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

Тепловые накопители 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

Тепловые накопители энергии устройства, в которых путем повышения температуры или изменения фазового состояния рабочего тела.
Аккумулирование тепловой энергии при основные области применения в ЭЭС:
аккумулирование теплоты у потребителя для кондиционирования воздуха и нагрева воды,
аккумулирование теплоты на ЭС для подогрева питательной воды;
аккумулирование теплоты на ЭС в виде  пара, расплавленных солей и т. п.
Ведется большая работа в области развития теплового аккумулирования энергии для горячего водоснабжения и отопления на стороне потребителя, хотя предлагается применять и аккумулирование теплоты в системах централизованного водоснабжения. Для некоторых систем, имеющих выраженные пики нагрузки, использование внепиковой энергии в водонагревателях и устройствах отопления может улучшить коэффициент заполнения графиков, создав значительную нагрузку и часы провала. Горячую воду из накопителя можно использовать в качестве питательной воды котла, отключив нагреватели. При этом увеличивается отдаваемая электрическая мощность установки.
В области централизованного аккумулирования теплоты в сетях теплоснабжения давно используются и оправдали себя аккумуляторы кратковременного действия для выравнивания суточных и праздничных пиковых нагрузок. При предполагаемой продолжительности выдачи энергии в течение 10 ч устройство, основанное на аккумулировании пара, будет иметь следующие характеристики:
Вероятная мощность— 500 МВт
Ориентировочные капиталовложения— 120 долл/кВт
Ожидаемый срок службы— 30 лет
КПД   -37%
Удельная энергоемкость устройства приведена в табл. 2.2.

В Литовской ССР в сельском хозяйстве и в быту используются аккумуляционные водоподогреватели, суммарная мощность их равна 30 МВт. К 1985 г. мощность таких устройств в целом по стране достигла 300— 600 МВт, а впоследствии приблизится к 1000 МВт.
Первые паровые аккумулирующие системы начали эксплуатироваться в 1873 г. В 1913 г. доктор Руте получил в Германии патент на принцип конструкции аккумулирующей установки переменного давления с генерированием электроэнергии. Первая действующая установка была построена в городе Мальме (Швеция). Самая большая станция этого типа находится в Шарлоттенбурге, близ Берлина. Она вырабатывает электроэнергию и имеет аккумулирующее устройство на 67 МВт-ч. Станция была построена в 1929 г. и успешно работает до сих пор.

Рис. 2.4. Схема работы теплоаккумулирующей установки в режиме работы без накопления: 1 — паровой котел; 2 — турбогенератор; 3 — конденсатор; 4 — подогреватели питательной воды

Рис. 2.5. Схема работы теплоаккумулирующей установки режиме накопления (накопление производится в период прохождения провала нагрузки):
1 — накопитель горячей воды; 2 — паровой котел; 3 — турбогенератор; 4 — конденсатор; 5 — подогреватель питательной воды; 6 — накопитель холодной воды

Теплоаккумулирующие установки могут работать в трех режимах: 1) без накопления (рис. 2.4); 2) накопления (рис. 2.5); 3) выдачи (рис. 2.6). При работе в первом режиме часть пара, направляемого в турбину, забирается и используется для подогрева питательной воды котла, благодаря чему повышается общий КПД рабочего цикла.
При работе во втором режиме забирается больше пара, чем в первом, причем выходная электрическая мощность установки уменьшается, а избыточный пар используется для подогрева воды в накопителе теплоты. При работе в третьем режиме горячая вода из накопителя при отключений ее нагревателей используется в качестве питательной воды котла. Таким путем можно повысить отдаваемую электрическую мощность установки выше обычного уровня.

Рис. 2.6. Схема работы теплоаккумулирующей установки в режиме выдачи (во время прохождения пика нагрузки). Цифровые обозначения те же, что и на рис. 2.5

Теплоаккумулирующие установки отличаются от других накопительных систем одной особенностью: аккумулирующее устройство не является самостоятельной станцией, работающей в составе ЭЭС, а непосредственно связано с определенной паросиловой установкой. Данную особенность необходимо принимать во внимание во всех экономических расчетах, так как она влечет за собой некоторую потерю готовности и паросиловой установки, и аккумулирующего устройства. Если по какой-то причине выходит из строя паросиловая установка, то не работает и аккумулирующее устройство, и наоборот. Такое положение приводит к трудностям при планировании, поскольку на стадии проектирования нужно решить, какая именно паросиловая установка будет работать большую часть расчетного срока службы, чтобы можно было объединить с ней аккумулирующее устройство.
Тепловые накопители можно устанавливать непосредственно на ТЭС и АЭС, используя их теплотехническое оборудование. Они имеют высокую удельную энергоемкость (см. табл. 2.2).
Таблица 2.2


Рабочее тело

Удельная энергоемкость, кВт-ч/м3

Вода в стальном баллоне при t=200°С

60

при t=350°C

180 (150)

Вода при t=500°С

600

Корунд

200

Бериллий

350

Системы фазового перехода

1500

Недостатками таких накопителей являются: ограниченный КПД; небольшое время хранения, связанное с теплопередачей, лучеиспусканием и конвекцией теплоты с поверхности рабочего тела; значительное время реверса, определяющееся маневренными характеристиками блоков ТЭС и АЭС. Кроме того, в накопителях на основе фазового перехода, имеющих большую удельную энергоемкость, чем обычные тепловые накопители, существуют непреодоленные пока трудности, связанные с отбором запасенной энергии. Данные недостатки ограничивают использование тепловых накопителей энергии в ЭЭС.



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