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

Введение - 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

Для развития современной энергетики характерно формирование мощных ЭЭС, охватывающих большие территории. Единая ЭЭС Советского Союза (ЕЭЭС СССР) занимает площадь около 10 млн. км2. Она протянулась с востока на запад на 7000 км и с юга на север — на 3000 км. Протяженность и сложность такой системы делают особенно острыми вопросы, связанные с обеспечением ее надежности и «живучести».
Особенности ЭЭС, заключающиеся в одновременном генерировании и потреблении энергии, означают соответствие рабочей мощности всех источников энергии и мощности нагрузки в каждый момент времени. Обеспечение такого соответствия в работе при плотных графиках нагрузки и наличии достаточного числа маневренного оборудования не вызывало трудностей. Однако начиная с 60-х годов такое состояние стало изменяться, так как графики нагрузки ЕЭЭС европейской части СССР стали разуплотняться из-за значительного роста электропотребления не только промышленностью, но и сельским хозяйством и коммунально-бытовым сектором.
Для оптимальной работы мощных тепловых (ТЭС) и тем более атомных электростанций (АЭС) необходима постоянная равномерная загрузка, работа с переменной нагрузкой нежелательна. Следовательно, между источниками и потребителями электроэнергии возникает противоречие, которое необходимо устранить. Один из способов его устранения — включение в состав энергосистем накопителей энергии, обеспечивающих, с одной стороны, равномерную нагрузку электростанций, а с другой — выравнивание переменной части графика электропотребления.
Помимо этого существует ряд электроэнергетических задач, которые могут быть частично или полностью решены с помощью накопителей энергии:
повышение пропускной способности межсистемных связей;

стабилизация частоты и напряжения, повышение качества электроэнергии;
улучшение статической и динамической устойчивости и в конечном счете общее повышение надежности работы ЭЭС.
Таким образом, введение в ЭЭС накопителя энергии в качестве самостоятельной структурной единицы продиктовано объективными причинами. Более того, на ближайшую перспективу нет альтернативы энергосистеме, содержащей мощные тепловые и атомные электростанции, применяющие НЭ. В соответствии с прогнозами к 2000 г. более 10% от всей выработанной энергии будет проходить через системы накопления, прежде чем попасть к потребителю. Поэтому становятся важными вопросы выбора типа накопителя, определения допустимых границ изменения его параметров, а также выявления функциональных возможностей накопителей при работе их в ЭЭС.
Накопители различных типов получили широкое применение в электроэнергетических системах разных стран, однако пока наиболее существенное место среди них занимают ГАЭС. Так в различных ЭЭС мира работают около 300 ГАЭС с суммарной установленной мощностью, приближающейся к 50 ГВт. Большое число гидроаккумулирующих станций сооружено в США, мощность которых приближается к 10% от общей установленной мощности. В Японии эксплуатируются 35 средних и крупных ГАЭС и еще 10 станций находятся в стадии строительства. В промышленно развитых капиталистических странах Западной Европы — Италии, ФРГ, Франции, Великобритании, Австрии, Швейцарии и других — суммарная мощность ГАЭС составляет около 40 ГВт. С середины 70-х годов вступает в эксплуатацию ряд мощных ГАЭС в Индии, на Филиппинах, в Австралии. Мощные ГАЭС проектируются также в Египте, Канаде, Бразилии и других странах. Некоторые западноевропейские страны, такие, как Норвегия, Швеция, Австрия, экспортируют дорогую пиковую электроэнергию в соседние страны в часы максимальных суточных нагрузок их энергосистем. Весьма экономична параллельная работа ГАЭС ъ едином энергетическом комплексе с АЭС. На ряде ГАЭС общий КПД насосного аккумулирования энергии достигает 88% за счет высокого КПД насосов, турбин и электромашин. При ГАЭС, имеющих открытые бассейны, существенной является проблема уменьшения испарений воды и связанных с этим дополнительных потерь энергии. Для этого принимаются различные меры, например, используется покрытие поверхности бассейна плавающими на ней полиэтиленовыми шарами, резко снижающими испарение жидкости.
В ряде стран, особенно в США, начинается использование воздушно-аккумулирующих газотурбинных электростанций (ВАГТЭС). Ожидается, что к 2000 г. общая мощность таких электростанций составит 18,5 ГВт при продолжительности работы до 1700 ч в год.
Представляется целесообразным сооружение аккумулирующих станций того или иного типа вместе с АЭС. Работа АЭС при переменном графике нагрузки нежелательна, так как приводит к некоторому перерасходу ядерного горючего и определенному снижению ресурса оборудования.
Однако некоторые страны, например Франция, используют АЭС и в случае переменной части графика нагрузки, осуществляя с их помощью регулирование частоты и потоков мощности. В энергосистеме Франции энергоблоки мощностью до 1000 МВт с реакторами водо-водяного типа, используя стандартные регулирующие стержни для поддержания средней температуры первичного теплоносители, обеспечивают регулирование мощности энергоблоков. Мощность на них изменяется до 2% от номинальной мощности в минуту в начале цикла (после перегрузки топлива) и до 0,2% в минуту в конце цикла. Как в этом случае, так и при условии, когда мощность атомной станции во времени не меняется, оказывается целесообразным сооружение комплексов, в состав которых входят АЭС и НЭ. В настоящее время такими накопителями являются ГАЭС.
Особое значение в ближайшем будущем могут приобрести накопители с высокотемпературной проводимостью. В 1987 г. в США в Хьюстонском университете удалось синтезировать материал, переходящий в сверхпроводящий при температуре —179°С (94 К), что заметно выше температуры кипения жидкого азота (—196 С). Это указывает на возможность создания накопителей нового типа, использующих высокотемпературную сверхпроводимость. Такие накопители могут быть выполнены в виде кабелей, одновременно осуществляющих и функции передачи энергии на расстояние.
Разумеется, при решении задачи использования НЭ возникает много вопросов, требующих для решения постановки научных исследований.

Существенны также возможности применения емкостных и электромагнитных накопителей энергии, используемых как источники активной и реактивной мощностей одновременно. Ведутся интенсивные работы в этой области.
Накопители энергии в различных исполнениях имеют большое значение для улучшения работы обычных ЭЭС, они оказывают существенное влияние на работу специальных установок, особенно таких, в которых большие мощности нужны в течение небольшого времени. Например, для экспериментальных термоядерных установок требуются источники питания мощностью 500— 1000 МВ-А длительностью порядка секунды. Предварительные проработки показали возможность решения данной проблемы.



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