в турбине 6 пар сбрасывается в конденсатор 7, откуда конденсатным насосом 11 закачивается по трубопроводу 17 в скважину закачки. Часть конденсата из нагнетания насоса 11 поступает в устройство 12 подготовки воды для электролизеров. Сепарат по трубопроводу 18 сбрасывается в скважину закачки Охлаждающая вода на конденсатор 7 поступает по трубопроводу 19.The geothermal coolant from the well 1 enters the separator 2, where it is separated into a separator and fresh steam. Fresh steam through the control valve of the regulator 5 enters the turbine 6. The steam spent in the turbine 6 is discharged to the condenser 7, from where the condensate pump 11 is pumped through the pipe 17 into the injection well. Part of the condensate from the discharge pump 11 enters the device 12 for the preparation of water for electrolyzers. Separate through pipeline 18 is discharged into the injection well. Cooling water to the condenser 7 enters through pipeline 19.
Электрогенератор 8 кинематически связан с ротором турбины 6, а электрически - с комплектным распредустройством 9 и через него с внешней электрической сетью и шкафом силовым 14, через который осуществляется электропитание модулей-электролизеров. Измерение текущей внешней электрической нагрузки электростанции производится измерителем 10.The generator 8 is kinematically connected with the rotor of the turbine 6, and electrically with the complete switchgear 9 and through it with an external electrical network and a power cabinet 14, through which the power supply of the electrolytic modules is carried out. The current external electrical load of the power plant is measured by meter 10.
Устройство 15 автоматического управления включением (отключением) электропитания модулей-электролизеров установки 13 производства водорода обеспечивает поддержание номинальной нагрузки электростанции путем автоматического нагружения (разгружения) установки 13 в зависимости от внешней нагрузки Nвн электростанции в пределах суточного, недельного или сезонного графиков нагрузки. При внешней The apparatus 15 automatically control switching (switching off), power modules electrolytic hydrogen production facility 13 maintains nominal load power by automatic loading (unloading) Fitting 13 depending on the external load N ext power within a daily, weekly or seasonal load curves. With external
нагрузке Nвн электростанции, равной номинальной величине нагрузки электростанции, все модули-электролизеры отключены. В случае, если внешняя нагрузка Nвн электростанции ниже ее номинальной нагрузки Nн, устройство 15 через шкаф силовой 14 подключает электропитание такого количества модулей-электролизеров установки 13, при котором нагрузка электрогенератора 8 электростанции остается на уровне близком к номинальному, независимо от внешней электрической нагрузки электростанции. Управляющий сигнал устройства 15 формируется как разность между номинальной и текущей внешней электрической нагрузкой электростанции.N ext power load equal to the nominal value of load power all the electrolyzers modules disabled. If the external load N ext power below its nominal load N n, the device 15 through the rack power 14 connects the power supply such quantity setting-electrolysers modules 13 at which the load power generator 8 power remains at a level close to the nominal, regardless of the external electrical load power plants. The control signal of the device 15 is formed as the difference between the rated and current external electrical load of the power plant.
При этом скважность включения (отключения) электропитания модулей-электролизеров установки 13 производства водорода, реализуемая устройством 15 в шкафу силовом 14, равна номинальной электрической нагрузке одного модуля-электролизера.In this case, the duty cycle of turning on (turning off) the power supply of the modules-electrolyzers of the hydrogen production unit 13, implemented by the device 15 in the power cabinet 14, is equal to the rated electric load of one electrolyzer module.
Вырабатываемый на установке 13 водород транспортируется в систему 16 хранения водорода, из которой поступает внешнему потребителю.Hydrogen generated at the facility 13 is transported to the hydrogen storage system 16, from which it is supplied to an external consumer.
Таким образом, применение установки 13 производства водорода в совокупности с устройством 12 подготовки воды, шкафом силовым 14 и устройством 15 автоматического управления включением (отключением) электропитания модулей-электролизеров установки 13 позволяет обеспечить поддержание нагрузки электрогенератора 8 близкой к номинальной независимо от графика внешней электрической нагрузки изолированной энергосистемы и, тем самым, максимально эффективно распорядиться добываемым геотермальным теплоносителем, исключив сброс избытка свежего пара в атмосферу, образующегося при работе турбины на частичных режимах, и используя пар при максимальном КПД турбины.Thus, the use of a hydrogen production unit 13 in conjunction with a water treatment device 12, a power cabinet 14 and an automatic control device 15 for turning on / off the power supply of the electrolytic cells of the installation 13 makes it possible to maintain the load of the electric generator 8 close to the nominal value regardless of the external electrical load schedule isolated power systems and, thus, to manage the extracted geothermal coolant as efficiently as possible, eliminating the discharge of excess fresh steam and in an atmosphere formed by the turbine at partial modes, and using steam turbine at maximum efficiency.
Это позволяет вырабатывать всю электроэнергию при максимальном КПД турбины и довести коэффициент использования установленной мощности электростанции практически до теоретического максимума, т.е. получить на электростанции максимально возможное за год количество This allows you to generate all the electricity at maximum turbine efficiency and bring the utilization rate of the installed capacity of the power plant to almost a theoretical maximum, i.e. get the maximum possible amount for the year at the power plant
электроэнергии. При этом разница между фактически вырабатываемой электроэнергией и электроэнергией, отпущенной во внешнюю электрическую сеть, за вычетом собственных нужд электростанции, пойдет на производство экологически чистого продукта - водорода.electricity. In this case, the difference between the actually generated electricity and the electricity supplied to the external electric network, minus the own needs of the power plant, will go to the production of an environmentally friendly product - hydrogen.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет:Thus, the proposed utility model allows:
- перевести электростанцию в номинальный (базовый) режим работы независимо от внешней электрической нагрузки с максимально возможной годовой выработкой электроэнергии;- transfer the power plant to the nominal (basic) mode of operation regardless of the external electrical load with the highest possible annual generation of electricity;
- произвести на основе невостребованной избыточной для внешних потребителей электроэнергии водород, который может быть использован в топливных элементах транспортных средств, в стационарных топливных элементах по производству электроэнергии и тепла и т.д. Благодаря реализации водорода экономические показатели электростанции в целом существенно повышаются.- to produce hydrogen on the basis of unclaimed excess electricity for external consumers, which can be used in the fuel cells of vehicles, in stationary fuel cells for the production of electricity and heat, etc. Thanks to the implementation of hydrogen, the economic performance of the power plant as a whole is substantially increased.
Кроме того, эксплуатация турбины на номинальном режиме работы независимо от графика внешней нагрузки позволяет минимизировать сброс пара в атмосферу и, тем самым, снизить техногенную нагрузку на окружающую среду.In addition, the operation of the turbine in the nominal operating mode, regardless of the external load schedule, minimizes the discharge of steam into the atmosphere and, thereby, reduces the technogenic load on the environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007111166/22U RU65627U1 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007111166/22U RU65627U1 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU65627U1 true RU65627U1 (en) | 2007-08-10 |
Family
ID=38511258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007111166/22U RU65627U1 (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU65627U1 (en) |
-
2007
- 2007-03-26 RU RU2007111166/22U patent/RU65627U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10340693B2 (en) | Systems and methods for generating energy using a hydrogen cycle | |
RU2589889C2 (en) | Stand-alone hybrid power supply system for electric equipment and system control unit and method | |
CN107104467B (en) | Unit combination optimization method considering nuclear power peak shaving and safety constraint thereof | |
CN104795584B (en) | Method and device for realizing low-temperature quick start of flow cell system and flow cell system | |
WO2015159817A1 (en) | Hydrogen gas generating system | |
CN114395775A (en) | Closed clean energy hydrogen production energy storage system | |
CN205489554U (en) | Millet power supply system is filled out in peak clipping based on methanol -water reformation hydrogen manufacturing power generation system | |
Du et al. | Energy management and performance analysis of an off-grid integrated hydrogen energy utilization system | |
CN105811443A (en) | Peak shaving and load shifting power supply system and method based on methanol water reforming hydrogen generation power generation system | |
RU65627U1 (en) | GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM | |
EP4195438A1 (en) | Partial load shedding for achieving full regenerative supply of electric loads | |
CN111030148A (en) | Zero-pollution electric power micro-grid system composed of multiple green energy sources | |
CN215799943U (en) | Electrolytic hydrogen production system | |
CN212849881U (en) | Electricity-hydrogen-heat storage integrated energy system with deep utilization of heat energy | |
CN112149339B (en) | Capacity optimization model of wind power-photovoltaic-photothermal-electric heater complementary power generation system | |
CN115772684A (en) | Electrolytic hydrogen production system and electrolytic hydrogen production method | |
CN114196968A (en) | Solid oxide water electrolysis hydrogen production device and operation control method thereof | |
CN115667675A (en) | System with liquid air energy storage and power generation equipment | |
RU2682723C2 (en) | Method for operation of npp power unit with hydrogen superstructure and high-temperature electrolyzers | |
RU69212U1 (en) | GEOTHERMAL POWER PLANT OF AN ISOLATED POWER SYSTEM WITH COMBINED FUEL | |
Varkaraki et al. | Operational experience from the RES2H2 wind hydrogen plant in Greece | |
CN116632945B (en) | Multi-energy supply operation control method, system and device and electronic equipment | |
CN219548934U (en) | Flexible power system based on transformation of retired thermal power plant | |
CN210261401U (en) | Electrochemical water treatment-electrolytic hydrogen production combined system suitable for fluctuating power supply peak regulation | |
CN114483308B (en) | Peak-adjustable power generation system and peak-adjustable method based on renewable energy power generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150327 |