Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Накопители энергии в электрических системах

Режимные параметры накопителей энергии - Накопители энергии в электрических системах

Оглавление
Накопители энергии в электрических системах
Введение
Тенденции развития потребителей энергии
Основные направления развития генерирующих мощностей
Накопители энергии - новая структурная единица
Параметры сопоставления накопителей энергии
Гидроаккумулирующие электростанции
Магнитогидродинамические электростанции
Тепловые накопители энергии
Накопители электрической энергии
Топливные элементы
Емкостные накопители энергии
Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии
Линейные накопители электрической энергии
Сравнение типов накопителей энергии
Режимные параметры накопителей энергии
Режимы потребления электроэнергии
Экономико-математическая модель электроэнергетической системы
Улучшение режима и повышение его надежности
Задача оптимизации режимов работы накопителя энергии
Методы решения задач оптимизации
Технико-экономические показатели функционирования
Заключение

ГЛАВА 3
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ
В связи с тем что НЭ является частью ЭЭС, он должен работать и в нормальных (рабочих), и в аварийных режимах. Существуют режимы: накопления энергии (заряд), хранения, выдачи (разряд), аварийные.
Режим накопления энергии (заряд). В этом режиме генераторные станции вырабатывают энергии больше, чем требуется потребителю. Этот режим в основном используется в ночные часы во время прохождения «провала» нагрузки. Накопитель заряжается избыточной энергией, вырабатываемой на станциях, что позволяет исключить остановки генерирующего оборудования. Для ЛНЭЭ характерен также режим «транспорт +накопление», при котором через ЛНЭЭ передается необходимая потребителю энергия и одновременно производится дальнейшее накопление.
Режим хранения энергии. В данном случае существует соответствие между энергиями: вырабатываемой на станциях и потребляемой нагрузкой. Накопитель переводится в режим хранения энергии, но на случай возникновения аварийных режимов от системы не отключается. Линейный накопитель электрической энергии работает только как ЛЭП, т. е. осуществляется режим «транспорт».
Режим выдачи энергии (разряд). В данном режиме потребитель требует энергии больше, чем вырабатывается генераторными ЭС. Накопитель энергии разряжается и отдает накопленную энергию потребителю. Линейный накопитель электрической энергии может передавать потребителю всю энергию, генерируемую станциями, и, кроме того, сам разряжается на потребителя (режим «транспорт+выдача»).

Аварийные режимы. Накопитель энергии обязан работать и в аварийных режимах: резких (в том числе и кратковременных) сбросах и набросах нагрузки, качаниях, отключениях генерирующего оборудования и т. д. При возникновении аварийных ситуаций необходимо, чтобы НЭ, во-первых, с достаточной скоростью выдавал или потреблял требуемое количество энергии, и, во-вторых, обладал достаточной маневренностью и аварийной энергоемкостью для демпфирования колебаний. Маневренность НЭ характеризуется: временем реверса мощности tрев, необходимым для перевода его из режима выдачи энергии в режим потребления, и наоборот, и величиной, характеризующей скорость изменения потребляемой или выдаваемой им мощности Pv=dP/dt. В аварийных режимах, связанных с отключением части генерирующих мощностей или нагрузок, ЛНЭЭ работает аналогично шунтовому накопителю.
Во всех указанных нормальных и аварийных режимах должен соблюдаться баланс мощностей в узле подключения НЭ, т. е.

где Рнагр, Рг, Qнагр, Qг — соответственно активные и реактивные мощности, втекающие (нагрузка) и вытекающие из узла (генерация); Рн, Qн — активная и реактивная мощности, потребляемые НЭ; Qфку — реактивная мощность фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ), которые могут быть установлены на шинах НЭЭ.
Поскольку НЭ должен работать в течение времени, определяемого из графика нагрузки, его рабочая энергоемкость

где tраб — время работы накопителя (tраб=mах{tзар, tразр}); tзар, tразр — соответственно время работы НЭ в режимах накопления (заряда), выдачи (разряда).
По конструктивным соображениям разряжать НЭ полностью не рекомендуется, поэтому его полная энергоемкость Эн>Эн.раб
Значение так называемого минимального уровня накопленной энергии (иногда применяется термин «мертвый объем») Э0 неодинаково для разных типов НЭ.

Оно должно определяться в каждом конкретном случае и, кроме того, для всех типов НЭ исходя из технических требований для обеспечения нормальной работы АЭ. Например, для механических накопителей — минимальная частота вращения маховика, для химических накопителей (ХН)—минимально допустимый уровень разряда и т. д. Для НЭЭ величина Э0 выбирается с учетом обеспечения нормальной работы преобразователей, а для ГАЭС должны учитываться также экологические требования и требования, обеспечивающие нормальную работу водопользователей.
Полная энергоемкость накопителя с учетом аварийных составляющих

где Эав— аварийная энергоемкость, необходимая для демпфирования колебаний, возникающих в ЭЭС в любом из его режимов работы.
Таким образом, можно выделить четыре параметра НЭ, определяющих его функциональные возможности в ЭЭС:      

  1. максимальная мощность накопителя Рн;
  2. полная энергоемкость Эн;
  3. время работы tpaб,
  4. время реверса мощности tрев.

Для выяснения возможности и целесообразности использования каких-либо типов НЭ в энергосистеме необходимо определить ее требования к ним, т. е. очертить границы значений режимных параметров — минимально допустимой мощности Рн, энергоемкости Эн, времени работы tpaб и времени реверса мощности tpeв.
Накопители энергии можно использовать в качестве многофункциональных устройств, способных при работе современных энергосистем решать задачи:
обеспечения потребителя, имеющего переменный график нагрузки электроэнергией при постоянной загрузке генераторов ЭС; постоянных напряжений с заданной степенью точности в некоторых точках; статической устойчивости возможных режимов работы систем с заданным запасом; заданных пределов динамической устойчивости систем;
регулирования потоков обменных мощностей между ЭЭС.
Решение вышеперечисленных задач сложно, что обусловлено многосвязностью объектов регулирования, нелинейностью процессов в ЭЭС, многообразием установившихся режимов и возможных допущений. В связи с этим

данные задачи целесообразно разбить на решаемые последовательно частные подзадачи обеспечения:
потребителя, имеющего переменный график нагрузки электроэнергией при постоянной загрузке генераторов ЭС;
статической устойчивости и заданных показателей качества переходных процессов систем при малых возмущениях;
динамической устойчивости системы при больших возмущениях.
Такое разделение рационально, так как оно отвечает ранжировке процессов по времени их протекания; учитывает основные факторы, характеризующие функционирование современных ЭЭС; позволяет применять частные методы исследования для решения каждой подзадачи. Для их успешного решения необходимо создание серии моделей НЭ, действующих в ЭЭС: физических, математических и экономических. Информация для составления таких моделей может быть получена в основном с помощью экспериментов на реальном НЭ*.
Рассмотрим подробнее комплекс экономико-математической и физической моделей накопителей энергии, отражающий его поведение в ЭЭС.



 
« Мощные трансформаторы   Наладка оборудования электрических подстанций »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.