Спосіб об’єднання енергосистем

Реферат: Спосіб об'єднання енергосистем з мережами змінного струму, кожна з яких характеризується своїми технічними характеристиками електроенергії, шляхом використання щонайменше одного накопичувача енергії, що містить обладнання, яке забезпечує накопичення енергії та її генерування. За допомогою обладнання першої енергосистеми забезпечують накопичення енергії і генерування електроенергії до мережі другої енергосистеми, при цьому технічні характеристики обладнання, яким генерують електроенергію, відповідає технічним характеристикам енергосистеми, в яку генерують, а обладнанням другої енергосистеми, що теж накопичує енергію, генерують електричну енергію до мережі першої енергосистеми. При цьому енергосистеми виконані з можливістю відповідної зміни функції щодо накопичення енергії або її генерування. UA 105020 C2 (12) UA 105020 C2 UA 105020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електроенергетики, зокрема до енергосистем з електричними мережами змінного струму, конкретніше до способів об'єднання енергосистем. В електроенергетиці відомі декілька способів об'єднання окремих енергосистем в єдину енергосистему (http://so-ups.ru/index.php?id=ips_ups_ucte). Повне синхронне об'єднання обох мереж, що передбачає безпосереднє під'єднання кінця мережі змінного струму однієї енергосистеми до початку мережі змінного струму іншої енергосистеми. При цьому, необхідно виконання для об'єднаних енергосистем єдиних норм, що поєднують процес виробництва, перетворення, передачі, розподілу, споживання енергії, створення єдиного центру управління. Недоліками даного способу об'єднання енергосистем є великі капітальні витрати по реалізації вищевказаних заходів і тривалий термін їх виконання. Несинхронне об'єднання за допомогою підстанцій (вставок) постійного струму, розташованих на кінцях існуючих ліній міжсистемної зв'язку змінного струму. Вставка постійного струму (ВПС) - перетворювальна підстанція, призначена для перетворення змінного струму в постійний і подальшого перетворення постійного струму в змінний вихідної або іншої частоти. (ГОСТ 24291-90 "Електрична частина електростанції та електричної мережі. Терміни та визначення"). До недоліків ВПС слід віднести виготовлення складного і дорогого енергетичного обладнання, виконання великого комплексу будівельно-монтажних робіт з великим терміном окупності, значні фінансові витрати, а менш висока надійність високовольтних силових напівпровідникових установок у порівнянні з основним обладнанням енергосистем обмежує їх широке застосування; виділена робота електростанцій по радіальній схемі або живлення виділених вузлів ("островів") за електропередачі змінного та/або постійного струму. Реалізація даного способу також вимагає дуже істотних витрат. Комбіноване об'єднання, що поєднує елементи вище перерахованих способів (з такими ж проблемами, як і з кожного окремого способу). В основу винаходу поставлена задача об'єднання енергосистем способом, який дозволяє підвищити надійність та якість їх функціонування, а також знизити фінансові витрати, пов'язані з його реалізацією. Рішення поставленої задачі забезпечує спосіб об'єднання енергосистем з мережами змінного струму, кожна з яких характеризується своїми технічними характеристиками електроенергії, шляхом використання, щонайменше одного накопичувача енергії, що містить обладнання, яке забезпечує накопичення енергії та її спрацьовування, за рахунок того, що обладнання, що забезпечує накопичення енергії і споживає електричну енергію, підключають до мереж однієї енергосистеми, а обладнання, яке бере участь у спрацьовуванні накопиченої енергії і генерує електричну енергію, - до мереж іншої енергосистеми, при цьому, енергосистеми можна міняти місцями. Технічний результат, що досягається при використанні винаходу: вимога дотримання єдиних технічних характеристик електроенергії, під якими розуміють період, амплітуду, частоту електричного струму, і електричну напругу, стосується тільки обладнання накопичувача енергії, що генерує електроенергію та енергосистеми до якої воно приєднується; забезпечення можливості здійснення експорту-імпорту електроенергії з однієї енергосистеми в іншу. Суть винаходу пояснюється нижчеподаним описом та кресленням, на якому представлена блок-схема способу об'єднання енергосистем. Спосіб об'єднання енергосистем полягає в тому, що, до енергосистеми 1, яка має одні технічні характеристики електроенергії, підключають обладнання накопичувача енергії, що забезпечує накопичення енергії, а обладнання накопичувача енергії, що генерує електроенергію, підключають до енергосистеми 2, яка має інші технічні характеристики. Обладнання накопичувача енергії, що генерує електроенергію повинно відповідати технічним характеристикам енергосистеми 2. Спосіб допускає змінювати енергосистеми місцями (див. креслення). При зміні місцями енергосистеми 1 і енергосистеми 2 обладнання накопичувача енергії, що генерує електроенергію повинно відповідати технічним характеристикам електричної енергії енергосистеми 1, а обладнання накопичувача енергії, яке забезпечує накопичення енергії повинно відповідати технічним характеристикам електричної енергії енергосистеми 2. Розглянемо спосіб об'єднання енергосистем на прикладі найбільш широко використовуваних накопичувачів енергії. Повітряний (газовий) накопичувач енергії. 1 UA 105020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Як повітряний (газовий) накопичувач енергії використовуються різні ємності, в тому числі порожнечі в земній корі, шахтні виробки, які використовуються в повітроакумулюючих газотурбінних електростанціях (ВАГТЕ). До складу ВАГТЕ входять також газотурбінна установка, кілька компресорів, що приводяться електродвигунами, повітряні турбіни з генераторами. Стосовно до повітроакумулюючої газотурбінної електростанції порядок об'єднання енергосистем повинен бути наступним: компресори, двигуни яких приєднані до електричних мереж енергосистеми 1, нагнітає повітря (газ) в ємність. Далі повітряні турбіни спрацьовують енергію стислого повітря накопичувача енергії, а генератори повітряних турбін, підключають до електричних мереж енергосистеми 2, генерують в ній електроенергію. Таким чином відбувається об'єднання енергосистем. Гідравлічний накопичувач енергії. Як гідравлічний накопичувач енергії може бути використаний верхній басейн гідроакумулюючої електростанції (ГАЕС). Винахід реалізується при всіх схемах гідроакумулюючих електростанцій і при будь-яких компонуваннях гідросилового обладнання ГАЕС, що включає в себе наведені електродвигунами насоси, гідротурбіни з електричними генераторами. Порядок об'єднання енергосистем аналогічний прикладу з повітряним (газовим) накопичувачем енергії. Електродвигуни насосів підключаються до енергосистеми 1, генератори гідротурбін до енергосистеми 2. Механічний накопичувач енергії. Як механічний накопичувач енергії використовуються маховики та супермаховики. Електродвигун обертає маховик, при цьому накопичується енергія, яка потім перетворюється в електрогенераторі в електричну енергію. Можливе застосування оборотних двигунів-генераторів. Об'єднання енергосистем в цьому випадку відбувається наступним чином. До мереж енергосистеми 1 підключають електродвигун, що обертає маховик, котрий накопичує енергію. Енергія обертового маховика перетвориться в електрогенераторі, підключеному до мереж енергосистеми 2, в електричну енергію. Запропонований у винаході спосіб об'єднання енергосистем дозволяє: виконувати об'єднання шляхом здійснення лише функціональних, оперативних дій персоналу, що не вимагають істотних фінансових затрат і змін в конструкції; здійснювати експорт-імпорт електричної енергії з однієї енергосистеми в іншу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб об'єднання енергосистем перемінного струму, кожна з яких характеризується відповідними технічними характеристиками і використовує обладнання для накопичення енергії, обладнання для генерування електричної енергії, який відрізняється тим, що за допомогою обладнання першої енергосистеми забезпечують накопичення енергії і генерування електроенергії до мережі другої енергосистеми, при цьому технічні характеристики обладнання, яким генерують електроенергію, відповідає технічним характеристикам енергосистеми, в яку генерують електроенергію, а обладнанням другої енергосистеми, що теж накопичує енергію, генерують електричну енергію до мережі першої енергосистеми, при цьому енергосистеми виконані з можливістю відповідної зміни функції щодо накопичення енергії або її генерування. 2 UA 105020 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3