RU2354024C1 - Integrated power system and operating procedure for integrated power system - Google Patents
Integrated power system and operating procedure for integrated power system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354024C1 RU2354024C1 RU2007136922/09A RU2007136922A RU2354024C1 RU 2354024 C1 RU2354024 C1 RU 2354024C1 RU 2007136922/09 A RU2007136922/09 A RU 2007136922/09A RU 2007136922 A RU2007136922 A RU 2007136922A RU 2354024 C1 RU2354024 C1 RU 2354024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- energy
- power system
- consumer
- electric
- Prior art date
Links
- 238000011017 operating method Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к объединенным энергосистемам с множеством генераторов и потребителей электрической энергии, объединенных в единую энергетическую сеть. Может быть использовано в энергосистемах для корректировки соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в различных режимах эксплуатации энергосистем.The invention relates to the field of energy, in particular to integrated power systems with many generators and consumers of electric energy, combined into a single energy network. It can be used in power systems to adjust the ratio of generated and consumed capacities in various modes of operation of power systems.
В крупных энергосистемах существует задача поддержания так называемой "резервной мощности". Это связано с необходимостью постоянной поддержки в готовности активируемой электрической мощности на тот случай, если возникают непредвиденные дефициты мощности на стороне производителя энергии, например, в результате выхода из строя электростанции.In large power systems, there is the task of maintaining the so-called “standby power”. This is due to the need for constant support in the availability of activated electric power in the event that unforeseen power shortages arise on the side of the energy producer, for example, as a result of a power plant failure.
В Европейской объединенной энергосети (UCPTE) каждое предприятие должно удерживать 2,5% мгновенной нагрузки сети в качестве "резервной мощности". В Германии эта "резервная мощность" должна быть активируемой наполовину в течение 5 секунд и остаток в последующие 25 секунд, чтобы иметь возможность компенсировать дефицит мощности в общей сети.In the European Unified Power Grid (UCPTE), each enterprise must hold 2.5% of the instantaneous grid load as “standby power”. In Germany, this “standby power” must be half activated within 5 seconds and the remainder in the next 25 seconds in order to be able to compensate for the power shortage in the common network.
Проблема поддержания "резервной мощности" тесно связана со стабильностью частоты электрического тока в энергосистеме - одним из основных показателей качества электрической энергии. В настоящее время основным средством поддержания частоты электрического тока в энергосистеме является изменение мощности генерации, осуществляемое системами первичного регулирования энергоблоков. Работа систем первичного регулирования крупных энергоблоков связана с потерями их эффективности. Кроме того, технические характеристики систем регулирования существующего оборудования не всегда способны обеспечить поддержку частоты в границах действующих норм (50 Гц±0,2 Гц), не говоря о норме 50 Гц ± 0,02 Гц согласно требованиям энергосистемы Европы (UCTE).The problem of maintaining "reserve power" is closely related to the stability of the frequency of the electric current in the power system - one of the main indicators of the quality of electric energy. Currently, the main means of maintaining the frequency of an electric current in a power system is to change the generation power carried out by primary control systems of power units. The operation of primary control systems of large power units is associated with the loss of their effectiveness. In addition, the technical characteristics of the control systems of existing equipment are not always able to provide frequency support within the limits of current standards (50 Hz ± 0.2 Hz), not to mention the norm of 50 Hz ± 0.02 Hz according to the requirements of the European Energy System (UCTE).
Широко известно удержание "резервной мощности" путем накопления энергии в обычном режиме работы энергосистемы с последующей передачей накопленной энергии в объединенную энергосеть в случаях непредвиденного дефицита мощности на стороне производителя энергии. В качестве накопителей энергии используют инерционные накопители (маховики), накопители энергии в виде сжатого газа, накопители тепловой энергии, сверхпроводящие магнитные накопители электрической энергии и др.It is widely known that “standby power” is maintained by accumulating energy in the normal mode of operation of the power system, followed by transferring the stored energy to the integrated grid in cases of unforeseen power shortages on the side of the energy producer. Inertial storage devices (flywheels), energy storage devices in the form of compressed gas, thermal energy storage devices, superconducting magnetic energy storage devices, etc. are used as energy storage devices.
Примером удержания "резервной мощности" путем накопления энергии является выравниватель нагрузки, известный по патенту Российской Федерации 2119708, МПК6 H02J 3/30, H02J 15/00, Н02К 31/00, Н02К 13/00, Н02К 25/00, дата подачи заявки 1997.02.25. Выравниватель нагрузки для приведения режимов электропотребления в соответствие со структурой генерирующих мощностей содержит маховиковый накопитель энергии, зарядно-разрядный электромашинный орган и систему управления. Особенностью накопителя энергии является то, что в герметичном корпусе, в котором создан глубокий вакуум, на радиально-осевой самоцентрирующейся магнитной опоре, служащей одновременно ступицей ободкового супермаховика, навитого из высокопрочных нитей, установлен вертикально единый явнополюсный якорь двух совмещенных дисковых униполярных машин электромагнитного возбуждения с общим центральным термоэмиссионным или скользящим токосъемом и раздельными периферийными термоэмиссионными токосъемами с сеточным управлением по частоте.An example of holding "reserve power" by energy storage is a load balancer known in the patent of the Russian Federation 2119708, IPC 6 H02J 3/30, H02J 15/00, Н02К 31/00, Н02К 13/00, Н02К 25/00, application filing date 1997.02.25. The load balancer for bringing power consumption modes in accordance with the structure of generating capacities contains a flywheel energy storage device, a charge-discharge electric machine body and a control system. A feature of the energy storage device is that in a sealed enclosure in which a deep vacuum is created, on a radial-axial self-centering magnetic support, which simultaneously serves as the hub of the rim super-flywheel, wound from high-strength filaments, a vertically single explicit pole armature of two combined disk unipolar electromagnetic excitation machines with a common central thermionic or sliding current collectors and separate peripheral thermionic current collectors with grid frequency control.
Еще одним примером удержания "резервной мощности" путем накопления энергии является энергетическая установка на возобновляемом источнике энергии в энергетической системе и способ ее работы, известные по патенту Российской Федерации 2035821, МПК6 H02J 15/00, дата подачи заявки 1991.07.01.Another example of holding "reserve capacity" through energy storage is a renewable energy power plant in the energy system and the method of its operation, known by the patent of the Russian Federation 2035821, IPC 6
Энергетическая установка содержит электрогенерирующее устройство в виде возобновляемого источника энергии, аккумулятор электроэнергии, электрические переключатели, а также линии электропередачи, связывающие элементы энергетической установки между собой и с энергетической системой.A power plant contains an electric generating device in the form of a renewable energy source, an electric power accumulator, electric switches, and also power lines connecting the elements of the power plant with each other and with the power system.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
В период высоких электрических нагрузок аккумулятор выдает электроэнергию в энергетическую систему. Вход аккумулятора в это время подключен к установке возобновляемого источника энергии, пополняющей запасы энергии в аккумуляторе. В период низких электрических нагрузок вход аккумулятора отключается от установки возобновляемого источника энергии и подсоединяется к энергетической системе на несколько часов для дозарядки с таким расчетом, чтобы к моменту утреннего подъема электрической нагрузки аккумулятор был заряжен полностью.During high electrical loads, the battery delivers electricity to the energy system. The battery input at this time is connected to the installation of a renewable energy source, replenishing the energy reserves in the battery. During low electrical loads, the battery input is disconnected from the installation of a renewable energy source and connected to the energy system for several hours to recharge in such a way that the battery is fully charged by the time of the morning rise in electrical load.
Продолжительность дозарядки определяется степенью заряженности аккумулятора энергии. Например, если аккумулятор к моменту провала графика электрических нагрузок заряжен полностью, то он в эту ночь не подключается к энергосистеме совсем, и все полупиковые станции разгружаются как обычно на весь период низких электрических нагрузок.The duration of recharging is determined by the degree of charge of the energy accumulator. For example, if the battery at the time of the failure of the schedule of electrical loads is fully charged, then that night it does not connect to the power system at all, and all half-peak stations are unloaded as usual for the entire period of low electrical loads.
Можно привести еще множество примеров использования различных аккумуляторов энергии для компенсации дефицитов мощности в энергосистемах. Общим их недостатком является ограниченная емкость накопителей энергии, что ограничивает длительность компенсации нагрузочных пиков десятками секунд или несколькими секундами, что недостаточно для запуска других резервных носителей энергии, таких как гидроаккумулирующие электростанции или газотурбинные электростанции.There are many more examples of the use of various energy storage batteries to compensate for power shortages in power systems. Their common drawback is the limited capacity of energy storage devices, which limits the duration of the compensation of load peaks to tens of seconds or several seconds, which is not enough to start other backup energy carriers, such as pumped storage power plants or gas turbine power plants.
Также широко известно удержание "резервной мощности" путем дросселирования регулировочных вентилей турбин в паротурбинных электростанциях, которые питают объединенную энергосеть. Такие паротурбинные электростанции в обычном режиме эксплуатируются с указанным дросселированием. При нагрузочном пике на стороне сети или, иначе выражаясь, при дефиците общей введенной мощности электростанций дросселирование снимают и мощность паротурбинных электростанций соответственно повышается.It is also widely known to maintain “standby power” by throttling turbine control valves in steam turbine power plants that feed the combined grid. Such steam turbine power plants are normally operated with the indicated throttling. With a load peak on the network side or, in other words, with a deficit in the total commissioned capacity of power plants, throttling is removed and the capacity of steam turbine power plants increases accordingly.
Эксплуатация паротурбинных электростанций в режиме дросселирования регулировочных вентилей турбин приводит к уменьшению коэффициента полезного действия, увеличивает эксплуатационные затраты на отдельной электростанции. Этот вид компенсации дефицита мощности требует строительства более мощных паротурбинных электростанций, чем это требуется для энергообеспечения потребителей в нормальном режиме работы энергосистемы, вызывает увеличение инвестиционных затрат.The operation of steam turbine power plants in the throttle mode of turbine control valves leads to a decrease in the efficiency, increases operating costs at a separate power plant. This type of compensation for the power shortage requires the construction of more powerful steam turbine power plants than is required for energy supply to consumers in the normal operation of the power system, causing an increase in investment costs.
Для компенсации дефицитов мощности в диапазоне длительности от 30 секунд до 5 минут и более известно кратковременное прерывание пароснабжения устройств, нагреваемых паром промежуточного отбора. При этом в распоряжение паровой турбины поступает увеличенное количество тепловой энергии, мощность турбины увеличивается. Выигранное таким образом время в большинстве случаев является достаточным, чтобы вывести мощность нагрева в парогенераторе до допустимой граничной мощности, если рассчитывать на длительные нагрузочные пики, или для того, чтобы активировать аккумулирующие электростанции.To compensate for power shortages in the duration range from 30 seconds to 5 minutes or more, short-term interruption of steam supply to devices heated by intermediate selection steam is known. At the same time, an increased amount of thermal energy is supplied to the steam turbine, and the turbine power increases. The time thus gained is, in most cases, sufficient to bring the heating power in the steam generator to an acceptable boundary power when counting on long load peaks, or in order to activate accumulating power plants.
Так, известна паротурбинная электростанция (патент США 3523421 с паровой турбиной, приводящей в действие генератор, и с подключенным к паровой турбине трубопроводом пара промежуточного отбора с вентилем, управляемым контрольным блоком. Способ эксплуатации такой паротурбинной электростанции предусматривает, в зависимости от нагрузки, увеличение предложения пара паровой турбине посредством регулирования отбора промежуточного пара от турбины. Регулирование выполняют при помощи контрольного блока, управляющего вентилем, установленным на трубопроводе пара промежуточного отбора.For example, a steam turbine power plant is known (US Pat. No. 3,523,421 with a steam turbine driving a generator, and an intermediate selection steam pipe connected to a steam turbine with a valve controlled by a control unit. The method of operating such a steam turbine power plant involves, depending on the load, increasing the supply of steam steam turbine by regulating the selection of intermediate steam from the turbine. Regulation is carried out using a control unit that controls the valve mounted on ruboprovode pair of intermediate selection.
Особенность этого вида регулирования выражается в том, что система срабатывает со значительным временем задержки. Поэтому такое регулирование не является пригодным для компенсации пиковых нагрузок настолько быстро, чтобы не наступал провал мощности или частотный спад в энергосети. Кроме того, энергетическая установка при таком регулировании большую часть времени работает в режиме недогруза, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия, увеличивает эксплуатационные затраты, требует строительства более мощных паротурбинных электростанций, чем это необходимо для энергообеспечения потребителей в нормальном режиме работы энергосети.The peculiarity of this type of regulation is expressed in the fact that the system is triggered with a significant delay time. Therefore, such regulation is not suitable for compensating peak loads so quickly that there is no power failure or frequency decrease in the power grid. In addition, the power plant with such regulation most of the time operates in the underload mode, which leads to a decrease in the efficiency, increases operating costs, requires the construction of more powerful steam turbine power plants than is necessary to supply consumers in normal operation of the power grid.
В качестве прототипа заявляемой объединенной энергосистемы выбрана объединенная энергосистема, известная по патенту Российской Федерации 2121746, МПК6 H02J 15/00, H02J 3/06, F01K 7/34, дата подачи заявки 1992.11.20.As a prototype of the claimed integrated power system, the combined power system is selected, known by the patent of the Russian Federation 2121746, IPC 6 H02J 15/00, H02J 3/06, F01K 7/34, filing date 1992.11.20.
Объединенная энергосистема включает множество генераторов электрической энергии, соединенных общей энергетической сетью, а также потребителей электрической энергии, подключенных к общей энергетической сети. Генераторы электрической энергии выполнены в виде паротурбинных электростанций. Часть паротурбинных электростанций снабжена устройствами регулирования предложения пара паровым турбинам путем управления расходом пара промежуточного отбора. Часть паротурбинных электростанций снабжена сверхпроводящими магнитными накопителями электрической энергии.The unified power system includes many electric power generators connected by a common energy network, as well as consumers of electric energy connected to a common energy network. Electric power generators are made in the form of steam turbine power plants. Part of the steam turbine power plants is equipped with devices for regulating the steam supply to steam turbines by controlling the flow rate of steam of intermediate selection. Part of the steam turbine power plants is equipped with superconducting magnetic energy storage devices.
Каждая паротурбинная электростанция содержит резервуар питательной воды, парогенератор с экономайзером, испарителем и перегревателем, турбины, генератор электрической энергии. Вход парогенератора (вход экономайзера) соединен с резервуаром питательной воды. К выходу парогенератора (выход перегревателя) через трубопровод пара высокого давления подключена паровая турбина высокого давления. Выход паровой турбины высокого давления соединен с двухпоточной паровой турбиной низкого давления, которая соединена последовательно с паровой турбиной высокого давления. Турбины соединены с валом генератора электрической энергии. Обе ступени низкого давления паровой турбины низкого давления подключены через трубопровод отработавшего пара к конденсатору. Выход конденсатора через конденсатный насос и подогреватель конденсата соединен с резервуаром питательной воды. Резервуар питательной воды через насос питательной воды и подогреватель питательной воды соединен с входом парогенератора (вход экономайзера).Each steam turbine power plant contains a reservoir of feed water, a steam generator with an economizer, an evaporator and a superheater, turbines, and an electric energy generator. The steam generator input (economizer input) is connected to the feed water tank. A steam turbine is connected to the steam generator output (superheater output) through a high pressure steam pipeline. The output of the high pressure steam turbine is connected to a two-line low pressure steam turbine, which is connected in series with the high pressure steam turbine. The turbines are connected to the shaft of an electric energy generator. Both low-pressure stages of the low-pressure steam turbine are connected through the exhaust steam pipe to the condenser. The condenser output through the condensate pump and the condensate heater is connected to the feed water tank. The feed water tank through the feed water pump and feed water heater is connected to the input of the steam generator (economizer input).
Паротурбинная электростанция работает следующим образом. Питательная вода подается в парогенератор, где превращается в перегретый пар высокого давления. Пар высокого давления поступает на вход паровой турбины высокого давления, далее на двухпоточную паровую турбину низкого давления. В турбинах тепловая энергия пара превращается в механическую энергию, которая приводит в действие связанный с турбинами генератор электрической энергии. Отработанный пар после турбин поступает в конденсатор, где превращается в конденсат, который направляют в резервуар питательной воды.Steam turbine power plant operates as follows. Feed water is supplied to the steam generator, where it turns into superheated high pressure steam. High-pressure steam enters the inlet of the high-pressure steam turbine, then to the two-flow low-pressure steam turbine. In turbines, the thermal energy of steam is converted into mechanical energy, which drives an electric energy generator connected to the turbines. The exhaust steam after the turbines enters the condenser, where it turns into condensate, which is sent to the feed water tank.
Часть паротурбинных электростанций, которые снабжены устройствами регулирования предложения пара паровым турбинам, имеют следующие конструктивные особенности.Some steam turbine power plants, which are equipped with devices for regulating the supply of steam to steam turbines, have the following design features.
К выходу паровой турбины высокого давления подключен первый трубопровод пара промежуточного отбора, который через первый регулировочный вентиль и подогреватель питательной воды соединен с резервуаром питательной воды. К одной из ступеней паровой турбины низкого давления подключен второй трубопровод пара промежуточного отбора, который через второй регулировочный вентиль и подогреватель конденсата соединен с входом конденсатора. Паротурбинная электростанция содержит также контрольный блок-регулятор с измерительными линиями, которые измеряют электрический ток и/или зависящие от него параметры, как например: частоту, напряжение, мощность в общей энергетической сети, определяя соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в общей энергосистеме. Контрольный блок-регулятор соединен управляющими линиями с первым и вторым регулировочными вентилями в трубопроводах пара промежуточного отбора.The first intermediate-pressure steam pipeline is connected to the output of the high-pressure steam turbine, which is connected to the feed water tank through the first control valve and feed water heater. To one of the stages of the low pressure steam turbine is connected a second intermediate-extraction steam pipe, which is connected to the condenser inlet through a second control valve and condensate heater. A steam turbine power plant also contains a control unit with measuring lines that measure electric current and / or parameters depending on it, such as frequency, voltage, power in a common power network, determining the ratios of generated and consumed powers in a common power system. The control unit is connected by control lines to the first and second control valves in the steam pipelines of intermediate selection.
В нормальном режиме эксплуатации, когда резервная мощность не требуется, пар промежуточного отбора от турбины низкого давления через второй регулировочный вентиль направляется в подогреватель конденсата и оттуда в конденсатор. За счет этого подогревают конденсат, поступающий в резервуар питательной воды. Дальнейший подогрев питательной воды выполняют паром промежуточного отбора от турбины высокого давления, который через первый регулировочный вентиль направляют в подогреватель питательной воды и оттуда в парогенератор.In normal operation, when standby power is not required, the intermediate steam from the low-pressure turbine is directed through the second control valve to the condensate heater and from there to the condenser. Due to this, the condensate entering the feed water tank is heated. Further heating of the feed water is carried out by intermediate steam from a high-pressure turbine, which is sent through the first control valve to the feed water heater and from there to the steam generator.
При дефиците генерируемой мощности, например, при выходе из строя одной из паротурбинных электростанций контрольный блок-регулятор управляет одновременно обоими регулировочными вентилями в трубопроводах пара промежуточного отбора в направлении их закрытия. Следствием этого является то, что в распоряжение паровой турбины низкого давления поступает больше пара, мощность турбины увеличивается, генератор электрической энергии вырабатывает и передает в общую электрическую сеть дополнительную энергию, компенсируя дефицит генерируемой мощности. При уменьшении спроса на мощность в общей электрической сети оба регулировочных вентиля в обоих трубопроводах пара промежуточного отбора управляются в направлении открывания, переводя установку в обычный режим работы.If there is a shortage of generated power, for example, if one of the steam-turbine power plants fails, the control unit-controller simultaneously controls both control valves in the intermediate steam pipelines in the direction of their closure. The consequence of this is that more steam is supplied to the low pressure steam turbine, the turbine power is increased, the electric power generator generates and transfers additional energy to the common electric network, compensating for the deficit of the generated power. With a decrease in demand for power in the common electric network, both control valves in both pipelines of the intermediate selection steam are controlled in the opening direction, putting the unit into normal operation mode.
Часть паротурбинных электростанций может быть укомплектована сверхпроводящими магнитными накопителями электрической энергии.Part of the steam turbine power plants can be equipped with superconducting magnetic energy storage devices.
Сверхпроводящий магнитный накопитель электрической энергии содержит сверхпроводящую магнитную катушку, охлаждающую магнитную катушку, холодильную установку, систему управления, обеспечивающую режим накопления электрической энергии или режим передачи накопленной энергии в общую электрическую сеть. Сверхпроводящий магнитный накопитель управляется контрольным блоком-регулятором, измеряющим параметры общей энергетической сети и определяющим соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в общей энергосистеме. При дефиците генерируемой мощности сверхпроводящий магнитный накопитель передает накопленную энергию в общую электрическую сеть. В обычном режиме работы энергосистемы происходит накопление энергии сверхпроводящим магнитным накопителем.A superconducting magnetic electric energy storage device comprises a superconducting magnetic coil, a cooling magnetic coil, a refrigeration unit, a control system providing an electric energy storage mode or a mode of transmitting stored energy to a common electric network. The superconducting magnetic storage device is controlled by a control unit-regulator, which measures the parameters of the general energy network and determines the ratio of generated and consumed capacities in the general energy system. With a deficit of generated power, a superconducting magnetic storage device transfers stored energy to a common electrical network. In the normal operation of the power system, energy is accumulated by the superconducting magnetic storage device.
Общими признаками прототипа и заявляемой объединенной энергосистемы являются: объединенная энергосистема, включающая множество генераторов электрической энергии, соединенных общей энергетической сетью, множество потребителей электрической энергии, подключенных к общей энергетической сети.Common features of the prototype and the claimed integrated power system are: a combined power system, including many generators of electric energy connected by a common energy network, many consumers of electric energy connected to a common energy network.
В качестве прототипа заявляемого способа эксплуатации объединенной энергосистемы выбран способ эксплуатации объединенной энергосети, известный по патенту Российской Федерации 2121746, МПК6 H02J 15/00, H02J 3/06, F01K 7/34, дата подачи заявки 1992.11.20.As a prototype of the proposed method of operating the combined power system, the selected method of operating the combined power grid, known by the patent of the Russian Federation 2121746,
Способ эксплуатации объединенной энергосети, к которой подключено множество генераторов электрической энергии (паротурбинных электростанций) и множество потребителей, включает непрерывный контроль электрических параметров общей энергетической сети и корректировку соотношения генерируемых и потребляемых мощностей по результатам контроля электрических параметров общей энергетической сети. Корректировку соотношения генерируемых и потребляемых мощностей выполняют следующим образом. При появлении дефицита мощности, например, вследствие выхода из строя одного из генераторов электрической энергии (паротурбинных электростанций) в одной или в нескольких паротурбинных электростанциях увеличивают предложения пара паровым турбинам путем отключения систем промежуточного отбора пара от турбин. При этом увеличивается мощность турбинной установки, генератор электрической энергии вырабатывает и передает в общую электрическую сеть дополнительную энергию, компенсируя дефицит генерируемой мощности. Кроме того, сверхпроводящие магнитные накопители электрической энергии, присутствующие в объединенной энергосети, переводят в режим передачи накопленной энергии в объединенную энергосеть.A method of operating a combined power grid, to which a plurality of electric power generators (steam turbine power plants) and a plurality of consumers are connected, includes continuous monitoring of the electrical parameters of the common energy network and adjusting the ratio of generated and consumed capacities according to the results of monitoring the electrical parameters of the common energy network. The adjustment of the ratio of generated and consumed capacities is performed as follows. When a power shortage occurs, for example, due to the failure of one of the electric power generators (steam turbine power plants) in one or several steam turbine power plants, steam supply to steam turbines is increased by disconnecting the intermediate steam extraction systems from the turbines. At the same time, the capacity of the turbine installation increases, the generator of electric energy generates and transfers additional energy to the general electric network, compensating for the deficit of the generated power. In addition, superconducting magnetic energy storage devices present in the combined power grid are transferred to the storage mode of the stored energy in the combined power grid.
Комбинация прерывания отбора промежуточного отбора пара с использованием сверхпроводящих магнитных накопителей электрической энергии позволяет компенсировать нагрузочные пики с длительностью в диапазоне от 0,1 секунды до 5 минут. Этот временной интервал является достаточным для запуска других резервных носителей энергии, таких как гидроаккумулирующие электростанции или газотурбинные электростанции.The combination of interrupting the selection of intermediate steam extraction using superconducting magnetic energy storage devices makes it possible to compensate for load peaks with a duration in the range from 0.1 second to 5 minutes. This time interval is sufficient to start other backup energy carriers, such as pumped storage power plants or gas turbine power plants.
Общими признаками прототипа и заявляемого способа эксплуатации объединенной энергосистемы являются: способ эксплуатации объединенной энергосистемы, включающий непрерывный контроль электрических параметров общей энергетической сети, корректировку соотношения генерируемых и потребляемых мощностей по результатам контроля электрических параметров общей энергетической сети.Common features of the prototype and the proposed method of operating the integrated power system are: the method of operating the integrated power system, including continuous monitoring of the electrical parameters of the common energy network, adjusting the ratio of generated and consumed capacities according to the results of the control of the electrical parameters of the common energy network.
Генерирующие агрегаты объединенной энергосистемы при таком регулировании большую часть времени работают в режиме недогруза, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия, увеличивает эксплуатационные затраты, требует строительства более мощных паротурбинных электростанций, чем это необходимо для энергообеспечения потребителей в нормальном режиме работы энергосети. Кроме того, при регулировании промежуточного отбора пара от турбин система срабатывает со значительным временем задержки, что при внезапных пиковых нагрузках может привести к провалу мощности или частотному спаду в энергосети.Under such regulation, the generating units of the integrated energy system most of the time operate in under load mode, which leads to a decrease in efficiency, increases operating costs, and requires the construction of more powerful steam turbine power plants than is necessary to supply consumers with normal operation of the power grid. In addition, when regulating the intermediate extraction of steam from the turbines, the system operates with a significant delay time, which, with sudden peak loads, can lead to a power failure or a frequency drop in the power grid.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования объединенной энергосистемы и способа ее эксплуатации, в которых за счет особенностей построения энергосистемы и выбора параметров управления обеспечивается стабильный режим работы электрогенерирующих агрегатов вне зависимости от соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в энергосистеме.The basis of the invention is the task of improving the combined power system and the method of its operation, in which due to the features of building a power system and selecting control parameters, a stable mode of operation of power generating units is ensured, regardless of the ratio of generated and consumed power in the power system.
Поставленная задача решается тем, что в объединенной энергосистеме, включающей множество генераторов электрической энергии, соединенных общей энергетической сетью, множество потребителей электрической энергии, подключенных к общей энергетической сети, согласно изобретению потребители электрической энергии содержат выделенную группу потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию и объединенных системой централизованного управления с возможностью отключения, или включения, или изменения мощности указанных потребителей-регуляторов.The problem is solved in that in a combined power system comprising a plurality of electric power generators connected by a common power network, a plurality of electric power consumers connected to a common power network, according to the invention, electric power consumers comprise a dedicated group of consumer controllers made in the form of electric power converters into thermal energy and combined by a centralized control system with the ability to turn off or on, or changes in the capacity of these consumer regulators.
Перечисленные признаки составляют сущность заявляемой объединенной энергосистемы.These signs make up the essence of the claimed integrated power system.
Целесообразно каждый из выделенных потребителей-регуляторов выполнить в виде гидродинамического теплогенератора с электрическим приводом. Такие агрегаты позволяют практически мгновенно производить их включение, или выключение, или изменение их мощности, что при внезапных пиковых нагрузках предупреждает провал мощности или частотный спад в энергосети.It is advisable that each of the selected consumer regulators be performed in the form of a hydrodynamic heat generator with an electric drive. Such units allow almost instantly turning them on or off, or changing their power, which, with sudden peak loads, prevents a power failure or a frequency drop in the power grid.
Для поддержания заданной реактивной составляющей электрической мощности в сети целесообразно часть потребителей-регуляторов выполнить с асинхронным электрическим приводом, а другую часть - с синхронным электрическим приводом.To maintain a given reactive component of electric power in the network, it is advisable to carry out part of the consumer regulators with an asynchronous electric drive, and the other part with a synchronous electric drive.
Поставленная задача решается также тем, что в способе эксплуатации объединенной энергосистемы, включающем непрерывный контроль электрических параметров объединенной энергосистемы, корректировку соотношения генерируемых и потребляемых мощностей по результатам контроля электрических параметров объединенной энергосистемы, согласно изобретению корректировку соотношения генерируемых и потребляемых мощностей выполняют путем отключения или включения, или изменения мощности выделенной группы потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию и объединенных системой централизованного управления указанными потребителями-регуляторами.The problem is also solved by the fact that in the method of operation of the combined power system, including continuous monitoring of the electrical parameters of the combined power system, adjusting the ratio of generated and consumed capacities according to the results of monitoring the electrical parameters of the combined power system, according to the invention, the correction of the ratio of generated and consumed capacities is performed by turning it off or on, or changes in the power of a selected group of consumer regulators made in ide converters of electric energy into thermal energy and a centralized control system combined these consumers-regulators.
Перечисленные признаки составляют сущность заявляемого способа эксплуатации объединенной энергосистемы.These signs are the essence of the proposed method of operation of the integrated power system.
Целесообразно контроль электрических параметров объединенной энергосистемы выполнять диспетчерским центром объединенной энергосистемы, а отключение или включение, или изменение мощности выделенной группы потребителей-регуляторов выполнять через систему централизованного управления указанными потребителями-регуляторами по командам диспетчерского центра.It is advisable to control the electrical parameters of the integrated power system by the control center of the integrated power system, and turn off or turn on or change the power of the selected group of consumer regulators through a centralized control system for the specified consumer regulators according to the commands of the control center.
Указанные изобретения соответствуют требованиям единства изобретения, так как представляют собой группу изобретений, которые связаны единым изобретательским замыслом и одно из которых предназначено для использования в другом.These inventions meet the requirements of the unity of invention, as they are a group of inventions that are connected by a single inventive concept and one of which is intended for use in another.
Существенные признаки изобретения находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.The essential features of the invention are in causal connection with the achieved technical result.
Так, если в объединенной энергосистеме, которая включает множество генераторов электрической энергии, соединенных общей энергетической сетью, и множество потребителей электрической энергии, подключенных к общей энергетической сети, выделить среди потребителей электрической энергии группу потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию, объединить эту группу системой централизованного управления с возможностью отключения, или включения, или изменения мощности указанных потребителей-регуляторов, а управление объединенной энергосистемой выполнять путем непрерывного контроля электрических параметров объединенной энергосистемы и корректировки соотношения генерируемых и потребляемых мощностей по результатам контроля электрических параметров объединенной энергосистемы путем отключения, или включения, или изменения мощности выделенной группы потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию и объединенных системой централизованного управления указанными потребителями-регуляторами, то становится возможным стабильный режим работы электрогенерирующих агрегатов вне зависимости от соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в энергосистеме.So, if in an integrated energy system that includes many electric energy generators connected by a common energy network and many electric energy consumers connected to a common energy network, we select among the consumers of electric energy a group of consumer regulators made in the form of converters of electric energy into thermal energy , combine this group with a centralized control system with the ability to turn off, or turn on, or change the power indicated by Itel-regulators, and control the integrated energy system by continuously monitoring the electrical parameters of the integrated energy system and adjusting the ratio of generated and consumed capacities according to the results of monitoring the electrical parameters of the integrated energy system by turning off or on or changing the power of the selected group of consumer regulators, made in the form of electric converters energy to heat and combined by a centralized decree management system With the help of consumer regulators, it becomes possible to have a stable operation mode of power generating units regardless of the ratio of generated and consumed capacities in the power system.
Объясняется это тем, что при таком подходе объектами управления для целей корректировки соотношения генерируемых и потребляемых мощностей становятся потребители электрической энергии (выделенная группа потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию). Генераторы электрической энергии при этом переводятся в стационарный, наиболее эффективный режим работы с максимальной нагрузкой. Так, в обычном режиме эксплуатации все генераторы электрической энергии работают в наиболее эффективном режиме работы с максимальной нагрузкой. При нагрузочном пике, иначе выражаясь, при дефиците общей введенной мощности электростанций, часть выделенных потребителей-регуляторов автоматически отключают или переводят в режим уменьшения потребляемой электрической мощности. При нормализации генерируемых и потребляемых мощностей указанные потребители-регуляторы включают или переводят в обычный режим потребления электрической мощности. Таким образом корректируют соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в объединенной энергосистеме. При этом режим работы генераторов электрической энергии не изменяется.This is explained by the fact that with this approach, control objects for adjusting the ratio of generated and consumed capacities become consumers of electric energy (a dedicated group of consumer regulators made in the form of converters of electric energy into thermal energy). At the same time, electric energy generators are transferred to the stationary, most efficient operating mode with maximum load. So, in normal operation, all electric power generators operate in the most efficient mode of operation with maximum load. With a load peak, in other words, with a deficit in the total commissioned capacity of power plants, some of the allocated consumer regulators are automatically turned off or put into a mode of reducing the consumed electric power. When normalizing the generated and consumed capacities, these consumer regulators turn on or transfer to the normal mode of consumption of electric power. Thus, the ratio of generated and consumed capacities in the integrated power system is adjusted. In this case, the operation mode of the electric energy generators does not change.
При выполнении преобразователей электрической энергии в тепловую энергию в виде гидродинамических теплогенераторов с электрическим приводом отключение, или включение, или изменение мощности преобразователей электрической энергии в тепловую энергию происходит практически мгновенно, что решает проблемы удержания "секундной резервной мощности".When converting electric energy to thermal energy in the form of hydrodynamic heat generators with an electric drive, the switching off or switching on or changing the power of electric energy converters into thermal energy occurs almost instantly, which solves the problem of holding "second reserve power".
Ниже приводится подробное описание объединенной энергосистемы и способа эксплуатации объединенной энергосистемы со ссылками на чертежи.The following is a detailed description of an integrated power system and a method of operating an integrated power system with reference to the drawings.
Фиг.1 - объединенная энергосистема и способ эксплуатации объединенной энергосистемы, блочная схема объединенной энергосистемы.Figure 1 - a combined power system and a method of operating a combined power system, block diagram of a combined power system.
Фиг.2 - объединенная энергосистема и способ эксплуатации объединенной энергосистемы, пример выполнения потребителя-регулятора.Figure 2 - a combined power system and a method of operating a combined power system, an example of a consumer-controller.
Объединенная энергосистема включает множество генераторов электрической энергии 1, соединенных общей энергетической сетью 2, множество потребителей электрической энергии 3, подключенных к общей энергетической сети 2.The combined power system includes a plurality of electric power generators 1 connected by a common power network 2, a plurality of consumers of electric power 3 connected to a common power network 2.
Потребители электрической энергии 3 содержат выделенную группу потребителей-регуляторов 4, 4а, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию, объединенную системой централизованного управления 5 с возможностью отключения, или включения, или изменения мощности указанных потребителей-регуляторов 4, 4а.Consumers of electric energy 3 contain a dedicated group of consumer regulators 4, 4a, made in the form of converters of electrical energy into thermal energy, combined by a centralized control system 5 with the ability to turn off, or turn on, or change the power of these consumer regulators 4, 4a.
Каждый из потребителей-регуляторов 4, 4а может быть выполнен в виде гидродинамического теплогенератора с электрическим приводом. В таких потребителях-регуляторах 4, 4а отключение, или включение, или изменение мощности происходит практически мгновенно, что решает проблемы удержания "секундной резервной мощности". Потребители-регуляторы 4 выполнены с асинхронным электрическим приводом. Потребители-регуляторы 4а выполнены с синхронным электрическим приводом. Такая комбинация электрических приводов позволяет поддерживать заданную реактивную составляющую электрической мощности в сети.Each of the consumer controllers 4, 4a can be made in the form of a hydrodynamic heat generator with an electric drive. In such consumer regulators 4, 4a, the shutdown, or inclusion, or change of power occurs almost instantly, which solves the problem of holding "second standby power". Consumer regulators 4 are made with an asynchronous electric drive. Consumer regulators 4a are made with a synchronous electric drive. This combination of electric drives allows you to maintain a given reactive component of electrical power in the network.
Каждый из потребителей-регуляторов 4, 4а может быть снабжен аккумулятором тепловой энергии (не показаны).Each of the consumer controllers 4, 4a can be equipped with a thermal energy accumulator (not shown).
Объединенная энергосистема содержит диспетчерский центр 6, который соединен линиями 7 с генераторами электрической энергии 1, линиями 8 с потребителями электрической энергии 3, линией 9 с энергетической сетью 2, управляющей линией 10 с системой централизованного управления 5 потребителями-регуляторами 4, 4а. Система централизованного управления 5 соединена управляющими линиями 11 с потребителями-регуляторами 4, 4а.The integrated power system contains a dispatch center 6, which is connected by lines 7 to electric energy generators 1, lines 8 to consumers of electric energy 3, line 9 to energy network 2, control line 10 with a centralized control system 5 of consumer regulators 4, 4a. The centralized control system 5 is connected by control lines 11 with consumer regulators 4, 4a.
Эксплуатируют объединенную энергосистему следующим образом.The combined power system is operated as follows.
Непрерывно контролируют электрические параметры объединенной энергосистемы (напряжение, частоту, генерируемую и потребляемую мощность). Количество контролируемых параметров должно быть достаточным для оценки соотношения генерируемых и потребляемых мощностей. Корректируют соотношения генерируемых и потребляемых мощностей по результатам контроля электрических параметров объединенной энергосистемы. Корректировку выполняют путем отключения, или включения, или изменения мощности выделенной группы потребителей-регуляторов 4, 4а, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию и объединенных системой централизованного управления 5 указанными потребителями-регуляторами 4, 4а. Контроль электрических параметров общей энергетической сети выполняют диспетчерским центром 6 объединенной энергосистемы, а отключение, или включение, или изменение мощности выделенной группы потребителей-регуляторов 4, 4а выполняют через систему централизованного управления 5 указанными потребителями-регуляторами 4, 4а по командам диспетчерского центра 6.Continuously monitor the electrical parameters of the integrated power system (voltage, frequency, generated and consumed power). The number of controlled parameters should be sufficient to assess the ratio of generated and consumed capacities. Correct the ratio of generated and consumed capacities according to the results of monitoring the electrical parameters of the integrated power system. Correction is performed by turning off, or turning on, or changing the power of the selected group of consumer regulators 4, 4a, made in the form of converters of electrical energy into thermal energy and combined by a centralized control system 5 of these consumer regulators 4, 4a. The electrical parameters of the common energy network are controlled by the dispatch center 6 of the integrated power system, and the disconnection, or inclusion, or change in the power of the selected group of consumer regulators 4, 4a is performed through the centralized control system 5 of the indicated consumer regulators 4, 4a by the commands of the dispatch center 6.
В обычном режиме эксплуатации объединенной энергосистемы потребители-регуляторы 4, 4а генерируют тепловую энергию, обеспечивая потребителей тепловой энергии. При избытке генерируемых мощностей может происходить накопление энергии в аккумуляторах тепловой энергии.In the normal mode of operation of the integrated power system, consumer controllers 4, 4a generate thermal energy, providing thermal energy consumers. With an excess of generated capacities, energy can accumulate in thermal energy accumulators.
При нагрузочном пике (при дефиците введенной мощности генераторов электрической энергии 1) часть потребителей-регуляторов 4, 4а автоматически отключают или переводят в режим уменьшения потребляемой электрической мощности. При нормализации генерируемых и потребляемых мощностей указанные потребители-регуляторы 4, 4а включают или переводят в обычный режим потребления электрической мощности. Таким образом корректируют соотношения генерируемых и потребляемых мощностей в объединенной энергосистеме.When the load peak (with a deficit in the introduced capacity of electric energy generators 1), part of the consumer controllers 4, 4a are automatically switched off or put into a mode of reducing the consumed electric power. When normalizing the generated and consumed capacities, these consumer regulators 4, 4a turn on or switch to the normal mode of consumption of electric power. Thus, the ratio of generated and consumed capacities in the integrated power system is adjusted.
При этом режим работы генераторов электрической энергии не изменяется. Генераторы электрической энергии постоянно работают в стационарном, наиболее экономически выгодном режиме работы с минимальным расходом топлива и с максимальной нагрузкой.In this case, the operation mode of the electric energy generators does not change. Electric power generators are constantly operating in the stationary, most economical mode of operation with minimum fuel consumption and maximum load.
На фиг.2 показан практический пример потребителя-регулятора, выполненного в виде преобразователей электрической энергии в тепловую и используемого для целей теплоснабжения (г. Моспино, Донецкая область, Украина). Основными агрегатами потребителя-регулятора являются гидродинамические теплогенераторы 12 с электрическим приводом, гидравлические аккумуляторы тепла 13, объединенные трубопроводами с управляемыми вентилями в единую систему. Входы гидродинамических теплогенераторов 12 соединены с магистралью холодной воды 14, выходы - с магистралью горячей воды 15. Магистраль холодной воды 14 и магистраль горячей воды 15 соединены трубопроводами 16, 17 с гидравлическими аккумуляторами тепла 13. Гидравлические аккумуляторы тепла 13 соединены с насосной группой 20, которая, в свою очередь, соединена с трубопроводами 21, 22 тепловой сети. Магистраль холодной воды 14 и магистраль горячей воды 15 также соединены с насосной группой 20 через управляемые вентили 23. В качестве гидродинамических теплогенераторов 12 использованы гидротермеры УГД-400 (16 шт.), серийно выпускаемые ООО НПК «Гидротрансмаш» (г. Донецк, Украина). Гидравлические аккумуляторы тепла 13 (2 шт.) выполнены в виде теплоизолированных емкостей объемом 360 м3 каждая. Суммарная отапливаемая площадь 47450 м2. Установленная мощность гидротермеров 4,8 МВт. КПД тепловых агрегатов 94%. Обслуживающий персонал 10 человек.Figure 2 shows a practical example of a consumer-controller, made in the form of converters of electric energy into heat and used for heat supply (Mospino, Donetsk region, Ukraine). The main units of the consumer-regulator are
Описанный потребитель-регулятор может работать в следующих режимах.The described consumer regulator can operate in the following modes.
- все гидродинамические теплогенераторы 12 включены, вся тепловая энергия передается в тепловую сеть;- all
- все гидродинамические теплогенераторы 12 включены, вся тепловая энергия аккумулируется в гидравлических аккумуляторах тепла 13, тепловая сеть отключена;- all
- все гидродинамические теплогенераторы 12 включены, часть тепловой энергии передается в тепловую сеть, другая часть аккумулируется в гидравлических аккумуляторах тепла 13;- all
- любой из указанных выше режимов, при этом часть гидродинамических теплогенераторов 12 отключена;- any of the above modes, while part of the
- все гидродинамические теплогенераторы 12 отключены, в тепловую сеть передается тепловая энергия, накопленная в гидравлических аккумуляторах тепла 13.- all
Перечисленные режимы устанавливают управляемыми вентилями 23.The listed modes are set by controlled valves 23.
Объединенная энергосистема и способ ее эксплуатации, которые заявляются, обеспечивают:The integrated power system and the method of its operation, which are claimed, provide:
1. Качественное удовлетворение спроса на тепловую энергию.1. Qualitative satisfaction of demand for thermal energy.
В действующих объединенных энергосистемах работает значительное количество отопительных и промышленных котельных разнообразных типов и назначений. Большинство из них находится в состоянии физического износа. Кроме этого действует большое количество ТЭЦ, сооруженных в 50-70-е годы минувшего столетия. Большинство из них имеют морально устаревшее, неэкономичное оборудование.A significant number of heating and industrial boiler houses of various types and purposes are operating in the existing combined power systems. Most of them are in a state of physical deterioration. In addition, there are a large number of thermal power plants built in the 50-70s of the last century. Most of them have obsolete, uneconomical equipment.
Учитывая высокий моральный и физический износ основных теплогенерирующих мощностей, а также повышение цен на основные виды топлива, в особенности на естественный газ, качественное удовлетворение спроса на тепловую энергию существующими системами централизованного теплоснабжения на базе ТЭЦ и котельных на естественном газе проблематично вследствие неэкономичности и ненадежности их работы. Положение усложняется также неудовлетворительным состоянием изношенных тепловых сетей, большая часть из которых характеризуется высокой аварийностью, значительными потерями тепловой энергии в процессах транспорта и распределения тепла.Given the high moral and physical deterioration of the main heat-generating capacities, as well as the increase in prices for the main types of fuel, in particular for natural gas, the high-quality satisfaction of the demand for thermal energy with existing district heating systems based on CHP plants and natural gas boiler plants is problematic due to the inefficiency and unreliability of their operation . The situation is also complicated by the unsatisfactory condition of worn-out heating networks, most of which are characterized by high accident rates, significant losses of thermal energy in the processes of transport and heat distribution.
Опыт использования потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию, указывает на возможность двукратного сокращения годовых затрат энергии на отопление. Исходя из этого, внедрение указанных потребителей-регуляторов в полном объеме разрешит, на примере Украины, обеспечить теплом до 20% площади жилого фонда. Экономия естественного газа составит при этом 2-8 млрд м3 на год.The experience of using consumer controllers made in the form of converters of electric energy to thermal energy indicates the possibility of a twofold reduction in the annual energy costs of heating. On this basis, the introduction of these consumer regulators in full will allow, using the example of Ukraine, to provide heat up to 20% of the housing stock. Natural gas savings will amount to 2-8 billion m 3 per year.
2. Повышение надежности и энергетической безопасности объединенной энергосистемы.2. Improving the reliability and energy security of the integrated energy system.
Одной из проблем обеспечения надежности работы энергетической системы является предотвращение системных аварий, которые могут возникнуть вследствие внезапного резкого роста электрической нагрузки или аварийного отключения крупных энергоблоков АЭС и ТЭЦ. В данное время такая задача решается путем отключения электрических потребителей, что приводит к экономическим убыткам потребителей электроэнергии.One of the problems of ensuring the reliability of the energy system is the prevention of systemic accidents that may occur as a result of a sudden sharp increase in electrical load or emergency shutdown of large power units of nuclear power plants and thermal power plants. Currently, this problem is being solved by disconnecting electrical consumers, which leads to economic losses for electricity consumers.
Внедрение потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию, разрешит эффективнее выполнять задачи выравнивания дисбаланса мощности без существенных убытков для потребителей электрической и тепловой энергии и обеспечит:The introduction of consumer regulators made in the form of converters of electric energy into thermal energy will allow more efficiently performing the tasks of balancing the power imbalance without significant losses for consumers of electric and thermal energy and will provide:
- автоматическое регулирование потребляемой электрической мощности без регулирования энергоблоков за счет высокого быстродействия нагрузки-разгрузки потребителей-регуляторов;- automatic regulation of the consumed electric power without regulation of power units due to the high speed of loading and unloading of consumer regulators;
- повышение уровня потребления электрической энергии в часы ночных провалов электрической нагрузки, что обеспечит работу энергоблоков в условиях равномерной наиболее эффективной мощности;- increasing the level of electrical energy consumption during the hours of night dips of electrical load, which will ensure the operation of power units in the conditions of uniform most effective power;
- повышение коэффициента использования установленной мощности энергоблоков тепловых электростанций в 1,5-1,7 раза за счет эффективного выравнивания суточных графиков электрических нагрузок энергосистемы;- increase the utilization factor of the installed capacity of power units of thermal power plants by 1.5-1.7 times due to the effective alignment of daily schedules of electrical loads of the power system;
- использование потребителей-регуляторов в качестве синхронных компенсаторов сетей 0,4-10,0 кВ, где существует на сегодня значительный дефицит таких компенсаторов.- the use of consumer regulators as synchronous compensators of 0.4-10.0 kV networks, where today there is a significant shortage of such compensators.
Мировые тенденции роста цен на газ, зависимость цен и условий снабжения от колебаний мировой конъюнктуры, а также от дестабилизирующих неэкономических факторов обуславливают необходимость сокращения абсолютных и относительных уровней использования естественного газа в тепловой энергетике. Внедрение потребителей-регуляторов как высокоэффективных теплогенерирующих мощностей приведет к экономному и эффективному использованию естественного газа.Global trends in rising gas prices, the dependence of prices and supply conditions on fluctuations in the global market, as well as on destabilizing non-economic factors, necessitate a reduction in the absolute and relative levels of natural gas use in thermal power. The introduction of consumer regulators as highly efficient heat-generating capacities will lead to the economical and efficient use of natural gas.
3. Снижение загрязнения окружающей среды.3. Reducing environmental pollution.
Использование потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию, разрешит получать тепловую энергию на мощностях, абсолютно не загрязняющих окружающую среду, сократить выбросы оксидов азота в атмосферу, на примере Украины, на 1,6-6,4 тыс. т в год.The use of consumer regulators, made in the form of converters of electric energy into thermal energy, will allow to receive thermal energy at capacities that do not pollute the environment, reduce emissions of nitrogen oxides into the atmosphere, for example, Ukraine, by 1.6-6.4 thousand tons in year.
4. Возможность интеграции с другими объединенными энергосистемами, например с Европейской Энергосистемой.4. The ability to integrate with other integrated energy systems, such as the European Energy System.
Например, Украина имеет значительные возможности наращивать экспорт электрической энергии, в том числе в страны Европы, в случае перехода на параллельную работу с энергосистемой Европы (UCTE). Тем не менее, для полноценной интеграции необходимо решить проблему повышения качества электроэнергии, которая экспортируется, в частности проблему повышения точности поддержки частоты в 10 раз. Внедрение потребителей-регуляторов, выполненных в виде преобразователей электрической энергии в тепловую энергию и владеющих свойствами быстродействующего регулятора частоты, в значительной мере решает и эту проблему.For example, Ukraine has significant opportunities to increase export of electric energy, including to European countries, in case of switching to parallel operation with the European energy system (UCTE). Nevertheless, for full integration it is necessary to solve the problem of improving the quality of electricity that is exported, in particular, the problem of increasing the accuracy of frequency support by 10 times. The introduction of consumer controllers, made in the form of converters of electrical energy into thermal energy and possessing the properties of a high-speed frequency controller, largely solves this problem.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007136922/09A RU2354024C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Integrated power system and operating procedure for integrated power system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007136922/09A RU2354024C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Integrated power system and operating procedure for integrated power system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2354024C1 true RU2354024C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41019150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007136922/09A RU2354024C1 (en) | 2007-10-08 | 2007-10-08 | Integrated power system and operating procedure for integrated power system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354024C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT5851B (en) | 2011-06-06 | 2012-07-25 | Samuilas Ošerovskis | Energy systems connecting method |
| RU2746752C1 (en) * | 2018-03-19 | 2021-04-20 | Абб Швайц Аг | Energy system optimization |
| RU2767184C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-03-16 | Алексей Вячеславович Зотов | Distributed system of electric network stabilization |
-
2007
- 2007-10-08 RU RU2007136922/09A patent/RU2354024C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT5851B (en) | 2011-06-06 | 2012-07-25 | Samuilas Ošerovskis | Energy systems connecting method |
| WO2012168809A2 (en) | 2011-06-06 | 2012-12-13 | Oserovskis Samuilas | Power systems interconnection method |
| RU2746752C1 (en) * | 2018-03-19 | 2021-04-20 | Абб Швайц Аг | Energy system optimization |
| US11101664B2 (en) | 2018-03-19 | 2021-08-24 | Abb Schweiz Ag | Power system optimization |
| RU2767184C1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-03-16 | Алексей Вячеславович Зотов | Distributed system of electric network stabilization |
| WO2022146193A1 (en) * | 2020-12-28 | 2022-07-07 | Алексей ЗОТОВ | Distributed system for stabilizing an electrical grid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2611725C2 (en) | Electricity supply setting, equipped with means of energy storage, and control method of such facility | |
| JP5977843B2 (en) | Control method of a system for supplying current to an electric supply net | |
| US20090160187A1 (en) | Control system and method for operating a wind farm in a balanced state | |
| CN105937477B (en) | A kind of wind-powered electricity generation photovoltaic micro pumped storage system | |
| RU2121746C1 (en) | Steam-turbine power plant, its operating process, integrated power system, and its servicing procedures | |
| JP2020028198A (en) | Microgrid control system | |
| JP6266303B2 (en) | Power generation system using storage battery and renewable energy and its operation method | |
| GB2538784A (en) | Improvements in energy storage | |
| JP6188877B2 (en) | Power generation system | |
| JP2016530859A (en) | Combined power plant | |
| KR101644522B1 (en) | Power supply system of ac microgrid three phase | |
| US20190036345A1 (en) | Method and arrangement for providing electrical balancing power for stabilizing an alternating-current grid | |
| CN114597977A (en) | Application method of flexible multi-source coordinated active balance process system for thermal power | |
| RU2354024C1 (en) | Integrated power system and operating procedure for integrated power system | |
| JP2005245105A (en) | Gas engine power generation equipment | |
| RU2354023C1 (en) | Integrated power system | |
| US20150028675A1 (en) | Electrical power system and method for operating an electrical power system | |
| CN212277942U (en) | Product stores up and uses integration comprehensive utilization system based on pressure energy electricity generation | |
| Enis et al. | Operation of hybrid wind-turbine compressed-air system for connection to electric grid networks and cogeneration | |
| JP2014121151A (en) | Power storage system and power supply system | |
| CN110011334B (en) | Automatic regulation control method and system for supercritical thermal generator set | |
| KR20210086969A (en) | Grid Connected Energy storage system and operating method thereof | |
| US11840943B2 (en) | Flexible integration of stored heat and electric resources (fisher) | |
| EP4353871A1 (en) | Plant network including an electrolysis plant and a power supply source | |
| JP7573809B2 (en) | Power System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171009 |