2.8 Накопичувачі енергії

Ефективне й раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів вимагає широкого використання різноманітних типів накопичувачів енергії (НЕ) з метою компенсації нерівномірності у роботі енергетичної системи, покриття піків навантаження й регулювання провалів енергоспоживання.

На сьогоднішній день як НЕ найбільше широко використовуються ГАЕС, ГТУ й ПГУ, а також системи з розділеними в часі процесами виробництва й споживання енергії.

Акумуляторами енергії можуть бути маховики, гравітаційні установки, конденсатори, хімічні й теплові акумулятори, кріо - і надпровідні соленоїди, які характеризуються найбільшим запасом енергії й високою швидкодією.

Ефективно у світовій практиці використовуються накопичувачі стисненого повітря. Для цього застосовуються соляні шахти, штреки, порожнечі після відкачки нафти й газу, підземні водоносні шари. Так, наприклад, у США використовується сховище для повітряно-акумуляторної ГТУ, у яке протягом 6 місяців було закачано 2.83 млн. м³ повітря під тиском 2.07 МПа. Перший накопичувач стисненого повітря в комбінації із ГТУ потужністю 290 МВт зданий в експлуатацію у ФРН в 1978 році. Установка працює в піковому режимі протягом 2-х годин, а в базовому - 8 годин; час пуску 6-11 хвилин.

Теплові НЕ відрізняються тим, що їхня акумулююча дія пов'язана з паросиловою установкою. Теплоакумулюючими речовинами є недорогі натуральні матеріали (вода, камінь). У складі перших НЕ є посудини з гарячою водою під тиском або з паром, парова турбіна й генератор. Ккд таких накопичувачів близько 70%.

У системах нагромадження енергії з електрохімічними генераторами накопичуються водень і кисень за рахунок електролізу води. Ккд установки становить 59% (нижче, ніж ГАЕС).

Надпровідникові індуктивні накопичувачі мають дуже високий ккд (до 98%), відсутні обмеження по фізичних параметрах, висока швидкодія. Розміщення надпровідникових накопичувачів енергії (ННЕ) поблизу споживачів забезпечує рівномірне завантаження ЛЕП, поліпшує експлуатаційні характеристики мережі, зменшує встановлену трансформаторну потужність. Пристрої зв'язку ННЕ з електричною системою базуються на використанні мостових схем тиристорних перетворювачів, які у своєму складі мають шунтувальні вентилі й батареї конденсаторів. У Японії розроблений (ННЕ) потужністю в 1 ГВт із ккд 95% й індуктивністю 71.8 Гн. Для стабілізації графіків електричних навантажень, істотного зниження втрат паливно-енергетичних ресурсів можливе використання різних комбінацій традиційних і нетрадиційних джерел енергії з найбільш ефективними типами накопичувачів енергії.

2.9 Режим електричної системи й участь електростанцій у виробництві електроенергії

Навантаження електричної системи складається з:

1. Навантаження споживачів, приєднаних до системи;

2. Потужності обміну із сусідніми системами (залежно від умов може змінювати напрямок);

3. Потужності власних потреб електростанцій;

4. Втрат потужності в мережах.

У

Рис. 2.8 – Графік навантаження системи

загальному випадку споживання енергії й електричне навантаження нерівномірні, як протягом доби, так і протягом тижня, місяця, року. Як правило, добовий графік має два максимуми: денний – приблизно 9-11 годин і вечірній – приблизно 17-20 годин. Коефіцієнт нерівномірності навантаження ( ) становить 0.5-0.8 і коефіцієнт заповнення ( ; ) дорівнює 0.7 – 0.9. У добовому графіку розрізняють базову частину, що відповідає навантаженню Р≤Р_мін і змінну, коли P_мін≤Р≤Р_дн.мін

Навантаження електричної системи повинне бути розподілене між електростанціями. Покриття базової частини добового графіка покладають:

1. На АЕС, регулювання потужності яких важке;

2 . На ТЕЦ, максимальна економічність яких має місце, коли електрична потужність відповідає тепловому споживанню (мінімальний пропуск пари на ступені низького тиску й у конденсатор);

3

Рис. 2.9 – Добовий графік навантаження системи і заповнення його електростанціями

. На ГЕС у розмірі, що відповідає мінімальному пропуску води, необхідному по санітарним нормам й умовам судноплавства. Під час водопілля також доцільна робота ГЕС у базовому режимі, щоб не скидати надлишок води даремно.

Покриття пікової частини графіка покладають на ГЕС і ГАЕС. Інша частина графіка, частково вирівняна навантаженням ГАЕС при роботі їх у насосному режимі, може бути покрита КЕС, робота яких найбільш економічна при даному навантаженні.

Чим більш нерівномірний графік навантаження, тим більша потужність ГЕС і ГАЕС необхідна, щоб забезпечити економічну роботу КЕС, без відключення агрегатів або різкого зниження їхнього навантаження в нічні години, а також у вихідні і святкові дні.

Режими роботи електростанцій, об’єднаних в електричну систему, визначаються диспетчерським управлінням системи з тим, щоб отримати найбільший економічний результат по системі в цілому.