Об’єднана енергосистема і спосіб експлуатації об’єднаної енергосистеми

1. Об'єднана енергосистема, що включає множину генераторів електричної енергії, з'єднаних загальною енергетичною мережею, множину споживачів електричної енергії, підключених до загальної енергетичної мережі, яка відрізняється тим, що споживачі електричної енергії містять виділену групу споживачів-регуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторів з електричним приводом і об'єднані системою централізованого управління з можливістю від C2 2 (19) 1 3 протягом 5 секунд і решта - в наступні 25 секунд, щоб мати можливість компенсувати дефіцит потужності в загальній мережі. Проблема підтримки "резервної потужності" тісно зв'язана зі стабільність частоти електричного струму в енергосистемі - одним з основних показників якості електричної енергії. В даний час основним засобом підтримки частоти електричного струму в енергосистемі являється зміна потужності генерації, що здійснюється системами первинного регулювання енергоблоків. Робота систем первинного регулювання великих енергоблоків зв'язана з утратами їх ефективності. Крім того, технічні характеристики систем регулювання існуючого устаткування не завжди здатні забезпечити підтримку частоти в границях діючих норм (50Гц ± 0,2Гц), не говорячи про норму 50Гц ± 0,02Гц відповідно до вимог енергосистеми Європи (UCTE). Широко відоме утримання "резервної потужності" шляхом накопичення енергії в звичайному режимі роботи енергосистеми з наступною передачею накопиченої енергії в об'єднану енергомережу у випадках непередбаченого дефіциту потужності на стороні виробника енергії. Як накопичувані енергії використовують інерційні накопичувані (маховики), накопичувані енергії у вигляді стиснутого газу, накопичувані теплової енергії, надпровідникові магнітні накопичувані електричної енергії й ін. Прикладом утримання "резервної потужності" шляхом накопичення енергії являється вирівнювач навантаження, відомий по патенту Російської Федерації RU2119708, МПК6 H02J 3/30, H02J 15/00, Н02К 31/00, Н02К 13/00, Н02К 25/00, дата подачі заявки 1997.02.25. Вирівнювач навантаження для приведення режимів електроспоживання у відповідність зі структурою генеруючих потужностей містить маховиковий накопичувач енергії, заряднорозрядний електромашинний орган і систему управління. Особливістю накопичувана енергії являється те, що в герметичному корпусі, в якому створений глибокий вакуум, на радіально-осьовій самоцентрувальній магнітній опорі, що служить одночасно маточиною супермаховика, навитого з високоміцних ниток, встановлений єдиний явнополюсний якір двох сполучених дискових уніполярних машин електромагнітного збудження з спільним центральним термоемісійним або ковзним струмознімачем і роздільними периферійними термоемісійними струмознімачами з управлінням по частоті. Ще одним прикладом утримання "резервної потужності" шляхом нагромадження енергії являється енергетична установка на поновлюваному джерелі енергії в енергетичній системі і спосіб її роботи, що відомі по патенту Російської Федерації RU2035821, МПК6 H02J 15/00, дата подачі заявки 1991.07.01. Енергетична установка містить електрогенеруючий пристрій у вигляді поновлюваного джерела енергії, акумулятор електроенергії, електричні перемикачі, а також лінії електропередачі, що зв'язують елементи енергетичної установки між собою і з енергетичною системою. Установка працює таким чином. 89502 4 У період високих електричних навантажень акумулятор видає електроенергію в енергетичну систему. Вхід акумулятора в цей час підключений до установки поновлюваного джерела енергії, яка поповнює запаси енергії в акумуляторі. У період низьких електричних навантажень вхід акумулятора відключається від установки поновлюваного джерела енергії і приєднується до енергетичної системи для дозарядки з таким розрахунком, щоб до моменту ранкового підйому електричного навантаження акумулятор був заряджений повністю. Тривалість дозарядки визначається ступенем заряджання акумулятора енергії. Наприклад, якщо акумулятор до моменту провалу графіка електричних навантажень заряджений повністю, то він у цю ніч не підключається до енергосистеми зовсім і всі напівпікові станції розвантажуються як звичайно на весь період низьких електричних навантажень. Можна привести ще багато прикладів використання різних акумуляторів енергії для компенсації дефіцитів потужності в енергосистемах. Загальним їх недоліком являється обмежена ємність накопичувачів енергії, що обмежує тривалість компенсації навантажувальних піків десятками секунд або декількома секундами, що недостатньо для запуску інших резервних носіїв енергії, таких як гідроакумулюючі електростанції або газотурбінні електростанції. Також широко відоме утримання "резервної потужності" шляхом дроселювання регулювальних вентилів турбін паротурбінних електростанцій, що живлять об'єднану енергомережу. Такі паротурбінні електростанції в звичайному режимі експлуатуються з указаним дроселюванням. При навантажувальному піку на стороні мережі або, інакше виражаючись, при дефіциті загальної введеної потужності електростанцій дроселювання знімають і потужність паротурбінних електростанцій відповідно підвищується. Експлуатація паротурбінних електростанцій у режимі дроселювання регулювальних вентилів турбін приводить до зменшення коефіцієнта корисної дії, збільшує експлуатаційні витрати на окремій електростанції. Цей вид компенсації дефіциту потужності вимагає будівництва більш потужних паротурбінних електростанцій, ніж це потрібно для енергозабезпечення споживачів у нормальному режимі роботи енергосистеми, викликає збільшення інвестиційних витрат. Для компенсації дефіцитів потужності в діапазоні тривалості від 30 секунд до 5 хвилин і більше відомо короткочасне переривання таропостачання пристроїв, що нагріваються паром проміжного відбору. При цьому в розпорядженні парової турбіни надходить більша кількість теплової енергії, потужність турбіни збільшується. Виграний таким чином час у більшості випадків являється достатнім, щоб вивести потужність парогенератора до припустимої граничної потужності, якщо розраховувати на тривалі навантажувальні піки, або для того, щоб активувати електростанції, що акумулюють. Так, відома паротурбінна електростанція (патент США 3523421, МПК F01K 13/00, F01K 13/02, дата публікації 1970.08.11) з паровою турбіною, 5 що приводить у дію генератор, і з підключеним до парової турбіни трубопроводом пару проміжного відбору з вентилем, керованим контрольним блоком. Спосіб експлуатації такої паротурбінної електростанції передбачає, у залежності від навантаження, збільшення подачі пару паровій турбіні за допомогою регулювання відбору проміжного пару від турбіни. Регулювання виконують за допомогою контрольного блоку, що керує вентилем, установленим на трубопроводі пару проміжного відбору. Особливість цього виду регулювання виражається в тому, що система спрацьовує із значним часом затримки. Тому таке регулювання не являється придатним для компенсації пікових навантажень настільки швидко, щоб не наступав провал потужності або частотний спад в енергомережі. Крім того, енергетична установка при такому регулюванні більшу частину часу працює в режимі недовантаження, що приводить до зменшення коефіцієнта корисної дії, збільшує експлуатаційні витрати, вимагає будівництва більш могутніх паротурбінних електростанцій, ніж це необхідно для енергозабезпечення споживачів у нормальному режимі роботи енергомережі. Як прототип об'єднаної енергосистеми, що заявляється, вибрана об'єднана енергосистема, що відома по патенту Російської Федерації RU2121746, МПК6 H02J 15/00, H02J 3/06, F01K 7/34, дата подачі заявки 1992.11.20. Об'єднана енергосистема включає множину генераторів електричної енергії, з'єднаних загальною енергетичною мережею, а також споживачів електричної енергії, підключених до загальної енергетичної мережі. Генератори електричної енергії виконані у вигляді паротурбінних електростанцій. Частина паротурбінних електростанцій постачена пристроями регулювання пропозиції пару паровим турбінам шляхом управління витратою пару проміжного відбору. Частина паротурбінних електростанцій постачена надпровідниковими магнітними накопичувачами електричної енергії. Кожна паротурбінна електростанція містить резервуар живильної води, парогенератор з економайзером, випарником і перегрівником, турбіну, генератор електричної енергії. Вхід парогенератора (вхід економайзера) з'єднаний з резервуаром живильної води. До виходу парогенератора (вихід перегрівника) через трубопровід пару високого тиску підключена парова турбіна високого тиску. Вихід парової турбіни високого тиску з'єднаний із двухпоточной паровою турбіною низького тиску, що з'єднана послідовно з паровою турбіною високого тиску. Турбіни з'єднані з валом генератора електричної енергії. Обидві ступіні низького тиску парової турбіни низького тиску підключені через трубопровід пару, що відпрацював, до конденсатора Вихід конденсатора через конденсатний насос і підігрівник конденсату з'єднаний з резервуаром живильної води. Резервуар живильної води через насос живильної води і підігрівник живильної води з'єднаний із входом парогенератора (вхід економайзера). Паротурбінна електростанція працює в такий спосіб. Живильна вода подається в парогенератор, де перетворюється в перегрітий пар високого 89502 6 тиску. Пар високого тиску надходить на вхід парової турбіни високого тиску, далі на двухпоточную парову турбіну низького тиску. У турбінах теплова енергія пару перетворюється в механічну енергію, що пускає в хід зв'язаний з турбінами генератор електричної енергії. Відпрацьований пар після турбін надходить у конденсатор, де перетворюється в конденсат, який направляють у резервуар живильної води. Частина паротурбінних електростанцій, що постачені пристроями регулювання пропозиції пару паровим турбінам, мають наступні конструктивні особливості. До виходу парової турбіни високого тиску підключений перший трубопровід пару проміжного відбору, який через перший регулювальний вентиль і підігрівник живильної води з'єднаний з резервуаром живильної води. До однієї із ступіней парової турбіни низького тиску підключений другий трубопровід пару проміжного відбору, який через другий регулювальний вентиль і підігрівник конденсату з'єднаний із входом конденсатора. Паротурбінна електростанція містить також контрольний блок-регулятор з вимірювальними лініями, що контролюють електричний струм і/або залежні від нього параметри, як, наприклад частоту, напругу, потужність у загальній енергетичній мережі, визначаючи співвідношення потужностей, що генеруються і споживаються, у загальній енергосистемі. Контрольний блок-регулятор з'єднаний керуючими лініями з першими і другим регулювальними вентилями в трубопроводах пару проміжного відбору. У нормальному режимі експлуатації, коли резервна потужність не потрібна, пар проміжного відбору від турбіни низького тиску через другий регулювальний вентиль направляється в підігрівник конденсату і відтіля в конденсатор. За рахунок цього підігрівають конденсат, що надходить у резервуар живильної води. Подальший підігрів живильної води виконують паром проміжного відбору від турбіни високого тиску, який через перший регулювальний вентиль направляють у підігрівник живильної води і відтіля в парогенератор. При дефіциті потужності, наприклад, при виході зі строю однієї з паротурбінних електростанцій, контрольний блок-регулятор керує одночасно обома регулювальними вентилями в трубопроводах пару проміжного відбору в напрямку їх закриття. Наслідком цього являється те, що в розпорядження парової турбіни низького тиску надходить більше пару, потужність турбіни збільшується, генератор електричної енергії виробляє і передає в загальну електричну мережу додаткову енергію, компенсуючи дефіцит потужності. При зменшенні попиту на потужність у загальній електричній мережі обидва регулювальних вентиля в обох трубопроводах пару проміжного відбору відкривають, переводячи установку в звичайний режим роботи. Частина паротурбінних електростанцій може бути укомплектована надпровідниковими магнітними накопичувачами електричної енергії. Надпровідниковий магнітний накопичувач електричної енергії містить надпровідникову магнітну котушку, холодильну магнітну котушку, холодильну 7 установку, систему управління, яка забезпечує режим накопичення електричної енергії або режим передачі накопиченої енергії в загальну електричну мережу. Надпровідниковий магнітний накопичувач керується контрольним блоком-регулятором, який вимірює параметри загальної енергетичної мережі і визначає співвідношення генеруємих і споживаних потужностей у загальній енергосистемі. При дефіциті генеруємої потужності надпровідниковий магнітний накопичувач передає накопичену енергії в загальну електричну мережу. У звичайному режимі роботи енергосистеми відбувається накопичення енергії надпровідниковим магнітним накопичувачем. Загальними ознаками прототипу й об'єднаної енергосистеми, що заявляється, є: об'єднана енергосистема, що включає множину генераторів електричної енергії, з'єднаних загальною енергетичною мережею, множину споживачів електричної енергії, підключених до загальної енергетичної мережі. Як прототип способу експлуатації об'єднаної енергосистеми, що заявляється, вибрано спосіб експлуатації об'єднаної енергомережі, відомий по патенту Російської Федерації RU2121746, МПК6 H02J 15/00, H02J 3/06, F01K 7/34, дата подачі заявки 1992.11.20. Спосіб експлуатації об'єднаної енергомережі, до якої підключена множина генераторів електричної енергії (паротурбінних електростанцій) і множина споживачів, включає безперервний контроль електричних параметрів загальної енергетичної мережі і корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей за результатами контролю електричних параметрів загальної енергетичної мережі. Корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей виконують таким чином. З появою дефіциту потужності, наприклад, унаслідок виходу з строю одного з генераторів електричної енергії (паротурбінних електростанцій), в одній або в декількох паротурбінних електростанціях збільшують пропозицію пару паровим турбінам шляхом відключення систем проміжного відбору пару від турбін. При цьому збільшується потужність турбінної установки, генератор електричної енергії виробляє і передає в загальну електричну мережу додаткову енергію, компенсуючи дефіцит генеруємої потужності. Крім того, надпровідникові магнітні накопичувачі електричної енергії, що присутні в об'єднаній енергомережі, переводять у режим передачі накопиченої енергії в об'єднану енергомережу. Комбінація переривання відбору проміжного пару з використанням надпровідникових магнітних накопичувачів електричної енергії дозволяє компенсувати навантажувальні піки з тривалістю в діапазоні від 0,1 секунди до 5 хвилин. Цей часовий інтервал є достатнім для запуску інших резервних носіїв енергії, таких як гідроакумулюючі електростанції або газотурбінні електростанції. Загальними ознаками прототипу і способу експлуатації об'єднаної енергосистеми, що заявляється, є. спосіб експлуатації об'єднаної енергосистеми, що включає безперервний контроль електричних параметрів загальної енергетичної 89502 8 мережі, корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей за результатами контролю електричних параметрів загальної енергетичної мережі. Агрегати об'єднаної енергосистеми, що генерують, при такому регулюванні більшу частину часу працюють в режимі недовантаження, що приводить до зменшення коефіцієнта корисної дії, збільшує експлуатаційні витрати, вимагає будівництва більш потужних паротурбінних електростанцій, чим це необхідно для енергозабезпечення споживачів у нормальному режимі роботи енергомережі. Крім того, при регулюванні проміжного відбору пару від турбін система спрацьовує зі значним часом затримки, що при раптових пікових навантаженнях може привести до провалу потужності або частотному спаду в енергомережі. В основу винаходу поставлена задача удосконалення об'єднаної енергосистеми і способу її експлуатації, у яких за рахунок особливостей побудови енергосистеми і вибору параметрів управління, забезпечується стабільний режим роботи електрогенеруючих агрегатів у не залежності від співвідношення генеруємих і споживаних потужностей в енергосистемі. Поставлена задача вирішується тим, що в об'єднаній енергосистемі, що включає множину генераторів електричної енергії, з'єднаних загальною енергетичною мережею, множина споживачів електричної енергії, підключених до загальної енергетичної мережі, відповідно до винаходу, споживачі електричної енергії містять виділену групу споживачів-регуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторів з електричним приводом і об'єднані системою централізованого управління з можливістю відключення або включення або зміни потужності зазначених споживачів-регуляторів. Перераховані ознаки складають сутність об'єднаної енергосистеми, що заявляється. Такі агрегати дозволяють практично миттєво їх включати або виключати або змінювати їх потужність, що при раптових пікових навантаженнях попереджає провал потужності або частотний спад в енергомережі. Для підтримки заданої реактивної складової електричної потужності в енергомережі доцільно частину споживачів-регуляторів виконати з асинхронним електричним приводом, а іншу частину - із синхронним електричним приводом. Поставлена задача вирішується також тим, що в способі експлуатації об'єднаної енергосистеми, що включає безперервний контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми, корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей за результатами контролю електричних параметрів об'єднаної енергосистеми, відповідно до винаходу, корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей виконують шляхом відключення або включення або зміни потужності виділеної групи споживачів-регуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторів з електричним приводом і об'єднані 9 системою централізованого управління з можливістю відключення або включення або зміни потужності зазначених споживачів-регуляторів. Перераховані ознаки складають сутність способу експлуатації об'єднаної енергосистеми, що заявляється. Доцільно контроль електричних параметрів об'єднаної енергосистеми виконувати диспетчерським центром об'єднаної енергосистеми, а відключення або включення або зміну потужності виділеної групи споживачів-регуляторів виконувати через систему централізованого управління зазначеними споживачамирегуляторами по командах диспетчерського центру. Зазначені винаходи відповідають вимогам єдності, тому що являють собою групу винаходів, що зв'язані єдиним винахідницьким задумом і один з яких призначений для використання в іншому. Істотні ознаки винаходу знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, якщо в об'єднаній енергосистемі, що включає множину генераторів електричної енергії, з'єднаних загальною енергетичною мережею і множину споживачів електричної енергії, підключених до загальної енергетичної мережі, виділити серед споживачів електричної енергії групу споживачів-регуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторов з електричним приводом, об'єднати цю групу системою централізованого управління з можливістю відключення або включення або зміни потужності зазначених споживачів-регуляторів, а управління об'єднаною енергосистемою виконувати шляхом безперервного контролю електричних параметрів об'єднаної енергосистеми і корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей за результатами контролю електричних параметрів об'єднаної енергосистеми шляхом відключення або включення або зміни потужності виділеної групи споживачіврегуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторів з електричним приводом й об'єднані системою централізованого управління зазначеними споживачамирегуляторами, то стає можливим стабільний режим роботи електрогенеруючих агрегатів у не залежності від співвідношення генеруємих і споживаних потужностей в енергосистемі. Пояснюється це тим, що при такому підході об'єктами управління для цілей корегування співвідношення генеруємих і споживаних потужностей стають споживачі електричної енергії (виділена група споживачів-регуляторів, які виконані як перетворювачі електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторів з електричним приводом). Генератори електричної енергії при цьому переводяться в стаціонарний, найбільш ефективний режим роботи з максимальним навантаженням. Так, у звичайному режимі експлуатації всі генератори електричної енергії працюють у найбільш ефективному режимі роботи з максимальним навантаженням. В умовах навантажувального піку, інакше виражаючись, при 89502 10 дефіциті загальної введеної потужності електростанцій, частина виділених споживачів-регуляторів автоматично відключають або переводять у режим зменшення споживаної електричної потужності. При нормалізації генеруємих і споживаних потужностей зазначені споживачі-регулятори включають або переводять у звичайний режим споживання електричної потужності. Таким чином корегують співвідношення генеруємих і споживаних потужностей в об'єднаній енергосистемі. При цьому режим роботи генераторів електричної енергії не змінюється. При виконанні перетворювачів електричної енергії в теплову енергію у вигляді гідродинамічних теплогенераторов з електричним приводом відключення, або включення, або зміна потужності перетворювачів електричної енергії в теплову енергію відбувається практично миттєво, що вирішує проблеми утримання "секундної резервної потужності". Нижче приводиться докладний опис об'єднаної енергосистеми і способу експлуатації об'єднаної енергосистеми з посиланнями на креслення, на яких представлено: Фіг.1 - Об'єднана енергосистема і спосіб експлуатації об'єднаної енергосистеми, блочна схема об'єднаної енергосистеми. Фіг.2 - Об'єднана енергосистема і спосіб експлуатації об'єднаної енергосистеми, приклад виконання споживача-регулятора. Об'єднана енергосистема включає множину генераторів електричної енергії 1, з'єднаних загальною енергетичною мережею 2, множину споживачів електричної енергії 3 підключених до загальної енергетичної мережі 2. Споживачі електричної енергії 3 містять виділену групу споживачів-регуляторів 4, 4а, виконаних у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію, об'єднану системою централізованого управління 5 з можливістю відключення або включення або зміни потужності зазначених споживачів-регуляторів 4, 4а. Кожний із споживачів-регуляторів 4, 4а може бути виконаний у вигляді гідродинамічного теплогенератора з електричним приводом. У таких споживачах-регуляторах 4, 4а відключення, або включення, або зміна потужності відбувається практично миттєво, що вирішує проблеми утримання "секундної резервної потужності". Споживачі-регулятори 4 виконані з асинхронним електричним приводом. Споживачі-регулятори 4а виконані із синхронним електричним приводом. Така комбінація електричних приводів дозволяє підтримувати задану реактивну складову електричної потужності в мережі. Кожний із споживачів-регуляторів 4, 4а може бути постачений акумулятором теплової енергії (не показані). Об'єднана енергосистема містить диспетчерський центр 6, що з'єднаний керуючими лініями 7 з генераторами електричної енергії 1, керуючими лініями 8 зі споживачами електричної енергії 3, керуючою лінією 9 з енергетичною мережею 2, керуючою лінією 10 із системою централізованого управління 5 споживачами-регуляторами 4, 4а. 11 Система централізованого управління 5 з'єднана керуючими лініями 11 зі споживачамирегуляторами 4, 4а. Експлуатують об'єднану енергосистему таким чином. Безупинно контролюють електричні параметри об'єднаної енергосистеми (напругу, частоту, генеруєму і споживану потужність). Кількість контрольованих параметрів повинне бути достатньою для оцінки співвідношення генеруємих і споживаних потужностей Корегують співвідношення генеруємих і споживаних потужностей за результатами контролю електричних параметрів об'єднаної енергосистеми. Корегування виконують шляхом відключення або включення або зміни потужності виділеної групи споживачів-регуляторів 4, 4а, виконаних у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію й об'єднаних системою централізованого управління 5 зазначеними споживачами-регуляторами 4, 4а. Контроль електричних параметрів загальної енергетичної мережі виконують диспетчерським центром 6 об'єднаної енергосистеми, а відключення або включення або зміну потужності виділеної групи споживачіврегуляторів 4, 4а виконують через систему централізованого управління 5 зазначеними споживачами-регуляторами 4, 4а по командах диспетчерського центра 6. У звичайному режимі експлуатації об'єднаної енергосистеми споживачі-регулятори 4, 4а генерують теплову енергію, забезпечуючи споживачів теплової енергії. При надлишку генеруємих потужностей може відбуватися накопичення енергії в акумуляторах теплової енергії. В умовах навантажувального піку (при дефіциті введеної потужності генераторів електричної енергії 1), частину споживачів-регуляторів 4, 4а автоматично відключають або переводять у режим зменшення споживаної електричної потужності. При нормалізації генеруємих і споживаних потужностей зазначені споживачі-регулятори 4, 4а включають або переводять у звичайний режим споживання електричної потужності Таким чином корегують співвідношення генеруємих і споживаних потужностей в об'єднаній енергосистемі. При цьому режим роботи генераторів електричної енергії не змінюється. Генератори електричної енергії постійно працюють у стаціонарному, найбільш економічно вигідному режимі роботи з мінімальною витратою палива і з максимальним навантаженням. На Фіг.2 показаний практичний приклад споживача-регулятора, виконаного у вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову, який використовується для цілей теплопостачання (м. Моспіно, Донецька область, Україна). Основними агрегатами споживача-регулятора є гідродинамічні теплогенератори 12 з електричним приводом, гідравлічні акумулятори тепла 13, об'єднані трубопроводами з керованими вентилями в єдину систему. Входи гідродинамічних теплогенераторів 12 з'єднані з магістраллю холодної води 14, виходи з магістраллю гарячої води 15. Магістраль холодної води 14 і магістраль гарячої води 15 з'єднані трубопроводами 16, 17 з гідравлічними акумуля 89502 12 торами тепла 13. Гідравлічні акумулятори тепла 13 з'єднані трубопроводами 18, 19 з насосною групою 20, що, у свою чергу, з'єднана з трубопроводами 21, 22 теплової мережі. Магістраль холодної води 14 і магістраль гарячої води 15 також з'єднані з насосною групою 20 через керовані вентилі 23. У якості гідродинамічних теплогенераторів 12 використані гідротермери УГД-400 (16шт.), що випускаються серійно ТОВ НІЖ «Гідротрансмаш» (м. Донецьк, Україна). Гідравлічні акумулятори тепла 13 (2шт.) виконані у вигляді теплоізольованих ємностей, об'ємом 360м3 кожна. Сумарна опалювальна площа 47450м2. Установлена потужність гідротермерів 4,8Мвт. КПД теплових агрегатів 94%. Обслуговуючий персонал 10 чоловік. Описаний споживач-регулятор може працювати в наступних режимах: - усі гідродинамічні теплогенератори 12 включені, уся теплова енергія передається в теплову мережу; - усі гідродинамічні теплогенератори 12 включені, уся теплова енергія акумулюється в гідравлічних акумуляторах тепла 13, теплова мережа відключена; - усі гідродинамічні теплогенератори 12 включені, частина теплової енергії передається в теплову мережу, інша частина акумулюється в гідравлічних акумуляторах тепла 13; - кожний з зазначених вище режимів, при цьому частина гідродинамічних теплогенераторів 12 відключена; - усі гідродинамічні теплогенератори 12 відключені, у теплову мережу передається теплова енергія, накопичена в гідравлічних акумуляторах тепла 13. Перераховані режими встановлюють керованими вентилями 23. Об'єднана енергосистема і спосіб й експлуатації, що заявляються, забезпечують: 1. Якісне задоволення попиту на теплову енергію. В діючих об'єднаних енергосистемах діє значна кількість опалювальних і промислових котельних різноманітних типів і призначень Наприклад, в енергосистемі України парк такого обладнання складає близько 100 000 одиниць. Більшість з них знаходиться у стані фізичного зносу. Крім того, на Україні діє більше 100 ТЕЦ споруджених в 50-ті70-ті роки минулого століття. Більше половини з них мають морально застаріле, неекономічне устаткування. Враховуючи високий моральний і фізичний знос основних теплогенеруючих потужностей, а також підвищення цін на основні види палива, особливо на природний газ, якісне задоволення попиту на теплову енергію існуючими системами централізованого теплопостачання на базі ТЕЦ і котельних на природному газі є проблематичним унаслідок неекономічності і ненадійності їх роботи. Положення ускладнюється також незадовільним станом зношених теплових мереж, велика частина з яких характеризується високою аварійністю, значними втратами теплової енергії в процесах транспорту і розподілу тепла. 13 У зв'язку з цим, підвищення вироблення теплової енергії з 241,0млн. Гкал у 2005 році до 430,9млн. Гкал у 2030 році (прогноз Енергетичної стратегії України до 2030 року) із збереженням існуючої структури теплогенеруючого устаткування і споживання палива представляється економічно невиправданим. Досвід використання споживачів-регуляторів, що виконані в вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію, вказує на можливість двократного скорочення річних витрат енергії на опалювання житлового і будівельного фонду від 0,32Гкал/м2 сьогодні до 0,154Гкал/м2 в рік в майбутньому. Виходячи з цього, впровадження зазначених споживачів-регуляторів у повному обсязі дозволить на прикладі України забезпечити теплом до 20% площі житлового фонду. Економія природного газу складе при цьому 2-8млрд. м3 на рік. 2. Підвищення надійності й енергетичної безпеки об'єднаної енергосистеми. Однією з проблем забезпечення надійності роботи енергетичної системи є запобігання системним аваріям, що можуть виникнути внаслідок раптового різкого росту електричного навантаження або аварійного відключення крупних енергоблоків АЕС і ТЕС. В даний час таке завдання вирішується шляхом відключення електричних споживачів, що призводить до економічних збитків. Впровадження споживачів-регуляторів, що виконані в вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію, дозволить ефективніше виконувати завдання вирівнювання дисбалансу потужності без суттєвих збитків для споживачів електричної і теплової енергії і забезпечить: - автоматичне регулювання споживаної електричної потужності без регулювання енергоблоків за рахунок високої швидкодії навантаженнярозвантаження споживачів-регуляторів; - підвищення рівня споживання електричної енергії в години нічних провалів електричного навантаження, що забезпечує роботу енергоблоків на рівні потужності, більшої потужності технологічного мінімуму, - підвищення коефіцієнта використання встановленої потужності енергоблоків теплових електростанційв 1,5-1,7 разів за рахунок ефективного 89502 14 вирівнювання добових графіків електричних навантажень енергосистеми; - використання споживачів-регуляторів у якості синхронних компенсаторів мереж 0,4 -10,0кВ, де існує на сьогодні значний дефіцит таких компенсаторів. Світові тенденції зростання цін на газ, залежність цін і умов постачання від коливань світової кон'юнктури, а також від дестабілізуючих неекономічних впливів, обумовлюють необхідність скорочення абсолютних і відносних рівнів використання природного газу в тепловій енергетиці. Впровадження споживачів-регуляторів, як високоефективних теплогенеруючих потужностей, призведе до економного і ефективного використання природного газу. 3. Зниження забруднення навколишнього середовища. Використання споживачів-регуляторів, що виконані в вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію, дозволить одержувати теплову енергію на потужностях, що абсолютно не забруднюють навколишнє середовище, скоротити викиди оксидів азоту в атмосферу населених пунктів на 1,6-6,4тис. т в рік на прикладі України. 4. Можливість інтеграції з іншими об'єднаними енергосистемами, наприклад з Європейською Енергосистемою. Наприклад, Україна має можливості нарощувати експорт електричної енергії, в тому числі, у країни Європи: від 8,4млрд. кВтг в 2005 році, до 25-30млрд. кВтг у 2030 році у разі переходу на паралельну роботу з енергосистемою Європи (UCTE). Проте, для повноцінної інтеграції об'єднаної енергосистеми України необхідно розв'язати проблему підвищення якості електроенергії, що експортується, зокрема, проблему підвищення точності підтримки частоти в 10 разів. Це вимагає модернізації систем регулювання енергоблоків, впровадження нових підходів до системного регулювання частоти і потужності, що потребуватиме часу і значних витрат. Впровадження споживачів-регуляторів, що виконані в вигляді перетворювачів електричної енергії в теплову енергію і володіють властивостями швидкодіючого споживача-регулятора частоти, значною мірою вирішує і цю проблему. 15 89502 16 17 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 89502 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601