56
ÏÐÎÁËÅÌÀÒÈÊÀ È ÀÊÒÓÀËÜÍÎÑÒÜ ÂÎÏÐÎÑÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Во
всём
мире
наблюдается
растущий
интерес
к
бур
-
но
развивающемуся
в
последние
годы
направлению
преобразования
электроэнергетических
систем
в
так
называемые
интеллектуальные
энергосистемы
(
ИЭ
).
Создание
таких
интеллектуальных
систем
тракту
-
ется
как
концепция
инновационного
развития
элек
-
троэнергетики
и
кроме
решения
основной
задачи
—
обеспечение
современного
уровня
качества
энергос
-
набжения
при
всех
существующих
возмущающих
воздействиях
позволит
снизить
потери
энергии
и
су
-
щественно
повысить
безопасность
и
устойчивость
на
-
циональной
системы
электроснабжения
.
Основой
интеллектуальной
системы
электроснаб
-
жения
являются
технологии
накопления
электроэнер
-
гии
большой
мощности
,
используемые
для
повыше
-
ния
управляемости
,
надёжности
и
экономичности
функционирования
ЕНЭС
,
в
том
числе
при
наличии
в
её
составе
децентрализованных
и
нетрадиционных
источников
электроэнергии
.
Одна
из
таких
техноло
-
гий
—
гибридный
накопитель
электроэнергии
(
ГНЭ
)
на
базе
литий
-
ионных
аккумуляторов
и
суперконден
-
саторов
.
ÖÅËÈ È ÇÀÄÀ×È
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
1.
Разработка
,
изготовление
и
испытания
опытного
образца
секции
гибридного
накопителя
электро
-
энергии
на
основе
литий
-
ионных
аккумуляторов
и
суперконденсаторов
с
активной
мощностью
нако
-
пителя
100
кВт
и
энергоёмкостью
100
кВт
•
ч
.
2.
Разработка
технического
предложения
на
создание
опытного
образца
модуля
сетевого
гибридного
на
-
копителя
электроэнергии
с
активной
мощностью
1,0
МВт
и
энергоёмкостью
1,0
МВт
•
ч
—
основного
элемента
при
построении
сетевых
гибридных
нако
-
пителей
электроэнергии
до
50
МВт
.
ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
ГНЭ
-100
состоит
из
следующих
модулей
,
приве
-
дённых
ниже
.
1.
Батарея
литий
-
ионных
аккумуляторов
ЛИБ
-100.
Предназначена
для
накопления
электроэнергии
из
сети
в
период
снижения
нагрузки
ниже
номинального
уровня
и
отдачи
в
сеть
в
период
возрастания
электро
-
потребления
выше
номинального
уровня
.
ЛИБ
-100
дополнительно
снабжена
устройством
ин
-
теллектуального
управления
со
следующими
функци
-
ями
:
•
выравнивание
напряжения
на
отдельных
ячейках
;
•
коммутация
модулей
и
их
защиты
по
мгновенному
значению
тока
с
использованием
контактора
и
бы
-
стродействующих
предохранителей
;
•
контроль
изоляции
элементов
.
2.
Батарея
суперконденсаторов
БСК
-100
предназна
-
чена
для
компенсации
кратковременных
колебаний
напряжения
сети
и
состоит
из
двадцати
суперкон
-
денсаторов
,
электротехнического
коммутационного
и
измерительного
оборудования
,
а
также
двух
бло
-
ков
заряда
суперконденсаторов
.
Время
автономной
работы
суперконденсаторной
части
ГНЭ
-100
было
задано
требованиями
технического
задания
на
раз
-
работку
и
составляло
до
10
с
.
3.
Устройство
согласования
с
сетью
УСС
-100
состо
-
ит
из
двух
одинаковых
блоков
:
один
для
работы
с
ЛИБ
-100,
другой
—
с
БСК
-100,
представляет
собой
два
преобразователя
постоянного
тока
в
перемен
-
ный
и
наоборот
с
соответствующим
согласованием
уровней
напряжений
и
обеспечивает
независимое
управление
активной
и
реактивной
мощностью
.
УСС
-100
также
осуществляет
функции
:
•
системы
управления
ГНЭ
-100;
•
активного
фильтра
сети
,
с
улучшением
качества
электрической
энергии
за
счёт
использования
алго
-
ритмов
компенсации
обратной
последовательности
Ïðîåêòû ïîäñòàíöèé
ÃÈÁÐÈÄÍÛÉ ÑÅÒÅÂÎÉ ÍÀÊÎÏÈÒÅËÜ
ÝËÅÊÒÐÎÝÍÅÐÃÈÈ ÄËß ÅÍÝÑ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ
ËÈÒÈÉ-ÈÎÍÍÛÕ ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐÎÂ È
ÑÓÏÅÐÊÎÍÄÅÍÑÀÒÎÐÎÂ
Ïåðèîä ðåàëèçàöèè: 2012—2013
ãã
.
СПЕЦВЫПУСК
,
декабрь
, 2014, www.EEPiR.ru
57
Рис
.
Общий
вид
гибридного
накопителя
энергии
ГНЭ
-100
ÁÀÒÀÐÅß ËÈÒÈÉ-ÈÎÍÍÛÕ
ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐÎÂ
ËÈÁ 100
168
аккумуляторов
(60+60+48)
Электротехническая
система
LiFePO
4
´C
ÁÀÒÀÐÅß
ÑÓÏÅÐÊÎÍÄÅÍÑÀÒÎÐÎÂ
ÁÑÊ 100
20
суперконденсаторов
МНЭ
-0,93/360
Е
Напряжение
360
В
Ёмкость
0,93
Ф
Масса
38
кг
58
по
основной
гармонике
и
близких
к
основной
по
каждой
фазе
;
•
стабилизации
выходного
тока
при
возникновении
перегрузки
.
Общий
вид
опытного
образца
гибридного
накопи
-
теля
энергии
ГНЭ
-100
с
активной
мощностью
100
кВт
и
энергоёмкостью
100
кВт
•
ч
приведён
на
рисунке
.
Ниже
приводятся
технические
характеристики
на
-
копителя
ГНЭ
-100:
•
номинальная
активная
мощность
,
кВт
100;
•
номинальное
напряжение
(
три
фазы
, 50
Гц
),
В
380;
•
энергоёмкость
,
кВт
•
ч
100;
•
время
работы
с
номинальной
нагрузкой
,
ч
1;
•
диапазон
регулирования
реактивной
мощности
,
квар
0—100;
•
ресурс
,
не
менее
(
цикл
.
заряд
-
разряд
) 1500:
•
КПД
в
цикле
заряд
-
разряд
, %,
не
менее
0,75.
ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Технические
характеристики
опытного
образца
гиб
-
ридного
накопителя
ГНЭ
-100
номинальной
мощно
-
стью
100
кВт
и
энергоёмкостью
100
кВт
•
ч
полностью
соответствуют
требованиям
технического
задания
.
Проведённые
лабораторные
испытания
позволили
сделать
следующие
выводы
.
1.
При
периодическом
изменении
нагрузки
с
перио
-
дом
1, 2, 5, 10, 100
с
в
диапазоне
от
0
до
100
кВт
обе
-
спечивается
стабилизация
перетоков
активной
и
ре
-
активной
мощности
из
сети
с
помощью
гибридного
накопителя
.
При
этом
возмущающие
воздействия
нагрузки
высокочастотного
спектра
(
с
периодом
1—
10
с
)
компенсируются
с
помощью
суперконденсато
-
ров
,
а
возмущающие
воздействия
нагрузки
низкоча
-
стотного
спектра
(
с
периодом
более
10
с
)
компенси
-
руются
с
помощью
аккумуляторных
батарей
.
2.
Испытания
при
отключении
сети
в
режиме
источ
-
ника
бесперебойного
питания
показало
устойчивое
электроснабжение
потребителя
от
ГНЭ
-100
с
под
-
держанием
заданного
уровня
напряжения
локаль
-
ной
нагрузки
.
3.
Реализованный
алгоритм
работы
ГНЭ
-100
обеспе
-
чивает
рекуперативный
режим
работы
с
компенса
-
цией
возмущений
за
счёт
заряда
суперконденсатор
-
ной
батареи
во
время
сброса
нагрузки
.
4.
ГНЭ
-100
обеспечивает
режим
кратковременного
двукратного
увеличения
максимальной
мощности
путём
параллельной
работы
батарей
аккумуляторов
и
суперконденсаторов
.
ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ ÏÐÈÌÅÍÅÍÈß
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Применение
гибридных
накопителей
электроэнер
-
гии
в
системах
электроснабжения
наиболее
целесо
-
образно
для
сглаживания
пиковых
нагрузок
,
регули
-
рования
частоты
и
интеграции
с
возобновляемыми
источниками
энергии
при
непродолжительных
нагруз
-
ках
,
возникающих
при
аварийном
отказе
энергогене
-
рирующих
или
распределительных
мощностей
либо
при
подключении
мощных
потребителей
.
Время
в
несколько
десятков
минут
,
которое
может
быть
компенсировано
с
помощью
гибридных
накопи
-
телей
энергии
,
является
достаточным
для
принятия
нагрузки
энергоагрегатами
,
находящимися
в
горячем
резерве
,
и
выхода
их
на
номинальную
мощность
.
Использование
гибридных
накопителей
энергии
ос
-
новными
субъектами
рынка
электроснабжения
—
по
-
требитель
,
сетевая
организация
,
генерирующая
орга
-
низация
—
позволит
:
•
снизить
потери
электроэнергии
в
сетевой
инфра
-
структуре
путём
стабилизации
сетевых
перетоков
;
•
повысить
надёжность
обеспечения
собственных
нужд
подстанций
при
отключении
внешнего
энер
-
госнабжения
,
а
также
особо
ответственных
потре
-
бителей
в
энергосистеме
;
•
повысить
надёжность
энергосистемы
в
целом
за
счёт
снижения
вероятности
системных
аварий
.
Ó×ÀÑÒÍÈÊÈ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Объединённый
институт
высоких
температур
РАН
,
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
»,
ООО
«
НПО
ССК
»,
ЗАО
«
НПО
«
ТЕХНОКОР
»,
ООО
«
НПП
«
СПТ
».
Ïðîåêòû ïîäñòàíöèé
ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÎ
ÑÎÏÐßÆÅÍÈß
Ñ ÑÅÒÜÞ
ÓÑÑ 100
УСС
100
БСК
Вид
без
дверей
УСС
100
ПИБ
Оригинал статьи: Гибридный сетевой накопитель электроэнергии для ЕНЭС на основе литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов
В настоящее время во всем мире наблюдается растущий интерес к бурно развивающемуся в последние годы направлению преобразования электроэнергетических систем в так называемые интеллектуальные электроэнергетические (ИЭ).
Создание таких интеллектуальных систем трактуется концепцией инновационного развития электроэнергетики и кроме решения основной задачи — обеспечения современного уровня качества энергоснабжения при всех существующих возмущающих воздействиях позволит снизить потери энергии и существенно повысить безопасность и устойчивость национальной системы электроснабжения.
Основой интеллектуальной системы электроснабжения являются технологии накопления электроэнергии большой мощности, используемые для повышения управляемости, надежности и экономичности функционирования ЕНЭС, в том числе при наличии в ее составе децентрализованных и нетрадиционных источников электроэнергии. Одна из таких технологий — гибридный накопитель электроэнергии (ГНЭ) на базе литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов.
