Гибридный сетевой накопитель электроэнергии для ЕНЭС на основе литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов

Page 1
background image

Page 2
background image

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

.


Page 3
background image

СПЕЦВЫПУСК

декабрь

, 2014, www.EEPiR.ru

57

Рис

Общий

 

вид

 

гибридного

 

накопителя

 

энергии

 

ГНЭ

-100

ÁÀÒÀÐÅß ËÈÒÈÉ-ÈÎÍÍÛÕ 

ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐΠ

ËÈÁ 100

168 

аккумуляторов

 

(60+60+48)

Электротехническая

 

система

LiFePO

4

´C

ÁÀÒÀÐÅß 

ÑÓÏÅÐÊÎÍÄÅÍÑÀÒÎÐΠ

ÁÑÊ 100

20 

суперконденсаторов

 

МНЭ

-0,93/360

Е

Напряжение

 360 

В

Ёмкость

 0,93 

Ф

Масса

 38 

кг


Page 4
background image

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


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Применение систем накопления электроэнергии для повышения коэффициента использования установленной мощности электростанций на базе возобновляемых источников энергии в составе электрических систем

Возобновляемая энергетика / Накопители
Булатов Р.В. Насыров Р.Р. Бурмейстер М.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Нормативные проблемы разработки схем выдачи мощности электростанций на базе возобновляемых источников энергии

Возобновляемая энергетика / Накопители Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Дворкин Д.В. Антонов А.А. Кошкин И.Ю.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Координированное управление напряжением и реактивной мощностью в сетях с ветроэнергетическими станциями

Управление сетями / Развитие сетей Возобновляемая энергетика / Накопители
Закутский В.И. Гаджиев М.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Использование сегментированной статической характеристики по частоте для поддержания уровня заряда системы накопления электроэнергии

Возобновляемая энергетика / Накопители
Илюшин П.В. Шавловский С.В
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»