EA041744B1

EA041744B1 - COMBINED ENERGY GRID

Info

Publication number: EA041744B1
Application number: EA201691051
Authority: EA
Inventors: Микаэль Рюдлингер
Original assignee: Рв Лиценз Аг
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2022-11-28

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к системам энергоснабжения, к структурам управления энергопотреблением и к способу энергоснабжения локальных и региональных энергосистем и потребителей энергии, согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.The invention relates to energy supply systems, to energy management structures and to a method for supplying energy to local and regional energy systems and energy consumers, according to the restrictive part of the independent claims.

Уровень техникиState of the art

Известные системы энергоснабжения основываются на том, что центральные блоки выработки энергии предоставляют энергию в определенной форме, например в такой, как электрическая энергия, тепловая энергия в форме горячей воды или перегретого пара (тепло от системы централизованного теплоснабжения) или химическая энергия в форме природного газа, и поставляют ее через соответствующие сети снабжения к множеству элементов, потребляющих энергию.Known energy supply systems are based on the fact that the central power generation units provide energy in a certain form, such as electrical energy, thermal energy in the form of hot water or superheated steam (heat from a district heating system) or chemical energy in the form of natural gas, and deliver it through appropriate supply networks to a plurality of energy consuming elements.

При энергоснабжении множества потребителей энергии, распределенных в пространстве, например при снабжении домовладений электрической энергией, основным фактором, необходимым для обеспечения достаточной производительности снабжения и безопасности снабжения, является правильное определение количественных характеристик и формирование соответствующей сети снабжения.When supplying a plurality of energy consumers distributed in space, for example, when supplying households with electrical energy, the main factor necessary to ensure sufficient supply performance and supply security is the correct determination of quantitative characteristics and the formation of an appropriate supply network.

Сети снабжения часто включают в себя различные иерархические уровни. Несколько локальных или региональных потребителей энергии могут быть сведены в локальную сеть, которая, в свою очередь, может быть соединена с сетью более высокого уровня. В случае электросети, например, множество небольших потребляющих элементов - например, различных домовладений - подключены к совместной локальной сети низкого напряжения. Различные сети низкого напряжения, в свою очередь, присоединяются посредством трансформаторов к сети среднего напряжения, которая служит для передачи энергии в региональном масштабе. Распределительная сеть высокого напряжения служит для передачи электроэнергии от крупных электростанций на большие расстояния к сетям среднего напряжения. Меньшие электростанции могут подводить энергию также в сети среднего напряжения, а локальные производители энергии, как, например, устройства для преобразования солнечной энергии или ветряные электростанции - в сети низкого напряжения.Supply chains often include various hierarchical levels. Several local or regional energy consumers can be connected to a local network, which, in turn, can be connected to a higher level network. In the case of a power grid, for example, a plurality of small consumer elements - for example, various households - are connected to a common low voltage local network. The various low voltage networks are in turn connected by means of transformers to the medium voltage network, which serves to transmit energy on a regional scale. The high voltage distribution network is used to transmit electricity from large power plants over long distances to medium voltage networks. Smaller power plants can also supply energy to medium voltage networks, while local energy producers, such as solar energy converters or wind farms, to low voltage networks.

Другой пример сети энергоснабжения - системы центрального отопления, в которых тепловая энергия в форме водяного пара или горячей воды (например, 120°C, 16 бар) производится и транспортируется посредством первичного циркуляционного контура к различным потребителям, где она служит для отопления зданий и для производства горячей воды. В обыкновенных системах центрального отопления тепловая энергия производится централизованно в блочной теплоэлектроцентрали, например в отопительной установке для сжигания древесной щепы или в мусоросжигательной установке. Потребители энергии подключены к первичному циркуляционному контуру системы центрального отопления непосредственно, соответствующими теплообменниками, или косвенно, посредством локального вторичного циркуляционного контура. Подобно сетям централизованного теплоснабжения, существуют также сети дистанционного охлаждения, причем в них также, по существу, транспортируется тепловая энергия.Another example of an energy supply network is district heating systems, in which heat energy in the form of steam or hot water (e.g. 120°C, 16 bar) is generated and transported via the primary circulation circuit to various consumers, where it is used for building heating and for production. hot water. In conventional district heating systems, heat energy is generated centrally in a combined heat and power plant, such as a wood chip heating plant or a waste incineration plant. The energy consumers are connected to the primary circulation circuit of the central heating system directly by appropriate heat exchangers or indirectly by means of a local secondary circulation circuit. Similar to district heating networks, there are also remote cooling networks, and they also essentially transport thermal energy.

При энергоснабжении посредством сети снабжения, распределенной в пространстве, которую питает энергией один или более производителей энергии, необходимая мощность как сети снабжения, так и производителей энергии определяется максимально необходимой пиковой общей потребностью в энергии для потребителей. Эта потребность в энергии, как правило, подвержена значительным колебаниям во времени. Например, в случае сети централизованного теплоснабжения пики потребления появляются ранним утром и ранним вечером, а для электросети, например, характерны пики потребления утром, в середине дня и вечером.When powered by a spatially distributed supply network powered by one or more energy producers, the required capacity of both the supply network and the energy producers is determined by the maximum required peak total energy demand for consumers. This energy demand is usually subject to significant fluctuations over time. For example, in the case of a district heating network, consumption peaks occur in the early morning and early evening, while for the electricity network, for example, consumption peaks in the morning, mid-afternoon and evening.

Вследствие такой колеблющейся во времени потребности в энергии приходится рассчитывать параметры распределенной в пространстве сети снабжения на производительность, многократно превышающую средний расход энергии. Например, для систем центрального отопления линии должны быть рассчитаны на ожидаемое максимальное дневное потребление, в самый холодный день зимы. Планирование цепи снабжения с расчетом на слишком низкое потребление может приводить к недостаточному энергоснабжению в результате недостатка производственной мощности.Due to such fluctuating energy demand over time, it is necessary to calculate the parameters of a spatially distributed supply network for a performance that is many times higher than the average energy consumption. For example, for central heating systems, the lines must be sized for the expected maximum daily demand, on the coldest day of winter. Planning the supply chain for too low consumption can lead to insufficient energy supply due to lack of production capacity.

В случае электросети перегрузка может приводить даже к выходу сети из строя. При этом решающее значение имеют предохранители, помещенные в узлах сети и имеющие предел, равный, например, 1000 А. Для сети, рассчитанной на 50 кВ, из этого следует максимальная расчетная мощность 50 МВт, а для сети, рассчитанной на 25 кВ, - мощность 25 МВт. Поскольку стоимость капиталовложений для сетей снабжения вследствие более дорогостоящей технологии растет не пропорционально к их емкости, а быстрее, более низкие пики потребления могут приводить к значительной экономии издержек при построении сети и ее эксплуатации.In the case of an electrical network, overloading can even lead to the failure of the network. In this case, the fuses located in the network nodes and having a limit equal to, for example, 1000 A, are of decisive importance. 25 MW. As the cost of capital investment for supply networks rises faster than proportional to capacity due to more expensive technology, lower demand peaks can lead to significant cost savings in network construction and operation.

Энергетические производственные мощности так же, как и сети снабжения, должны быть в состоянии покрывать пики потребления. С этой целью в случае электростанций комбинируют использование инерционных электростанций (атомные электростанции, ТЭЦ на угле, гидроэлектростанции на реках, ветряные электростанции и т.п.) для производства основной нагрузки и быстро включаемых электростанций (гидроэлектростанции с водохранилищами, газовые электростанции и т.п.) для покрытия пиковой нагрузки. Необходимость наличия дополнительных мощностей также приводит к более высоким инвестиционным расходам.Energy production facilities, as well as supply networks, must be able to cover demand peaks. To this end, in the case of power plants, the use of inertial power plants (nuclear power plants, coal-fired CHP, hydroelectric power plants on rivers, wind power plants, etc.) for the production of the main load and quickly switched on power plants (hydroelectric power plants with reservoirs, gas power plants, etc.) are combined. ) to cover the peak load. The need for additional capacity also results in higher investment costs.

- 1 041744- 1 041744

В результате роста количества малых электростанций, включенных в региональную или локальную электросеть, например фотоэлектрических установок и ветряных электростанций, возникают колебания объемов производства, создающие трудности для предварительного планирования эксплуатации сети. К тому же производство частично неуправляемо, поскольку пользователи сети обязаны, в том числе и по причинам, предусмотренным законодательством, подпитывать сеть локально произведенной энергией. Эти дополнительные пики производства энергии также должны учитываться при планировании сетей и ведут к дальнейшему сокращению средней полезной мощности.As a result of the growth in the number of small power plants included in the regional or local power grid, such as photovoltaic installations and wind farms, fluctuations in production volumes occur, making it difficult to pre-plan the operation of the network. In addition, production is partially uncontrollable, since network users are obliged, including for reasons provided for by law, to feed the network with locally produced energy. These additional peaks in energy production must also be taken into account in network planning and lead to a further reduction in the average useful power.

Известны различные концепции для достижения большей равномерности нагрузки на сети энергоснабжения и, таким образом, для достижения менее высокой требуемой мощности сети и производителей энергии, т.е. для повышения энергетической эффективности за счет уменьшения связанных с этим потерь.Various concepts are known to achieve greater uniformity of the load on the power supply networks and thus to achieve a lower required power of the network and energy producers, i.e. to improve energy efficiency by reducing the associated losses.

В случае электроснабжения предпринимаются попытки с помощью так называемых Smart Grids, или умных электросетей, достигать как можно более равномерной, в пространственном и во временном отношении, нагрузки на сети путем согласования различных гибких и негибких энергетических установок, энергоаккумулирующих систем (насосные гидроаккумулирующие электростанции) и установок, потребляющих энергию. С этой целью различные составные части умной сети взаимодействуют друг с другом. Это имеет свои ограничения в том отношении, что локальное потребление и локальное производство электрической энергии только в ограниченной степени доступно управлению извне.In the case of power supply, attempts are made with the help of so-called Smart Grids, or smart power networks, to achieve the most uniform, spatially and temporally, the load on the networks by coordinating various flexible and inflexible power plants, energy storage systems (pumped storage power plants) and installations that consume energy. To this end, the various components of the smart grid interact with each other. This has its limitations in that local consumption and local production of electrical energy is only to a limited extent accessible to external control.

В системах центрального отопления имеется возможность компенсировать колебания потребности в энергии в течение дня путем применения соответствующих устройств, аккумулирующих тепловую энергию, в форме баков для горячей воды или накопителей латентной теплоты (например, показанных в DE 2730406 C2). Известна, например, из DE 2730406 C2, возможность выравнивать потребность в энергии в течение дня путем использования соответствующих накопителей тепла, например баков для горячей воды или накопителей латентной теплоты. Эффективность использования теплоты может быть улучшена за счет подходящего сочетания накопительных водонагревателей, систем теплоснабжения и приготовления горячей воды, как описано, например, в DE 10311091 B4 и DE 3123875 C2.In central heating systems, it is possible to compensate for fluctuations in energy demand during the day by using suitable thermal energy storage devices in the form of hot water tanks or latent heat storage tanks (eg shown in DE 2730406 C2). It is known, for example from DE 27 30 406 C2, to equalize the energy demand during the day by using appropriate heat storage devices, such as hot water tanks or latent heat storage tanks. The efficiency of heat utilization can be improved by a suitable combination of storage water heaters, heating systems and hot water preparation, as described, for example, in DE 10311091 B4 and DE 3123875 C2.

А. Квасинский в статье Планирование технологии электроснабжения в критических случаях, включающей в себя составную сеть, энергетические установки резервного электропитания и микросети, журнал IEEE - Системы номер 4 (2) от 3 июня 2010 г., стр. 167, обсуждает оценку рисков систем энергоснабжения при стихийных бедствиях, на примере трех технологических опций для электроснабжения локальных сетей, а именно: подключения к внешней сети снабжения посредством трансформаторной подстанции; дублирующей дизельной электростанции в месте перехода между локальной сетью и внешней сетью; и микросети с собственным производством энергии, например генераторами электрического тока, приводимыми в действие посредством газовых турбин.A. Kvasinsky in the article Critical Power Supply Technology Planning, Including Composite Grid, Backup Power Plants and Microgrids, IEEE Journal - Systems No. 4 (2) June 3, 2010, p. 167, discusses the risk assessment of power supply systems in case of natural disasters, on the example of three technological options for power supply of local networks, namely: connection to an external supply network through a transformer substation; redundant diesel power plant at the point of transition between the local network and the external network; and microgrids with their own energy production, such as electricity generators driven by gas turbines.

М. Шахидехпур с соавторами в своей статье Сокращение расходов на энергоснабжение кампуса при помощи иерархического управления, журнал IEEE - Электрификация от 23 сентября 2013 г., стр. 40, описывают микросеть Иллинойсского Технологического Института, в которой посредством газовых турбин приводятся в действие электрогенераторы, чтобы компенсировать нарушения электроснабжения внешней подводящей сети. Для перекрывания краткосрочных нарушений электроснабжения без использования генераторов служат аккумуляторы. Дальнейшие аспекты - управление системой с учетом расходов на привлекаемую энергию, построение внутренней электросети с несколькими разделенными электрическими цепями, чтобы сокращать до минимума внутренние нарушения электроснабжения в зданиях, а также интеграция в локальную сеть возобновляемых источников энергии (солнечная энергия, энергия ветра).M. Shahidehpour et al., in their article Reducing Campus Energy Costs with Hierarchical Management, IEEE Magazine - Electrification September 23, 2013, p. compensate for power supply disturbances of the external supply network. Batteries are used to bridge short-term power outages without the use of generators. Further aspects are the management of the system taking into account the costs of attracted energy, the construction of an internal electrical network with several separated electrical circuits in order to minimize internal power supply disturbances in buildings, as well as the integration of renewable energy sources (solar energy, wind energy) into the local network.

Вообще, существует потребность в как можно более эффективных сетях энергоснабжения, для которых, кроме того, предпочтительно требуются как можно меньшие новые капиталовложения.In general, there is a need for as efficient power supply networks as possible, which furthermore preferably require as little new investment as possible.

Задача изобретенияThe task of the invention

Задача изобретения - предоставить такую систему энергоснабжения указанного в начале вида, которая не имеет вышеупомянутых и прочих недостатков. В частности, такая система энергоснабжения должна сделать возможным эффективное распределение энергии. Производительность сети, необходимой для распределения, должна определяться как можно меньшими параметрами. Кроме того, такая система должна быть надежной и стабильной, и невосприимчивой по отношению к пикам мощности. Другая задача изобретения - предоставить систему энергоснабжения, позволяющую эффективно использовать возобновляемые источники энергии, такие, как, например, энергию ветра и солнечную энергию, которые допускают управление их производственной мощностью только в очень ограниченных пределах, в первую очередь обусловленных метеорологическими параметрами.The object of the invention is to provide such an energy supply system of the type indicated at the beginning, which does not have the aforementioned and other disadvantages. In particular, such an energy supply system should enable efficient distribution of energy. The performance of the network required for distribution should be determined by as few parameters as possible. In addition, such a system must be reliable and stable, and immune to power peaks. Another object of the invention is to provide an energy supply system that makes it possible to efficiently use renewable energy sources such as wind and solar energy, which allow their production capacity to be controlled only within very limited limits, primarily due to meteorological parameters.

Эти и другие задачи решены системой согласно изобретению для энергоснабжения, структурой согласно изобретению для управления энергопотреблением и способом согласно изобретению, в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты исполнения даны в зависимых пунктах.These and other tasks are solved by the system according to the invention for energy supply, the structure according to the invention for energy management and the method according to the invention, in accordance with the independent claims. Further preferred embodiments are given in the dependent claims.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Первый из аспектов изобретения относится к предпочтительной системе энергоснабжения. Такая система энергоснабжения согласно изобретению включает в себя первую сеть энергоснабжения в формеThe first aspect of the invention relates to the preferred power supply system. Such a power supply system according to the invention includes a first power supply network in the form

- 2 041744 электросети для передачи электрической энергии и вторую сеть энергоснабжения с транспортной системой для текучих технологических материалов. Система энергоснабжения имеет по меньшей мере один блок выработки энергии, предоставляющий возможность производить из газообразного водорода и углеродосодержащих материалов текучие технологические материалы и подводить их ко второй сети энергоснабжения, и по меньшей мере одну локальную структуру для управления энергопотреблением, которая дает возможность преобразовывать текучие технологические материалы, взятые из второй сети энергоснабжения, в электрическую энергию и подводить ее в локальную электросеть. Вторая сеть энергоснабжения предпочтительно имеет транспортную систему для возврата содержащих двуокись углерода остаточных газов, которые получаются при энергетическом использовании текучих технологических материалов в одном или более потребителях энергии и/или структурах, управляющих энергопотреблением.- 2 041744 electrical networks for the transmission of electrical energy and a second power supply network with a transport system for flowing technological materials. The power supply system has at least one power generation unit, which makes it possible to produce fluid technological materials from hydrogen gas and carbon-containing materials and bring them to the second power supply network, and at least one local structure for energy management, which makes it possible to convert fluid technological materials, taken from the second power supply network, into electrical energy and bring it to the local power grid. The second power supply network preferably has a transport system for returning carbon dioxide-containing residual gases, which are obtained from the energy use of fluid process materials in one or more energy consumers and/or energy management structures.

Предпочтительный вариант исполнения системы энергоснабжения согласно изобретению включает в себя первую сеть энергоснабжения в форме электросети для передачи электрической энергии; вторую сеть энергоснабжения с транспортной системой для текучих технологических материалов; транспортную систему для возврата содержащих двуокись углерода остаточных газов, которые получаются при энергетическом использовании текучих технологических материалов в одном или более потребителях энергии; и по меньшей мере один блок выработки энергии, предоставляющий возможность производить из углеродосодержащих материалов текучие технологические материалы и подводить их ко второй сети энергоснабжения. Система энергоснабжения включает в себя, кроме того, по меньшей мере одну локальную структуру, управляющую энергопотреблением, для обеспечения локальной сети энергоснабжения, которая /структура/ позволяет преобразовывать текучие технологические материалы, полученные из второй сети энергоснабжения, в электрическую энергию и подводить ее в локальную электросеть. При этом по меньшей мере одна структура, управляющая энергопотреблением, включает в себя устройства для отбора электрического тока из вышестоящей электросети системы энергоснабжения, для его преобразования в электрический ток более низкого напряжения и для подачи этого электрического тока более низкого напряжения в электрическую цепь локальной сети энергоснабжения, а также устройства для получения текучих технологических материалов из транспортной системы для текучих технологических материалов системы энергоснабжения, для производства электрического тока из указанных текучих технологических материалов и для подачи указанного электрического тока в указанную электроцепь локальной сети энергоснабжения; и устройства для улавливания остаточных газов, получаемых при энергетическом использовании текучих технологических материалов в структуре, управляющей энергопотреблением, и для возврата этих остаточных газов в систему для транспортировки остаточного газа системы энергоснабжения. Кроме того, система энергоснабжения включает в себя блок управления системой энергоснабжения, который выполнен с возможностью сообщения посредством коммуникационной сети с указанным по меньшей мере одним блоком выработки энергии и по меньшей мере одной структурой, управляющей энергопотреблением, или с другим потребителем энергии системы энергоснабжения, и выполнен с возможностью управления работой различных узлов системы. Управляющее устройство по меньшей мере одной структуры, управляющей энергопотреблением, выполнено с возможностью сообщаться посредством коммуникационной сети с блоком управления системы энергоснабжения.A preferred embodiment of the power supply system according to the invention includes a first power supply network in the form of a power grid for transmitting electrical power; a second power supply network with a transport system for fluid technological materials; a transport system for returning carbon dioxide-containing residual gases, which are obtained from the energy use of fluid technological materials in one or more energy consumers; and at least one power generation unit capable of producing flowable process materials from carbonaceous materials and supplying them to the second power supply network. The power supply system further includes at least one local energy management structure for providing a local power supply network that /structure/ allows the fluid technological materials obtained from the second power supply network to be converted into electrical energy and supplied to the local power network . At the same time, at least one structure that manages energy consumption includes devices for extracting electric current from the higher power supply network of the power supply system, for converting it into an electric current of a lower voltage and for supplying this electric current of a lower voltage to the electric circuit of the local power supply network, as well as devices for obtaining fluid technological materials from the transport system for fluid technological materials of the energy supply system, for producing electric current from said fluid technological materials and for supplying said electric current to said electrical circuit of the local power supply network; and devices for capturing residual gases produced by the energy use of fluid process materials in the energy management structure and for returning these residual gases to the system for transporting residual gas of the power supply system. In addition, the power supply system includes a power supply system control unit, which is configured to communicate via a communication network with said at least one power generation unit and at least one power management structure, or with another energy consumer of the power supply system, and is configured with the ability to control the operation of various nodes of the system. The control device of at least one energy management structure is configured to communicate via a communication network with the control unit of the energy supply system.

В предпочтительном варианте исполнения такой системы энергоснабжения согласно изобретению блок управления системой энергоснабжения выполнен с возможностью управления количественным соотношением электрического тока, получаемого из электросети более высокого уровня и от текучих технологических материалов из транспортной системы для технологического материала, таким образом, чтобы достигать как можно меньшего размера второй сети энергоснабжения в отношении площади сечения линий и/или рабочего давления.In a preferred embodiment of such a power supply system according to the invention, the control unit of the power supply system is configured to control the amount of electric current obtained from the higher level power network and from the flowing process materials from the process material transport system, so as to achieve the smallest possible size of the second power supply network in relation to the cross-sectional area of the lines and / or operating pressure.

Альтернативно или дополнительно блок управления системой энергоснабжения выполнен с возможностью управления количественным соотношением электрического тока, получаемого из электросети более высокого уровня и от текучих технологических материалов из транспортной системы технологического материала, таким образом, чтобы достигать как можно более равномерного распределения нагрузки соответствующих сетей энергоснабжения во времени.Alternatively or additionally, the power supply system control unit is configured to control the proportion of electric current received from the higher-level power grid and from flowing process materials from the process material transport system, so as to achieve the most even distribution of the load of the respective power supply networks over time.

В следующем предпочтительном варианте исполнения обсуждаемых систем энергоснабжения согласно изобретению по меньшей мере один блок выработки энергии выполнен с возможностью изымать остаточный газ из транспортной системы остаточного газа и использовать его углеродосодержащие части для производства текучих технологических материалов.In a further preferred embodiment of the discussed power supply systems according to the invention, at least one power generation unit is configured to remove tail gas from the tail gas transport system and use its carbonaceous parts to produce fluid process materials.

Так как остаточный газ состоит, по существу, из двуокиси углерода, для компенсации баланса масс необходимы источники атомов водорода. Чем больше двуокиси углерода возвращается в производство технологического материала, тем большее количество водорода должно подводиться к системе. Атомы водорода могут предоставляться, например, в форме газообразного водорода, произведенного путем электролиза, или в виде природного газа с высоким содержанием газообразного водорода.Since the tail gas consists essentially of carbon dioxide, sources of hydrogen atoms are needed to compensate for the mass balance. The more carbon dioxide is returned to the production of process material, the more hydrogen must be supplied to the system. The hydrogen atoms may be provided, for example, in the form of hydrogen gas produced by electrolysis, or in the form of natural gas with a high content of hydrogen gas.

Такая система энергоснабжения согласно изобретению позволяет намного эффективнее планировать сети энергоснабжения, комбинируя в совместной системе два различных энергоносителя с дополняющими друг друга свойствами, а именно, с одной стороны, электрическую энергию, и, с другой стороны химическую энергию в форме текучих технологических материалов. Электрическая энергия можетSuch an energy supply system according to the invention allows much more efficient planning of energy supply networks by combining in a joint system two different energy carriers with complementary properties, namely, on the one hand, electrical energy, and, on the other hand, chemical energy in the form of fluid technological materials. Electrical energy can

- 3 041744 транспортироваться очень быстро на дальние расстояния, однако аккумулируется только с большими затратами. Текучие технологические материалы, со своей стороны, хранятся, т.е. накапливаются, сколько угодно долго. Однако их транспортировка вследствие большой массы более дорога и более медленна.- 3 041744 can be transported very quickly over long distances, but accumulates only at great expense. Fluid technological materials, for their part, are stored, i.e. accumulate for as long as you like. However, due to their large mass, their transportation is more expensive and slower.

Предпочтительно используются такие текучие технологические материалы, которые имеют как можно более высокую энергетическую плотность в расчете на единицу объема, причем для газообразных, т.е. сжимаемых, технологических материалов плотность, конечно, в определенной мере управляема. В нижеследующей таблице приведены значения энергетической плотности некоторых текучих технологических материалов._______________________________________________________________Preferably, such fluid technological materials are used which have the highest possible energy density per unit volume, and for gaseous, i. compressible, technological materials, the density, of course, is controlled to a certain extent. The following table lists the energy density values for some flowable process materials._______________________________________________________________

Текучий технологический материал Fluid technological material Энергетическая плотность (МДж/кг) Energy density (MJ/kg) Плотность * (кг/м³)Density * (kg/ ^m3 ) Энергетическая плотность (МДж/м³)Energy density (MJ/m ³ ) Метанол methanol 19,7 19.7 792 792 15 840 15 840 Высококалорийный природный газ High calorific natural gas 50 50 0,8 0.8 40 40 Низкокалорийный природный газ Low calorific natural gas 36 36 0,8 0.8 29 29 Водород Hydrogen 142 142 0,09 0.09 13 13 Дизельное топливо ** Diesel fuel ** 45,5 45.5 820 820 37 310 37 310 Бензин ** Gasoline ** 43 43 720 720 30 240 30 240

* плотность при нормальном давлении;* density at normal pressure;

* * как примеры углеводородных смесей.* * as examples of hydrocarbon mixtures.

Таким образом, углеводородные смеси типа дизельного топлива особенно хорошо подходят, например, в качестве текучего технологического материала, так как они, во-первых, имеют высокую энергетическую плотность и во-вторых предъявляют менее существенные требования к транспортировке, чем находящийся под высоким давлением природный газ.Thus, hydrocarbon mixtures such as diesel fuel are particularly well suited, for example, as a flowable process material, since they, firstly, have a high energy density and, secondly, have less significant transportation requirements than high-pressure natural gas. .

В качестве системы для транспортировки текучих технологических материалов возможно, например, использование системы трубопроводов, в которой текучий материал транспортируют непрерывно посредством насосов. Возможна также система транспортировки в виде отдельных грузов, например, посредством автомобилей-цистерн, или комбинация таких систем. Транспортная система, основанная на трубопроводах, предпочтительна для систем энергоснабжения со сравнительно компактным распределением, в то время как транспортировка посредством грузовиков может оказаться более благоприятной для больших расстояний и позволяет более гибко приспосабливать ее к системе энергоснабжения.As a system for transporting flowable process materials, it is possible, for example, to use a piping system in which the flowable material is transported continuously by means of pumps. It is also possible to transport the individual goods, for example by means of tank trucks, or a combination of such systems. A pipeline-based transport system is preferred for power supply systems with a relatively compact distribution, while truck-based transport may be more favorable for longer distances and allows more flexibility in adapting it to the power supply system.

Далее, система энергоснабжения согласно изобретению предпочтительно включает в себя установку для электролитического производства газообразного водорода, применяемую в производстве текучих технологических материалов. Особенно предпочтительно наличие такой установки в каждом блоке выработки энергии.Further, the power supply system according to the invention preferably includes a plant for the electrolytic production of hydrogen gas used in the production of fluid process materials. It is particularly advantageous to have such an installation in each power generation unit.

Применение электрической энергии для производства газообразного водорода позволяет гибко использовать электрическую энергию, получаемую нерегулярно или только временно, например, от удаленных ветряных электростанций либо от фотоэлектрических установок или солнечных тепловых электростанций, в тех случаях, когда другая электрическая энергия также поступает, и аккумулировать ее для позднейшего использования либо в химической форме, в виде сжатого водорода, либо в форме текучих технологических материалов, произведенных из газообразного водорода и углеродосодержащего исходного материала.The use of electrical energy for the production of hydrogen gas allows the flexibility to use electrical energy that is received irregularly or only temporarily, for example, from remote wind farms or from photovoltaic installations or solar thermal power plants, in cases where other electrical energy is also available, and accumulate it for later use either in chemical form, in the form of compressed hydrogen, or in the form of fluid process materials produced from hydrogen gas and carbonaceous source material.

Из WO 2011/061299 A1 Заявителя известен способ, посредством которого углеродосодержащие исходные материалы и, в некоторых случаях, водород в ходе термохимического процесса превращаются в углеродосодержащие технологические материалы в замкнутом циркуляционном контуре. Возможно использование тепловой энергии, получаемой при осуществлении способа, для производства тока основной нагрузки. На основе произведенных технологических материалов, в свою очередь, возможно гибко регулируемое производство тока для покрытия пиковых нагрузок. Из WO 2011/089200 A2 Заявителя известна система снабжения с двумя раздельными контурами трубопровода. Первый контур трубопровода снабжает различных потребителей энергии текучими технологическими материалами, произведенными, например, с помощью установок из WO 2011/061299 A1. При энергетическом использовании материалов получающийся остаточный газ, состоящий, по существу, из двуокиси углерода, через второй контур трубопровода возвращают к установке, чтобы снова замкнуть циркуляционный контур двуокиси углерода. При этом совокупность сведений, раскрытых в WO 201 1/061299 A1 и WO 2011/089200 A2, считается составной частью данного описания по ссылке.The Applicant's WO 2011/061299 A1 discloses a method by which carbonaceous raw materials and, in some cases, hydrogen are converted into carbonaceous process materials in a closed circulation circuit in a thermochemical process. It is possible to use the thermal energy obtained during the implementation of the method for the production of the main load current. On the basis of the produced technological materials, in turn, a flexibly adjustable current generation is possible to cover peak loads. From the Applicant's WO 2011/089200 A2 a supply system with two separate pipeline circuits is known. The first pipeline circuit supplies the various energy consumers with flowable process materials produced, for example, using plants from WO 2011/061299 A1. In the energy use of materials, the resulting tail gas, consisting essentially of carbon dioxide, is returned to the plant via a second piping circuit in order to close the carbon dioxide circulation circuit again. In this case, the totality of the information disclosed in WO 201 1/061299 A1 and WO 2011/089200 A2 is considered an integral part of this description by reference.

В другом предпочтительном варианте исполнения системы энергоснабжения согласно изобретению по меньшей мере один блок выработки энергии имеет установку для переработки, с первым подблоком для осуществления пиролиза углеродосодержащего материала с разложением на пиролизный кокс и пиролизный газ; со вторым подблоком для перевода пиролизного кокса в газообразное состояние и преобразования в синтез-газ и остаточные материалы; и с третьим подблоком для осуществления преобразования синтез-газа в текучие технологические материалы, при котором остается возвратный газ. Все три подблока герметично закрыты и образуют замкнутый циркуляционный контур. Трубопровод для транспортировки пиролизного газа герметично соединяет первый подблок со вторым подблоком и/или с тре- 4 041744 тьим подблоком. Трубопровод для транспортировки синтез-газа герметично соединяет второй подблок третьим подблоком и/или с первым подблоком. Трубопровод для транспортировки возвратного газа герметично соединяет третий подблок с первым подблоком и/или со вторым подблоком. Газообразный водород подводится по меньшей мере в один из трех подблоков. В особенно предпочтительном варианте третий подблок включает в себя ступень, представляющую собой реактор синтеза Фишера-Троппа и/или синтеза жидкого метанола.In another preferred embodiment of the power supply system according to the invention, at least one power generation unit has a processing plant, with a first sub-unit for pyrolyzing carbonaceous material into pyrolysis coke and pyrolysis gas; with a second sub-unit for converting pyrolysis coke into a gaseous state and converting it into synthesis gas and residual materials; and with a third sub-unit for converting synthesis gas into flowable technological materials, in which return gas remains. All three subblocks are hermetically sealed and form a closed circulation circuit. The pipeline for transporting pyrolysis gas hermetically connects the first sub-unit with the second sub-unit and/or with the third sub-unit. The pipeline for transporting synthesis gas hermetically connects the second sub-unit to the third sub-unit and/or to the first sub-unit. The pipeline for transportation of return gas tightly connects the third sub-unit with the first sub-unit and/or with the second sub-unit. Hydrogen gas is supplied to at least one of the three sub-units. In a particularly preferred embodiment, the third subunit includes a stage representing a Fischer-Tropp synthesis and/or liquid methanol synthesis reactor.

Кроме того, установка для переработки предпочтительно предназначена для подведения по меньшей мере в один из трех подблоков остаточного газа из второй сети энергоснабжения.In addition, the processing plant is preferably designed to supply at least one of the three sub-units with residual gas from the second power supply network.

Кроме того, возможно включение по меньшей мере в один блок выработки энергии, имеющийся в системе энергоснабжения согласно изобретению, установки для производства электрического тока. Эта установка может иметь паровую турбину, приводимую в движение технологическим паром, и/или газовую турбину, приводимую в движение текучими технологическими материалами, или комбинированную парогазовую турбину.In addition, it is possible to include in at least one power generation unit available in the power supply system according to the invention, installations for the production of electric current. This plant may have a steam turbine driven by process steam and/or a gas turbine driven by process fluids or a combined steam-gas turbine.

В таком варианте системы энергоснабжения согласно изобретению по меньшей мере один блок выработки энергии предпочтительно выполнен с возможностью подавать произведенный электрический ток в первую сеть энергоснабжения.In such an embodiment of the power supply system according to the invention, the at least one power generation unit is preferably configured to supply the generated electrical current to the first power supply network.

Особенно предпочтительный вариант исполнения системы энергоснабжения согласно изобретению включает в себя блок управления, который выполнен с возможностью сообщения посредством коммуникационной сети с указанным по меньшей мере одним блоком выработки энергии и по меньшей мере с одной структурой, управляющей энергопотреблением, или с одним из потребителей энергии системы энергоснабжения, и предназначен для управления эксплуатацией различных блоков.A particularly preferred embodiment of the power supply system according to the invention includes a control unit which is configured to communicate via a communication network with said at least one power generation unit and at least one energy management structure or with one of the energy consumers of the power supply system , and is designed to control the operation of various units.

Кроме того, возможно предназначение блока управления для сообщения посредством коммуникационной сети с блоками управления других систем энергоснабжения и/или с внешними электростанциями и/или с системами управления электросетями более высоких иерархических уровней.In addition, it is possible for the control unit to communicate via a communication network with control units of other energy supply systems and/or with external power plants and/or with power grid management systems of higher hierarchical levels.

Система энергоснабжения согласно изобретению, как описывается выше, предпочтительно имеет по меньшей мере одну структуру, управляющую энергопотреблением, для обеспечения локальной сети энергоснабжения. Эта структура, управляющая энергопотреблением, включает в себя устройства для отбора электрического тока из вышестоящей электросети системы энергоснабжения, для его преобразования в электрический ток более низкого напряжения и для подачи этого электрического тока низкого напряжения в электроцепь локальной сети энергоснабжения, а также устройства для отбора текучих технологических материалов из транспортной системы для текучих технологических материалов системы энергоснабжения, для производства электрического тока из указанных текучих технологических материалов и для подачи указанного электрического тока в указанную электроцепь локальной сети энергоснабжения. Далее, структура, управляющая энергопотреблением, включает в себя управляющее устройство, которое выполнено с возможностью сообщения посредством коммуникационной сети с блоком управления системы энергоснабжения.The power supply system according to the invention, as described above, preferably has at least one power management structure to provide a local power supply network. This energy management structure includes devices for extracting electrical current from the upstream power supply network of the power supply system, for converting it into electrical current of a lower voltage and for supplying this low voltage electrical current to the electrical circuit of the local power supply network, as well as devices for selecting fluid technological materials from the transport system for fluid technological materials of the power supply system, for the production of electric current from said fluid technological materials and for supplying said electric current to said electrical circuit of the local power supply network. Further, the power management structure includes a control device that is configured to communicate via a communication network with the power supply system control unit.

Это управляющее устройство по меньшей мере одной структуры, управляющей энергопотреблением, предпочтительно выполнено с возможностью сообщения посредством коммуникационной сети с локальными потребителями энергии и с локальными производителями энергии локальной сети энергоснабжения.This control device of at least one energy management structure is preferably configured to communicate via a communication network with local energy consumers and with local energy producers of the local power supply network.

Кроме того, по меньшей мере в одной структуре, управляющей энергопотреблением, возможно наличие устройства для улавливания остаточных газов, получаемых во время энергетического использования текучих технологических материалов в структуре, управляющей энергопотреблением, и для возврата этих остаточных газов в транспортную систему для остаточных газов системы энергоснабжения.In addition, at least one energy management structure may have a device for capturing residual gases produced during the energy use of fluid technological materials in the energy management structure, and for returning these residual gases to the transport system for residual gases of the power supply system.

В другом предпочтительном варианте исполнения по меньшей мере одна структура, управляющая энергопотреблением, относящаяся к устройству энергоснабжения согласно изобретению, имеет устройства для нагревания теплонесущих сред и/или для снижения температуры охлаждающих сред, причем необходимую для этого энергию получают из электросети системы энергоснабжения и/или путем энергетического использования текучих технологических материалов, получаемых из системы транспортировки технологических материалов в системе энергоснабжения, а также устройства для подачи нагретых теплонесущих сред и/или охлажденных охлаждающих сред в соответствующие системы переноса тепла или холода локальной сети энергоснабжения.In another preferred embodiment, at least one energy management structure related to the energy supply device according to the invention has devices for heating heat transfer media and/or for lowering the temperature of the cooling media, the energy required for this being obtained from the mains of the power supply system and/or energy use of fluid technological materials obtained from the system for transporting technological materials in the power supply system, as well as devices for supplying heated heat-carrying media and / or cooled cooling media to the corresponding heat or cold transfer systems of the local power supply network.

Под понятием теплонесущая среда подразумеваются, в частности, пригодные для этого текучие теплоносители, в частности вода, но также и, например, масло, пар или инертный газ. Под понятием охлаждающая среда, в свою очередь, также подразумеваются текучие теплоносители, в частности вода, но также и масло или инертный газ.The term heat transfer medium includes in particular suitable heat transfer fluids, in particular water, but also, for example, oil, steam or an inert gas. The term coolant, in turn, also refers to heat transfer fluids, in particular water, but also oil or an inert gas.

Блок управления системой энергоснабжения согласно изобретению особенно предпочтительно предназначен для управления по меньшей мере одним блоком выработки энергии и по меньшей мере одной структурой, управляющей энергопотреблением, и их согласования друг с другом таким образом, что максимальные количества, транспортируемые по обеим сетям энергоснабжения, меньше, чем без такого управления.The power supply system control unit according to the invention is particularly preferably designed to control at least one power generation unit and at least one power management structure and harmonize them with each other in such a way that the maximum quantities transported over both power supply networks are less than without such control.

Второй аспект изобретения относится к предпочтительному виду структуры, управляющей энергоThe second aspect of the invention relates to the preferred type of energy management structure.

- 5 041744 потреблением, для обеспечения локальной сети энергоснабжения. Такая структура согласно изобретению, управляющая энергопотреблением для обеспечения локальной сети энергоснабжения, включает в себя устройства для отвода электрического тока из вышестоящей электросети системы энергоснабжения, для его преобразования в электрический ток более низкого напряжения и для подачи этого электрического тока низкого напряжения в электрическую цепь локальной сети энергоснабжения. Кроме того, она включает в себя устройства для отбора текучих технологических материалов из транспортной системы для текучих технологических материалов системы энергоснабжения, для производства электрического тока из указанных текучих технологических материалов и для подачи указанного электрического тока в указанную электроцепь локальной сети энергоснабжения. Управляющее устройство структуры, управляющей энергопотреблением, выполнено с возможностью сообщения с блоком управления системы энергоснабжения посредством коммуникационной сети.- 5 041744 consumption, to provide a local power supply network. Such an energy management structure according to the invention for providing a local power supply network includes devices for diverting electric current from the upstream power supply network of the power supply system, for converting it into electric current of a lower voltage and for supplying this low voltage electric current to the electric circuit of the local power supply network . In addition, it includes devices for selecting fluid technological materials from the transport system for fluid technological materials of the energy supply system, for producing electric current from said fluid technological materials and for supplying said electric current to the indicated electrical circuit of the local power supply network. The control device of the energy management structure is configured to communicate with the control unit of the energy supply system via a communication network.

Другой предпочтительный вариант исполнения такой структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением для обеспечения локальной сети энергоснабжения, включает в себя устройства для отбора электрического тока из вышестоящей электросети системы энергоснабжения, для его преобразования в электрический ток более низкого напряжения и для подачи этого электрического тока низкого напряжения в электроцепь локальной сети энергоснабжения. Кроме того, она включает в себя устройства для отбора текучих технологических материалов из транспортной системы для текучих технологических материалов системы энергоснабжения, для производства электрического тока из указанных текучих технологических материалов и для подачи указанного электрического тока в указанную электроцепь локальной сети энергоснабжения. Управляющее устройство структуры, управляющей энергопотреблением, выполнено с возможностью сообщения посредством коммуникационной сети с блоком управления системы энергоснабжения и для управления количественным соотношением электрического тока, получаемого из вышестоящей электросети и от текучих технологических материалов из системы транспортировки технологических материалов, таким образом, что достигается максимально равномерная по времени нагрузка на соответствующие сети электроснабжения, и/или что достигается минимальный размер второй сети энергоснабжения в отношении сечения трубопроводов и/или рабочего давления.Another preferred embodiment of such an energy management structure according to the invention for providing a local power supply network includes devices for taking electric current from the upstream power supply network of the power supply system, for converting it into electric current of a lower voltage and for supplying this low voltage electric current to the electric circuit local power supply network. In addition, it includes devices for selecting fluid technological materials from the transport system for fluid technological materials of the energy supply system, for producing electric current from said fluid technological materials and for supplying said electric current to the indicated electrical circuit of the local power supply network. The control device of the energy management structure is configured to communicate via a communication network with the control unit of the power supply system and to control the quantitative ratio of the electric current received from the upstream power network and from the flowing process materials from the process materials transport system, in such a way that the most uniform time load on the respective power supply networks, and/or that the minimum size of the second power supply network is reached in terms of pipe cross-section and/or operating pressure.

В особенно предпочтительном случае управляющее устройство выполнено с возможностью сообщаться посредством коммуникационной сети с локальными потребителями энергии и локальными производителями энергии локальной сети энергоснабжения.In a particularly preferred case, the control device is configured to communicate via a communication network with local energy consumers and local energy producers of the local power supply network.

Особенно предпочтительно предназначение управляющего устройства для того, чтобы управлять структурой, управляющей энергопотреблением, таким образом, что она покрывает за счет отбора из электросети более высокого уровня, по существу, только основную нагрузку в потребности локальной сети энергоснабжения в электрическом токе, в то время как пиковая нагрузка в потребности локальной сети энергоснабжения в электрическом токе покрывается за счет энергетического использования текучих технологических материалов.Particularly preferably, the purpose of the control device is to control the power management structure in such a way that it covers essentially only the main load in the demand of the local power supply network in electric current, while the peak the load in the needs of the local power supply network in electric current is covered by the energy use of fluid technological materials.

Кроме того, возможно предназначение управляющего устройства для того, чтобы управлять структурой, управляющей энергопотреблением, таким образом, что отбираемое количество текучих технологических материалов из системы транспортировки технологического материала, по существу, постоянно во времени.Furthermore, it is possible for the controller to control the power management structure such that the amount of fluid process materials withdrawn from the process material transport system is substantially constant over time.

В другом предпочтительном варианте исполнения структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, предусмотрены устройства для улавливания остаточных газов, получаемых во время энергетического использования текучих технологических материалов в структуре, управляющей энергопотреблением, и для возврата этих остаточных газов в систему транспортировки остаточного газа системы энергоснабжения.In another preferred embodiment of the energy management structure according to the invention, devices are provided for capturing residual gases produced during the energy use of fluid process materials in the energy management structure and for returning these residual gases to the residual gas transport system of the energy supply system.

Еще в одном предпочтительном варианте структура согласно изобретению, управляющая энергопотреблением, включает в себя устройства для нагревания теплонесущих сред и/или для снижения температуры охлаждающих сред, причем необходимую для этого энергию получают из электросети системы энергоснабжения и/или путем энергетического использования текучих технологических материалов, получаемых из системы транспортировки технологических материалов в системе энергоснабжения. Кроме того, предусмотрены устройства для подачи нагретых теплонесущих сред и/или охлажденных охлаждающих сред в соответствующие системы переноса тепла или холода локальной сети энергоснабжения.In yet another preferred embodiment, the energy management structure according to the invention includes devices for heating the heat-carrying media and/or for lowering the temperature of the cooling media, the energy required for this being obtained from the power supply network of the power supply system and/or through the energy use of fluid technological materials obtained from the system of transportation of technological materials in the power supply system. In addition, devices are provided for supplying heated heat-carrying media and/or cooled cooling media to the respective heat or cold transfer systems of the local power supply network.

Следующий предпочтительный вариант осуществления структуры, управляющей энергопотреблением, для обеспечения локальной сети энергоснабжения, включает в себя устройства для отбора электрического тока из вышестоящей электросети системы энергоснабжения, для его преобразования в электрический ток более низкого напряжения и для подачи этого электрического тока низкого напряжения в электроцепь локальной сети энергоснабжения, и устройства для отбора текучих технологических материалов из системы для транспортировки текучих технологических материалов системы энергоснабжения, с целью производства электрического тока из указанных текучих технологических материалов и подачи указанного электрического тока в указанную электроцепь локальной сети энергоснабжения. Управляющее устройство выполнено с возможностью сообщаться посредством коммуникационной сети с блоком управления системы энергоснабжения. Структура, управляющая энергопотреблением, включает в себя, кроме того, устройства для улавливания остаточных газов, получаемых во время энергетиче- 6 041744 ского использования текучих технологических материалов в структуре, управляющей энергопотреблением, и для возврата этих остаточных газов в систему транспортировки остаточного газа системы энергоснабжения.A further preferred embodiment of a power management structure for providing a local power grid includes devices for taking electrical current from the upstream power grid of the power supply system, for converting it into a lower voltage electrical current, and for supplying this low voltage electrical current to the electrical circuit of the local network power supply, and a device for selecting fluid technological materials from the system for transporting fluid technological materials of the energy supply system, in order to produce electric current from said fluid technological materials and supply said electric current to the specified electrical circuit of the local power supply network. The control device is configured to communicate via a communication network with the control unit of the power supply system. The energy management structure further includes devices for capturing residual gases produced during the energy use of fluid process materials in the energy management structure and for returning these residual gases to the residual gas transport system of the power supply system.

При такой структуре, управляющей энергопотреблением, особенно предпочтительно предназначение управляющего устройства для попеременного отбора текучих технологических материалов из транспортной системы для текучих технологических материалов, выполненной как совместная трубопроводная система для текучих технологических материалов и остаточных газов системы энергоснабжения, и подвода остаточных газов в эту совместную трубопроводную систему.With such an energy management structure, it is particularly advantageous to provide a control device for alternately withdrawing fluid process materials from a fluid process material transport system configured as a joint piping system for fluid process materials and residual gases of an energy supply system, and supplying residual gases to this joint piping system. .

Третий аспект изобретения относится к предпочтительному способу обеспечения электрической энергией одной или более локальных систем энергоснабжения. В способе согласно изобретению для обеспечения электрической энергией одной или более локальных систем энергоснабжения электроэнергию отбирают из электросети более высокого уровня и подводят к первой сети энергоснабжения; посредством по меньшей мере одного блока выработки энергии производят текучие технологические материалы, при необходимости подвергают их промежуточному хранению и подводят ко второй сети энергоснабжения, причем энергию, необходимую для производства текучих технологических материалов, берут из электросети более высокого уровня и, при необходимости, дополнительно из высокоэнергетических углеродосодержащих исходных материалов; посредством по меньшей мере одной структуры, управляющей энергопотреблением, отбирают электрическую энергию из первой сети энергоснабжения и подводят в локальную электросеть; посредством по меньшей мере одним структуры, управляющей энергопотреблением, энергию в форме текучих технологических материалов отбирают из второй сети энергоснабжения, при необходимости подвергают промежуточному хранению, и путем энергетического использования текучих технологических материалов производят электрическую энергию для локальной системы энергоснабжения и подают в локальную электросеть; и посредством по меньшей мере одной структуры, управляющей энергопотреблением, управляют производством текучих технологических материалов по меньшей мере в одном блоке выработки энергии, а также получением обоих различных видов энергии, в форме электрической энергии и в форме текучих технологических материалов, согласуя их друг с другом таким образом, что максимальные количества, транспортируемые в обеих сетях энергоснабжения, меньше, чем без такого управления.A third aspect of the invention relates to a preferred method for providing electrical energy to one or more local power supply systems. In the method according to the invention, for providing electrical energy to one or more local power supply systems, electrical power is taken from a higher-level electrical network and brought to the first power supply network; Fluid process materials are produced by means of at least one power generation unit, if necessary, they are subjected to intermediate storage and brought to the second power supply network, and the energy necessary for the production of fluid process materials is taken from the power grid of a higher level and, if necessary, additionally from high-energy carbonaceous starting materials; by means of at least one power management structure, electrical energy is taken from the first power supply network and fed into the local power grid; by at least one energy management structure, energy in the form of fluid process materials is taken from the second power supply network, if necessary, subjected to intermediate storage, and by energy use of the fluid process materials, electrical energy is produced for the local power supply system and fed into the local power grid; and by means of at least one energy management structure, the production of fluid process materials in at least one power generation unit is controlled, as well as the receipt of both different types of energy, in the form of electrical energy and in the form of fluid process materials, coordinating them with each other such in such a way that the maximum quantities transported in both power supply networks are less than without such control.

Еще в одном варианте исполнения структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, она выполнена с возможностью обмениваться энергоносителями с другими структурами согласно изобретению, управляющими энергопотреблением, посредством первой сети энергоснабжения и/или второй сети энергоснабжения, причем для этого участвующие в обмене структуры, управляющие энергопотреблением, обмениваются информацией друг с другом.In yet another embodiment of the energy management structure according to the invention, it is configured to exchange energy carriers with other energy management structures according to the invention via a first power supply network and/or a second power supply network, wherein the participating power management structures exchange information with each other.

Так, например, две структуры согласно изобретению, управляющие энергопотреблением, соединенные сетями энергоснабжения, могут договариваться об обмене электрической энергией, при котором первая структура, управляющая энергопотреблением, производит электрический ток из текучих технологических материалов, получаемых ею из второй сети энергоснабжения или ее накопителей, и передает его во вторую сеть энергоснабжения, где он потребляется. Преимущество такого варианта исполнения состоит, например, в том, что таким образом производительность второй структуры, управляющей энергопотреблением, по электроэнергии фактически повышается, когда первая структура, управляющая энергопотреблением, не нуждается в этой производительности.Thus, for example, two energy management structures according to the invention, connected by power supply networks, can agree on an exchange of electrical energy, in which the first energy management structure produces an electric current from fluid technological materials received by it from the second energy supply network or its storage devices, and transfers it to the second power supply network, where it is consumed. The advantage of such an embodiment is, for example, that in this way the power performance of the second power management structure is actually increased when the first power management structure does not need this performance.

Альтернативно или дополнительно структуры согласно изобретению, управляющие энергопотреблением, могут обмениваться также энергией в форме технологических материалов, т.е. первая структура, управляющая энергопотреблением, посредством транспортной системы второй сети энергоснабжения переводит текучие технологические материалы из своих накопителей во вторую структуру, управляющую энергопотреблением, которая аккумулирует эти технологические материалы в своих накопите и/или использует их для получения энергии. Преимущество такого варианта исполнения состоит, например, в том, что имеется возможность фактически повышать таким образом емкость накопителей второй структуры, управляющей энергопотреблением, используя для нее накопители первой структуры, управляющей энергопотреблением. Другое преимущество - это гибкое распределение энергии в сохраняемой форме, а именно в форме текучих технологических материалов, по различным структурам, управляющим энергопотреблением, так что система имеет возможность быстро реагировать на изменяющиеся потребительские запросы, без необходимости иметь в первой и/или во второй сети энергоснабжения, а также во внешних блоках выработки энергии, производственные мощности, значительно превышающие средний необходимый уровень.Alternatively or additionally, energy management structures according to the invention can also exchange energy in the form of process materials, i.e. the first energy management structure, through the transport system of the second power supply network, transfers fluid technological materials from its storages to the second energy management structure, which accumulates these technological materials in its storages and/or uses them to generate energy. The advantage of such an embodiment is, for example, that it is possible to actually increase the capacity of the storages of the second energy management structure in this way by using the storages of the first energy management structure. Another advantage is the flexible distribution of energy in a storable form, namely in the form of flowable technological materials, to various structures that manage energy consumption, so that the system is able to quickly respond to changing consumer demands, without the need to have in the first and/or in the second power supply network , as well as in external power generation units, production capacities that are significantly higher than the average required level.

Альтернативно или дополнительно для структур согласно изобретению, управляющих энергопотреблением, имеется также возможность обмениваться получаемыми остаточными газами посредством системы транспортировки остаточного газа системы энергоснабжения, т.е. первая структура, управляющая энергопотреблением, посредством транспортной системы остаточного газа переводит остаточные газы из своих накопителей во вторую структуру, управляющую энергопотреблением, которая аккумулирует эти остаточные газы в своих накопителях для последующей рециркуляции. Преимущество такого варианта исполнения состоит, например, в том, что имеется возможность повышать таким образом фак- 7 041744 тическую емкость накопителей остаточного газа первой структуры, управляющей энергопотреблением, за счет использования для нее накопителей остаточного газа второй структуры, управляющей энергопотреблением.Alternatively or in addition to the energy management structures according to the invention, it is also possible to exchange the produced tail gases via the tail gas transport system of the energy supply system, i.e. the first energy management structure, by means of a tail gas transport system, transfers the tail gases from its storage tanks to the second energy management structure, which accumulates these tail gases in its storage tanks for subsequent recycling. The advantage of such an embodiment is, for example, that it is possible to increase the actual capacity of the residual gas accumulators of the first energy management structure in this way by using the residual gas accumulators of the second energy management structure.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Для лучшего понимания данного изобретения ниже делается отсылка к чертежам. На них показаны только варианты осуществления предмета изобретения, и они не рассчитаны на то, чтобы ограничивать изобретение раскрытыми здесь признаками.For a better understanding of the present invention, reference is made to the drawings below. They only show embodiments of the subject matter of the invention and are not intended to limit the invention to the features disclosed herein.

На фиг. 1 схематично показана возможная форма осуществления системы энергоснабжения согласно изобретению, во взаимодействии с вышестоящей сетью энергоснабжения и с локальной сетью энергоснабжения.In FIG. 1 schematically shows a possible embodiment of a power supply system according to the invention, in cooperation with an upstream power supply network and with a local power supply network.

На фиг. 1a схематично показана возможная форма осуществления совместной системы для транспортировки жидких технологических материалов и остаточных газов.In FIG. 1a schematically shows a possible embodiment of a joint system for transporting liquid process materials and residual gases.

На фиг. 1b схематично показана возможная форма осуществления подающего устройства системы транспортировки с фигуры 1a.In FIG. 1b schematically shows a possible embodiment of the feeder of the transport system of figure 1a.

На фиг. 2 схематично показана возможная форма осуществления блока выработки энергии для использования в такой системе энергоснабжения, как показанная на фиг. 1.In FIG. 2 schematically shows a possible embodiment of a power generation unit for use in a power supply system such as that shown in FIG. 1.

На фиг. 3 схематично показана еще одна возможная форма осуществления блока выработки энергии для использования в такой системе энергоснабжения, как показанная на фиг. 1.In FIG. 3 schematically shows another possible embodiment of a power generation unit for use in a power supply system such as that shown in FIG. 1.

На фиг. 4 схематично показана возможная форма осуществления структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, во взаимодействии с системой энергоснабжения согласно изобретению и с локальной сетью энергоснабжения.In FIG. 4 schematically shows a possible embodiment of an energy management structure according to the invention in cooperation with an energy supply system according to the invention and with a local power supply network.

На фиг. 5 схематично показана еще одна возможная форма осуществления структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, для обеспечения локальной сети энергоснабжения, с электросетью и сетью централизованного теплоснабжения.In FIG. 5 schematically shows another possible embodiment of an energy management structure according to the invention for providing a local power supply network, with an electricity network and a district heating network.

На фиг. 6 схематично показана еще одна возможная форма осуществления структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, аналогично фиг. 5, со средствами для улавливания остаточных газов после энергетического использования текучих технологических материалов и их возврата во вторую сеть энергоснабжения системы энергоснабжения согласно изобретению.In FIG. 6 schematically shows another possible embodiment of an energy management structure according to the invention, similar to FIG. 5 with means for capturing residual gases after energy use of the flowable process materials and returning them to the second power supply network of the power supply system according to the invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Примерная форма варианта осуществления системы 2 энергоснабжения согласно изобретению схематично показана на фиг. 1. Первая сеть 4 энергоснабжения включает в себя электросеть 36 для распределения электрической энергии в пределах системы энергоснабжения. Эта электросеть 4 может быть выполнена, например, как региональная сеть среднего напряжения. Вторая сеть 6 энергоснабжения включает в себя транспортную систему 60 для транспортировки текучих, т.е. жидких или газообразных, технологических материалов в качестве второго вида энергии. В показанном примере транспортная система 60 выполнена как кольцеобразная трубопроводная система, однако она может быть топологически оформлена также иначе, например, в виде разветвленной трубопроводной сети.An exemplary form of an embodiment of a power supply system 2 according to the invention is shown schematically in FIG. 1. The first power supply network 4 includes an electrical network 36 for distributing electrical energy within the power supply system. This electrical network 4 can be implemented, for example, as a regional medium voltage network. The second power supply network 6 includes a transport system 60 for transporting fluids, i.e. liquid or gaseous, technological materials as the second type of energy. In the example shown, the transport system 60 is designed as an annular pipeline system, however, it can also be topologically designed in other ways, for example, in the form of an extensive pipeline network.

Блок 8 выработки энергии, который еще более точно представлен на фиг. 2 и 3, производит текучие технологические материалы и подает их в транспортную систему 60. Несколько типичных потребителей 11 энергии, так же, как и несколько структур 10 согласно изобретению, управляющих энергопотреблением, получают энергию от обеих сетей 4, 5 энергоснабжения для обеспечения энергией локальных систем 32 энергоснабжения. Возможные варианты исполнения структур 10 согласно изобретению, управляющих энергопотреблением, обсуждаются в описании фиг. 4, 5 и 6. Частью сети 4 могут быть также малые электростанции 13, например небольшие ветряные электростанции и гидроэлектростанции.The power generation unit 8, which is even more accurately represented in FIG. 2 and 3, produces flowable process materials and supplies them to the transport system 60. Several typical energy consumers 11, as well as several energy management structures 10 according to the invention, receive energy from both energy supply networks 4, 5 to provide energy to local systems 32 power supply. Possible embodiments of power management structures 10 according to the invention are discussed in the description of FIG. 4, 5 and 6. Small power plants 13, such as small wind farms and hydroelectric power plants, can also be part of the network 4.

Система 2 энергоснабжения, точнее электросеть 4, 36 системы энергоснабжения, подключена посредством трансформаторной подстанции к электросети 34 более высокого иерархического уровня, в данном случае, например, к межрегиональной высоковольтной сети 34, от которой она получает электрическую энергию. К электросети 34 более высокого уровня могут быть подключены другие региональные электросети 36' и другие системы 2' энергоснабжения согласно изобретению, как здесь показано. В высоковольтную сеть 34 поставляют электроэнергию различные электростанции 14, 15, например фотоэлектрические или солнечные тепловые электроцентрали 14' и ветряные электростанции 14.The power supply system 2, more precisely the power grid 4, 36 of the power supply system, is connected via a transformer substation to the power grid 34 of a higher hierarchical level, in this case, for example, to the inter-regional high-voltage network 34, from which it receives electrical energy. Other regional power grids 36' and other power supply systems 2' according to the invention may be connected to the higher level power grid 34, as shown here. The high voltage network 34 is supplied with electricity by various power plants 14, 15, such as photovoltaic or solar thermal power plants 14' and wind farms 14.

Блок 9 управления системы 2 энергоснабжения согласно изобретению соединен посредством обычной коммуникационной сети 16, не специфицируемой более точно, например, сети Интернет, сети радиотелекоммуникации, или проводной коммуникационной сети, специально выстроенной для этой цели, соединен с блоками 8 выработки энергии, со структурами 10 согласно изобретению, управляющими энергопотреблением, и с другими типичными потребителями 11 энергии и производителями 13 энергии, и он имеет возможность обмениваться с ними данными и управляющими командами. Блок 9 управления в показанном примере может сообщаться также с внешними установками, например, такими, как электростанция 14' или как соответствующие управляющие элементы сети 34 более высокого уровня.The control unit 9 of the power supply system 2 according to the invention is connected via a conventional communication network 16, not specified more precisely, for example, the Internet, a radio telecommunication network, or a wired communication network specially built for this purpose, connected to the power generation units 8, with structures 10 according to invention, energy managers, and other typical energy consumers 11 and energy producers 13, and he is able to exchange data and control commands with them. The control unit 9 in the example shown can also communicate with external installations, such as, for example, a power plant 14' or as appropriate control elements of a higher level network 34 .

Цель устройства 9 управления системы 2 энергоснабжения согласно изобретению - осуществлять эффективное снабжение различных узлов 10, 11, потребляющих энергию, текучими технологическими материалами таким образом, чтобы минимизировать параметры системы транспортировки технологиче- 8 041744 ского материала второй сети 6 энергоснабжения, как в отношении сечения трубопроводов, так и в отношении рабочего давления.The purpose of the control device 9 of the power supply system 2 according to the invention is to efficiently supply the various energy-consuming units 10, 11 with flowing process materials in such a way as to minimize the parameters of the process material transport system of the second power supply network 6, both in terms of the cross section of pipelines, as well as working pressure.

Снабжение отдельных структур, управляющих энергопотреблением, предпочтительно производится в иерархическом порядке. Возвратом остаточных газов 58 в систему трубопроводов 62, при наличии, также управляют дифференцированно. Таким образом, вместо отбора энергии из второй сети 6 энергоснабжения и закачивания в нее остаточных газов отдельно каждым потребителем энергии в любом количестве по мере надобности, получение происходит координировано, так что появляются существенно меньшие пиковые объемы. Различные узлы, потребляющие энергию, аккумулируют текучие технологические материалы и остаточные газы в баках или аккумуляторах давления до тех пор, пока технологические материалы не будут переработаны или остаточные газы не будут востребованы к возврату. Централизованное управление снабжением позволяет наряду с минимализацией параметров сети снабжения минимализировать также размеры этих накопителей, по сравнению с другим возможным решением, с очень крупными накопителями и без центрального управления.The supply of the individual energy management structures is preferably carried out in a hierarchical order. The return of residual gases 58 to the piping system 62, if any, is also differentially controlled. Thus, instead of taking energy from the second power supply network 6 and pumping into it the residual gases separately by each energy consumer in any amount as needed, the production takes place in a coordinated manner, so that significantly lower peak volumes appear. The various power consuming units store flowable process materials and residual gases in pressure tanks or accumulators until the process materials are processed or the residual gases are claimed for return. Centralized supply management allows, in addition to minimizing the parameters of the supply network, also to minimize the size of these stores, in comparison with another possible solution, with very large stores and without central control.

В другом предпочтительном варианте возможно выполнение второй сети 6 энергоснабжения таким образом, что и жидкие технологические материалы, и остаточные газы транспортируются посредством одной общей системы трубопроводов. С этой целью обе эти различные среды транспортируются в форме импульсной последовательности, т.е. в каждый определенный момент транспортируют только одну из сред, причем выбор между различными средами производят по мере надобности. Так, например, во время первого импульса подачи через трубопроводную систему качают насосом жидкий технологический материал из блока выработки энергии к одной или нескольким системам, управляющим энергопотреблением, или к другим потребителям энергии, принимающим производственный материал и промежуточного накопителям. Во время второго импульса подачи через ту же трубопроводную систему качают насосом в противоположном направлении сжатую смесь остаточных газов от систем, управляющих энергопотреблением, или от других потребителей энергии к блоку выработки энергии.In another preferred embodiment, it is possible to implement the second power supply network 6 in such a way that both liquid process materials and residual gases are transported through one common piping system. To this end, both of these different media are transported in the form of a pulse train, i.e. only one of the media is transported at any given moment, and the choice between different media is made as needed. For example, during the first supply pulse, liquid process material is pumped through the piping system from the power generation unit to one or more energy management systems or other energy consumers receiving production material and intermediate stores. During the second delivery pulse, the compressed residual gas mixture from the energy management systems or other power consumers is pumped in the opposite direction through the same piping system to the power generation unit.

Регулирование импульсных последовательностей может управляться в зависимости от потребности или производиться в соответствии с заданным периодичным образцом.The regulation of the pulse sequences can be controlled depending on the need or be carried out in accordance with a predetermined periodic pattern.

Для такого предпочтительного решения требуется только одна система трубопроводов, и поэтому оно более экономично и в осуществлении, и в техническом обслуживании. Обе среды (жидкие технологические материалы и смесь остаточных газов) без проблем подвергаются разделению благодаря различию их физико-химических свойств (жидкая или газообразная форма, сильно отличающиеся значения давления паров). В жидком технологическом материале практически не содержатся остатки газообразной среды - остаточного газа. Долю парообразного технологического материала в остаточном газе можно отделить от него и вновь выделить путем конденсации. Кроме того, парциальное давление паров технологического материала в остаточном газе неизменно при постоянной температуре, так что имеется возможность минимизировать их относительную долю, создавая высокое рабочее давление. Однако такие доли технологического материала можно и оставлять в смеси остаточных газов, так как при переработке остаточных газов они также автоматически перерабатываются и снова поступают в систему в качестве технологических материалов.This preferred solution requires only one piping system and is therefore more economical in both implementation and maintenance. Both media (liquid process materials and mixture of residual gases) can be separated without problems due to their different physico-chemical properties (liquid or gaseous form, very different vapor pressures). The liquid technological material practically does not contain the remains of a gaseous medium - residual gas. The proportion of vaporous process material in the residual gas can be separated from it and recovered again by condensation. In addition, the partial vapor pressure of the process material in the residual gas is unchanged at a constant temperature, so that it is possible to minimize their relative proportion by creating a high operating pressure. However, such proportions of process material can also be left in the mixture of residual gases, since during the processing of residual gases they are also automatically processed and re-enter the system as process materials.

Совместная трубопроводная система подходит прежде всего для меньших по размеру систем энергоснабжения, так как в противном случае фаза смены между различными средами продолжается слишком долго из-за большего объема трубопроводов. Причина заключается в том, что при замене одной среды на другую каждый раз приходится опорожнять систему трубопроводов, удаляя предыдущую среду, и заполнять ее другой средой, прежде чем эффективно производить транспортировку. В качестве альтернативы можно также выбирать большую длительность импульсов подачи, чтобы фазы смены сред, без подачи, требовались менее часто.The joint piping system is particularly suitable for smaller power supply systems, since otherwise the changeover phase between the different media takes too long due to the larger piping volume. The reason is that when changing from one medium to another, the piping system must be emptied each time, removing the previous medium, and filling it with another medium, before being transported efficiently. As an alternative, it is also possible to select a longer duration of the feed pulses, so that the medium change phases, without feed, are required less frequently.

В альтернативном варианте возможна также одновременная транспортировка через совместную трубопроводную систему 6, 60, 62 жидких технологических материалов 56 и смеси 58 остаточных газов, причем в таком случае транспортировка происходит по отдельным участкам, между узлами подачи 100. Такая система схематично представлена на фиг. 1a. Каждый из различных элементов 8, 10, 11, 13, которые подводят в совместную транспортную систему 60, 62 или отводят из нее технологические материалы 56, а также подводят в совместную транспортную систему 60, 62 или отводят из нее остаточные газы 58, соединен с совместной транспортной системой посредством узла 100 подачи. Возможно также присоединение более узлов к одному общему узлу 100 подачи, как представлено, например, на фиг. 1a внизу, где две структуры 10, управляющих энергопотреблением, оперативно соединены с узлом 100 подачи.Alternatively, it is also possible to simultaneously transport liquid technological materials 56 and a mixture of residual gases 58 through a joint pipeline system 6, 60, 62, and in this case the transportation takes place in separate sections, between the supply units 100. Such a system is schematically represented in FIG. 1a. Each of the various elements 8, 10, 11, 13, which are supplied to or removed from the joint transport system 60, 62 technological materials 56, and also supplied to the joint transport system 60, 62 or removed residual gases 58 from it, is connected to a joint transport system through the node 100 supply. It is also possible to connect more nodes to one common supply node 100, as shown, for example, in FIG. 1a at the bottom, where two power management structures 10 are operatively connected to the supply unit 100.

Каждый из двух узлов 100 подачи соединен соответствующим участком провода транспорта, причем транспортировка технологических материалов и/или остаточных газов происходит однонаправленно. При этом представленную кольцеобразную конфигурацию провода нужно понимать только как пример. Точно так же возможны звезднообразные сетевые топологии, или конфигурации сети. Соответственно, узлы 100 подачи могут быть соединены и только с одним участком провода, или с тремя или большим количеством участков.Each of the two feed units 100 is connected by a corresponding section of the transport wire, and the transport of process materials and/or residual gases occurs unidirectionally. The illustrated annular wire configuration is to be understood as an example only. Likewise, star network topologies, or network configurations, are possible. Accordingly, the feed units 100 can be connected to only one section of the wire, or to three or more sections.

Предпочтительный вариант исполнения узла 100 подачи схематично представлен на фиг. 1b. Узел подачи соединен с концами двух участков трубопровода транспортной системы 6, 60, 62. Любая смесьThe preferred embodiment of the supply unit 100 is schematically represented in FIG. 1b. The supply unit is connected to the ends of two pipeline sections of the transport system 6, 60, 62. Any mixture

- 9 041744 остаточных газов 58 и жидкого технологического материала 56, которую транспортируют по участкам провода, попадает через соответствующие переходные устройства, например соответствующие клапанные устройства в разделительный модуль 104, в котором остаточные газы 58 и технологические материалы 56 физически отделяются друг от друга и аккумулируются в соответствующих промежуточных накопителях 106, 108. Структура 10, управляющая энергопотреблением, изымает остаточные газы и технологические материалы из этих промежуточных накопителей, или передает остаточные газы и технологические материалы назад в эти промежуточные баки.- 9 041744 residual gases 58 and liquid process material 56, which is transported along sections of the wire, enters through appropriate transition devices, for example, appropriate valve devices, into a separating module 104, in which residual gases 58 and process materials 56 are physically separated from each other and accumulated in respective intermediate storage tanks 106, 108. The energy management structure 10 removes residual gases and process materials from these intermediate storage tanks, or transfers residual gases and process materials back to these intermediate tanks.

В свою очередь, подающий модуль 104 включающий в себя, например, один или более насосных элементов, транспортирует желаемые количества остаточных газов и технологических материалов из промежуточных накопителей в участки трубопровода.In turn, the supply module 104, including, for example, one or more pumping elements, transports the desired quantities of residual gases and process materials from the intermediate reservoirs to the sections of the pipeline.

Модуль управления (не показан) узла подачи управляет отбором и подводом остаточных газов и технологических материалов в обоих участках трубопровода в соответствии с заданными желаемыми количествами. Модули управления различных узлов 100 подачи транспортной системы предпочтительно взаимодействуют друг с другом, чтобы координировать направления подачи и количества, достигая максимально возможной эффективности транспортировки.The control module (not shown) of the supply unit controls the selection and supply of residual gases and process materials in both sections of the pipeline in accordance with the specified desired quantities. The control modules of the various feed units 100 of the transport system preferably cooperate with each other to coordinate feed directions and quantities, achieving the highest possible transport efficiency.

В варианте осуществления показанной системы возможно наличие в узле подачи включаемого байпаса, чтобы непосредственно соединять оба участка провода друг с другом обратимым образом, когда требуется временно отключать узел подачи от транспортной системы.In an embodiment of the system shown, it is possible to have a switchable bypass in the supply unit in order to directly connect both sections of the wire to each other in a reversible manner when it is required to temporarily disconnect the supply unit from the transport system.

Одновременно возможно также централизованное управление подачей текучих технологических материалов во вторую сеть 6 энергоснабжения и/или отбором остаточных газов из нее, что целесообразно прежде всего в тех случаях, когда имеются несколько блоков 8 выработки энергии. При наличии единственного блока выработки энергии достаточно предусмотреть большой промежуточный накопитель и поддерживать давление в системе сети энергоснабжения в некоторых эксплуатационных пределах.At the same time, it is also possible to centrally control the supply of flowable technological materials to the second power supply network 6 and/or the extraction of residual gases from it, which is expedient above all in cases where there are several power generation units 8 . If there is a single power generation unit, it is sufficient to provide a large intermediate storage and maintain the pressure in the power supply network system within certain operational limits.

Блок 9 управления может быть осуществлен в форме отдельной электронно-вычислительной системы или в форме логического соединения различных систем электронно-вычислительных машин, причем местоположение этих систем в пространстве не релевантно. Блок 9 управления может быть предусмотрен, например, на месте размещения блока 8 выработки энергии, или в любом другом положении. Точно так же возможен децентрализованный вариант осуществления устройства управления, с несколькими частичными модулями, которые взаимодействуют друг с другом. При этом под центральным управлением системой 2 энергоснабжения согласно изобретению надо понимать то, что фактически данные всех различных оперативных элементов 8, 10, 11, 13 поступают в процесс управления, независимо от того, генерируются сами команды управления для элементов определенной электронно-вычислительной системой или различные элементы надлежащим образом координируют друг друга.The control unit 9 can be implemented in the form of a separate electronic computer system or in the form of a logical connection of various systems of electronic computers, and the location of these systems in space is not relevant. The control unit 9 can be provided, for example, at the location of the power generation unit 8, or in any other position. Similarly, a decentralized embodiment of the control device is possible, with several partial modules that interact with each other. At the same time, the central control of the power supply system 2 according to the invention should be understood to mean that in fact the data of all the various operational elements 8, 10, 11, 13 enter the control process, regardless of whether the control commands themselves are generated for the elements by a certain electronic computer system or various the elements properly coordinate with each other.

Пример блока 8 выработки энергии системы 2 энергоснабжения согласно изобретению схематично представлен в упрощенном виде на фиг. 2, в форме установки для термохимической переработки углеродосодержащих субстанций, какой она раскрыта в WO 2011/061299 A1.An example of a power generation unit 8 of a power supply system 2 according to the invention is schematically represented in a simplified form in FIG. 2 in the form of a plant for the thermochemical processing of carbonaceous substances as disclosed in WO 2011/061299 A1.

В , по существу, замкнутом циркуляционном контуре в термохимической установке 37 для переработки углеродосодержащий исходный материал 50 и газообразный водород 48 как химические энергоносители, а также воду 49 преобразуют в текучие технологические материалы 56, например в газообразные углеводороды, такие, как метан и этан, или в жидкие углеводороды, например в рабочие смеси типа дизельного топлива, или в другие химические энергоносители, например метанол.In a substantially closed circulation loop in the thermochemical processing plant 37, carbonaceous feedstock 50 and hydrogen gas 48 as chemical energy carriers, as well as water 49, are converted into fluid process materials 56, for example, into gaseous hydrocarbons such as methane and ethane, or into liquid hydrocarbons, such as working mixtures such as diesel fuel, or into other chemical energy carriers, such as methanol.

В качестве углеродосодержащего исходного материала 50 может использоваться, например, бытовой мусор или другие малоценные химические энергоносители, например старые шины, отработанное масло или осадок сточных вод. Такая CO₂-нейтральная биомасса, как, например, древесная щепа, также пригодна. Газообразный водород 48 служит и в качестве источника водорода, и в качестве химического энергоносителя. Если в качестве углеродосодержащего исходного материала к циркуляционному контуру подводится двуокись углерода, например, остаточный газ 58 из второй сети 6 энергоснабжения, по существу, состоящий из двуокиси углерода, то должно подводиться и соответственно большее количество газообразного водорода 48.The carbonaceous feedstock 50 can be, for example, household waste or other low-value chemical energy sources such as old tires, waste oil, or sewage sludge. Such CO ₂ -neutral biomass, such as wood chips, is also suitable. Hydrogen gas 48 serves both as a source of hydrogen and as a chemical energy carrier. If carbon dioxide is supplied to the circulation circuit as a carbon-containing feedstock, for example, residual gas 58 from the second power supply network 6, essentially consisting of carbon dioxide, then a correspondingly larger amount of hydrogen gas 48 must also be supplied.

Молекулярный водород производят посредством электролиза из воды при помощи электрической энергии. При этом электрическая энергия может происходить, в частности, от возобновляемых источников энергии, таких, как гидроэнергия, сила ветра, солнечная энергия и т.д., или от других источников, как, например, от атомных электростанций, которые в другом случае не могли бы использовать свою постоянно производимую термическую энергию в периоды низкой потребности в электроэнергии. Электроэнергию можно получать из первой сети 4 энергоснабжения (которая, в свою очередь, связана с высоковольтной сетью 34), или, в альтернативном варианте, отбирать непосредственно из высоковольтной сети 34, что определяется в первую очередь исходя из конкретного варианта осуществления электросети.Molecular hydrogen is produced by electrolysis from water using electrical energy. In this case, electrical energy can be generated, in particular, from renewable energy sources such as hydropower, wind power, solar energy, etc., or from other sources, such as nuclear power plants, which otherwise could not to use its continuously produced thermal energy during periods of low electricity demand. Electricity can be obtained from the first power supply network 4 (which, in turn, is connected to the high voltage network 34), or, alternatively, taken directly from the high voltage network 34, which is primarily determined based on the particular implementation of the electric network.

Производится ли газообразный водород непосредственно на месте его потребления, т.е. в пределах установки 2, или на месте производства электрического тока, для изобретения не релевантно. Однако из логистических соображений предпочтительно производство вблизи места последующего использования.Is hydrogen gas produced directly at the point of consumption, i.e. within the installation 2, or at the place of production of electric current, is not relevant for the invention. However, for logistical reasons, it is preferable to produce near the place of subsequent use.

Для газообразного водорода также могут быть предусмотрены аккумулирующие устройства (не показаны), например, в форме аккумулирующих гидридов металлов, или более экономичные в форме наStorage devices (not shown) can also be provided for hydrogen gas, for example in the form of storage metal hydrides, or more economically in the form of

- 10 041744 порных баков. Таким образом, преобразование электрической энергии в химическую энергию в форме водорода позволяет использовать избыток предложения электрической энергии. Поскольку производственной мощностью можно управлять очень быстро, это позволяет воспринимать также краткосрочные пики производства в локальной сети, например, установками фотоэлектрической энергетики на крыше дома, не доводя ситуацию до перегрузки сети. Соответственно, возможно лучшее использование мощности сети без возникновения риска перегрузки.- 10 041744 pore tanks. Thus, the conversion of electrical energy into chemical energy in the form of hydrogen makes it possible to use the excess supply of electrical energy. Since the production capacity can be controlled very quickly, this also allows short-term production peaks in the local grid, for example, rooftop photovoltaic installations, to be taken into account without bringing the situation to a network overload. Accordingly, better utilization of network capacity is possible without the risk of congestion.

В перерабатывающей установке 37 утлеродосодержащий исходный материал 50 преобразуют в смесь 53 синтез-газов в первой ступени 38 и во второй ступени 40. В первой ступени 38 углеродосодержащие субстанции 50 подвергают пиролизу, при котором образуются пиролизный кокс 51 и пиролизный газ 52. Во второй ступени 40 пиролизный кокс 51 из первой ступени переводят в газообразное состояние, при этом образуется смесь 53 синтез-газов и остаются шлаки и другие остаточные материалы 55. Их удаляют и подвергают дальнейшей переработке либо депонируют. В третьей ступени 42 из смеси 53 синтезгазов производят жидкие и/или газообразные технологические материалы 56. Возвращаемая газовая смесь 54, остающаяся после ступени 42 синтеза, содержит, по существу, двуокись углерода и снова проводится в первую ступень 38 в качестве средства для газообразования. Все три ступени герметично закрыты и образуют, по существу, замкнутый циркуляционный контур.In the processing plant 37, the carbonaceous feedstock 50 is converted into a mixture of synthesis gases 53 in the first stage 38 and in the second stage 40. In the first stage 38, the carbonaceous substances 50 are subjected to pyrolysis, which produces pyrolysis coke 51 and pyrolysis gas 52. In the second stage 40 pyrolysis coke 51 from the first stage is transferred to a gaseous state, while a mixture of synthesis gases 53 is formed and slags and other residual materials 55 remain. They are removed and subjected to further processing or deposited. In the third stage 42, liquid and/or gaseous process materials 56 are produced from the synthesis gas mixture 53. The return gas mixture 54 remaining after the synthesis stage 42 contains essentially carbon dioxide and is again passed to the first stage 38 as a means for gassing. All three stages are hermetically sealed and form a substantially closed circulation loop.

С помощью такой установка 2 возможно эффективное преобразование твердых, жидких или газообразных субстанций 50 в газообразные или жидкие технологические материалы 34. Дополнительно установка 2 может предоставлять термическую энергию в форме технологического пара 67, из которого посредством генератора 68, приводимого в движение паровой турбиной, постоянно производят электрический ток 46, который подводится в электросеть среднего напряжения 4 и служит для покрытия основной нагрузки. Альтернативно возможна подача в сеть 34 высокого напряжения.With such plant 2 it is possible to efficiently convert solid, liquid or gaseous substances 50 into gaseous or liquid process materials 34. In addition, plant 2 can provide thermal energy in the form of process steam 67, from which, by means of a generator 68 driven by a steam turbine, continuously produce electric current 46, which is supplied to the medium voltage power grid 4 and serves to cover the main load. Alternatively, a high voltage supply to the network 34 is possible.

Произведенные в ступени 42 синтеза технологические материалы 56, богатые углеводородами, аккумулируются в промежуточном накопителе 64, имеющем, например, форму бака. При планировании промежуточного накопителя может также учитываться количество технологического материала, имеющееся в трубопроводной системе 60. В зависимости от потребности текучие технологические материалы 56 подводятся во вторую сеть 6 энергоснабжения, а именно транспортную систему 60 для текучих технологических материалов. Там предусмотрены соответствующие подающие устройства (не показаны).The hydrocarbon-rich process materials 56 produced in the synthesis stage 42 are stored in an intermediate store 64, which is shaped like a tank, for example. When planning the intermediate store, the amount of process material available in the pipeline system 60 can also be taken into account. Depending on the need, the fluid process materials 56 are supplied to the second power supply network 6, namely the transport system 60 for fluid process materials. Appropriate feeding devices (not shown) are provided there.

В системах энергоснабжения, размещенных в пространстве компактно, эта транспортная система предпочтительно определена как совокупность трубопроводов, например, в форме подземной или надземной трубопроводной системы. Участки транспортной системы могут быть также реализованы в форме перевозок автоцистернами. Это может оказаться предпочтительным, в частности, когда система энергоснабжения находится в процессе формирования, или по другим причинам стационарный трубопровод невозможен - например, из-за расстояний или законодательных условий.In power supply systems located compactly in space, this transport system is preferably defined as a collection of pipelines, for example in the form of an underground or above-ground pipeline system. Sections of the transport system can also be implemented in the form of transport by tank trucks. This may be advantageous, in particular, when the power supply system is in the process of formation, or for other reasons a fixed pipeline is not possible - for example, due to distances or legal conditions.

В показанном на фигуре варианте осуществления блок 8 выработки энергии отбирает остаточный газ 58, т.е. газовую смесь, которая получается при энергетическом использовании текучих технологических материалов потребителями 11 энергии и структурами 10, управляющими энергопотреблением, из транспортной системы 62 для остаточных газов 58 второй сети 6 энергоснабжения. Напорный бак 66 служит в качестве промежуточного накопителя. Это позволяет легко покрывать колебания спроса на энергию или расхода остаточных газов.In the embodiment shown in the figure, the power generation unit 8 draws off tail gas 58, i. e. a gas mixture that is obtained from the energy use of fluid technological materials by energy consumers 11 and energy management structures 10 from the transport system 62 for residual gases 58 of the second energy supply network 6 . The pressure tank 66 serves as an intermediate reservoir. This makes it easy to cover fluctuations in energy demand or tail gas flow.

Затем остаточный газ подводится в закрытый циркуляционный контур термохимической перерабатывающей установки 37. Циркуляционный контур получается закрытым, так что двуокись углерода, по существу, не отдается в атмосферу. Если остаточный газ 58 содержит, наряду с двуокисью углерода и менее значительными долями окиси углерода и не переработанного технологического материала, доли инертных газов, не подвергаемых переработке, например азота, то они предпочтительно удаляются.The tail gas is then introduced into the closed circulation circuit of the thermochemical processing plant 37. The circulation circuit is obtained closed so that carbon dioxide is essentially not emitted to the atmosphere. If the tail gas 58 contains, in addition to carbon dioxide and smaller proportions of carbon monoxide and unprocessed process material, proportions of unrecyclable inert gases, such as nitrogen, these are preferably removed.

В качестве текучих технологических материалов подходят, в частности, жидкие углеводороды или смеси углеводородов, например смеси типа дизельного топлива, или другие органические соединения, например метанол. Жидкие технологические материалы имеют большую энергоемкость на единицу объема, и соответственно требуются меньшие размеры трубопроводной сети 60. Однако возможны также газообразные технологические материалы, в частности метан, этан и т.д. По этому поводу рекомендуем обратиться к приведенной выше таблице.Suitable process fluids are, in particular, liquid hydrocarbons or mixtures of hydrocarbons, such as mixtures of the diesel type, or other organic compounds, such as methanol. Liquid process materials have a high energy content per unit volume and a correspondingly smaller pipeline network 60 is required. However, gaseous process materials such as methane, ethane, etc. are also possible. In this regard, we recommend referring to the table above.

Внешний подвод энергии происходит в блоке 8 выработки энергии посредством подведения водорода 58 либо необходимой для его электролитического производства электроэнергии 46, и/или богатых энергией углеродосодержащих исходных материалов 38, как, например, CO₂-нейтральной биомассы или трудно перерабатываемые бытовые отходы. Чтобы поддерживать баланс масс в системе энергоснабжения согласно изобретению, подача углеродосодержащего исходного материала 50 необходима или возможна только тогда, когда требуется компенсировать потери атомов углерода в массовом потоке, если не весь углерод возвращается к блоку 8 выработки энергии.The external energy supply takes place in the power generation unit 8 by supplying hydrogen 58 or the electricity required for its electrolytic production 46 and/or energy-rich carbonaceous raw materials 38, such as CO ₂ -neutral biomass or hard-to-recycle household waste. In order to maintain mass balance in the power supply system according to the invention, the supply of carbonaceous feed 50 is necessary or possible only when it is necessary to compensate for the loss of carbon atoms in the mass flow, if not all of the carbon is returned to the power generation unit 8.

Следующий возможный вариант исполнения блока 8 выработки энергии в системе 2 энергоснабжения согласно изобретению представлен на фиг. 3. В этом варианте вторая система энергоснабжения не включает в себя устройство для транспортировки остаточных газов.Another possible embodiment of the power generation unit 8 in the power supply system 2 according to the invention is shown in FIG. 3. In this embodiment, the second power supply system does not include a device for transporting residual gases.

Аналогично фиг. 2, установка 68 для производства электрического тока в виде электрогенератора,Similarly to FIG. 2, installation 68 for the production of electric current in the form of an electric generator,

- 11 041744 приводимого в движение паровой турбиной, использует технологическое тепло 67, получаемое в непрерывно действующей термохимической перерабатывающей установке 37, чтобы постоянно вырабатывать электрическую энергию.- 11 041744 driven by a steam turbine, uses process heat 67 obtained in a continuously operating thermochemical processing plant 37 to continuously generate electrical energy.

Дополнительно предусмотрена также еще одна установка 69 для производства электроэнергии, которая получает энергию из текучих технологических материалов. Такая установка предпочтительно выполнена как тепловой двигатель, например дизельный агрегат или газовая турбина, или комбинированная парогазовая турбина, посредством которой приводится в движение генераторная установка. То, что такая установка может работать с производительностью, изменяемой между минимальным и максимальным значениями в пределах, заданных ее исполнением, и технологические материалы берутся из промежуточного накопителя 64, позволяет установке 69, покрывать пики потребности в сети 4 системы 2 энергоснабжения согласно изобретению, если они еще появляются в сочетании со структурами 10 согласно изобретению, управляющими энергопотреблением, и таким образом обеспечивать устойчивость сети.In addition, another plant 69 for generating electricity is also provided, which receives energy from flowing process materials. Such a plant is preferably designed as a heat engine, such as a diesel engine or a gas turbine or a combined cycle gas turbine, through which a generator set is driven. The fact that such an installation can operate with a capacity that varies between minimum and maximum values within the limits specified by its design, and technological materials are taken from the intermediate store 64, allows the installation 69 to cover the demand peaks in the network 4 of the power supply system 2 according to the invention, if they still appear in combination with the power management structures 10 according to the invention and thus ensure the stability of the network.

Возможна также гибкая отдача электрической энергии 45 в вышестоящую высоковольтную сеть 34, например, для покрытия пиков потребности, или чтобы косвенным образом подпитывать 32 первую сеть 4 энергоснабжения. Таким же образом возможна компенсация перепроизводства текучего технологического материала.It is also possible to feed electrical energy 45 flexibly to a higher high-voltage network 34, for example to cover demand peaks, or to indirectly feed 32 the first power supply network 4 . In the same way, it is possible to compensate for the overproduction of flowable process material.

Структура 10 согласно изобретению, управляющая энергопотреблением, как составная часть и системы 2 энергоснабжения согласно изобретению, и локальной системы энергоснабжения 30, схематично представлена на фиг. 4.The structure 10 according to the invention, which manages the energy consumption as an integral part of both the energy supply system 2 according to the invention and the local energy supply system 30, is schematically represented in FIG. 4.

Цель структуры согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, -обеспечивать электрической энергией 47 локальную сеть 2 энергоснабжения 9 в форме локальной сети 90 низкого напряжения. Локальная электросеть снабжает несколько небольших потребителей 26 энергии, например отдельные домовладения, и крупных потребителей 27, например высотные дома, больницы, и т.д. Для этого структура 10, управляющая энергопотреблением, забирает электрическую энергию 46 из первой сети 4 энергоснабжения системы 2 энергоснабжения согласно изобретению и трансформирует ее, понижая до напряжения локальной электросети 90. Далее структура 10, управляющая энергопотреблением, отбирает текучие технологические материалы 56 из транспортной системы 60 второй сети 6 энергоснабжения системы 2 энергоснабжения. Эти технологические материалы помещают в промежуточный накопитель 64' и при необходимости используют для производства электрического тока 47 для локальной сети 90 при помощи надлежащих устройств. Возможно, например, приведение в движение генератора 76 посредством двигателя внутреннего сгорания, работающего на текучих технологических материалах, или посредством газовой турбины.The purpose of the energy management structure according to the invention is to provide electrical energy 47 to the local power supply network 2 9 in the form of a low voltage local network 90 . The local power grid supplies several small energy consumers 26, such as individual households, and large consumers 27, such as high-rise buildings, hospitals, etc. To do this, the energy management structure 10 takes electrical energy 46 from the first power supply network 4 of the power supply system 2 according to the invention and transforms it, lowering it to the voltage of the local power grid 90. Further, the energy management structure 10 selects fluid technological materials 56 from the transport system 60 of the second network 6 power supply system 2 power supply. These technological materials are placed in the intermediate store 64' and, if necessary, are used to produce electric current 47 for the local network 90 using appropriate devices. It is possible, for example, to drive the generator 76 by means of an internal combustion engine running on fluid process materials, or by means of a gas turbine.

В случае необходимости структура 10, управляющая энергопотреблением, может также полностью отсоединять локальную сеть от первой сети 4 энергоснабжения на короткий срок, если это требуется, например, для сохранения устойчивости сети. Таким же образом можно и восполнять краткосрочные нарушения электроснабжения. Кроме того, локальным потребителям могут посылаться соответствующие предупреждения, когда приближается окончание такого автономного снабжения. Это позволяет, например, своевременно прекращать работу компьютерных систем, а для критических случаев, как, например системы больниц, имеется возможность заблаговременно включить аварийные агрегаты.If necessary, the power management structure 10 can also completely disconnect the local network from the first power supply network 4 for a short time, if this is required, for example, to maintain the stability of the network. In the same way, it is possible to make up for short-term power outages. In addition, appropriate warnings can be sent to local consumers when the end of such autonomous supply approaches. This makes it possible, for example, to timely stop the operation of computer systems, and for critical cases, such as hospital systems, it is possible to turn on emergency units in advance.

Альтернативно или дополнительно возможно использование батареи 78 топливных элементов для выработки постоянного тока 84, и его последующее преобразование 82 в переменный ток с целью подпитки локальной электросети 90. Также возможно использование соответствующих устройств, аккумулирующих электрическую энергию - например, конденсаторов или аккумуляторов 80 высокой мощности.Alternatively or additionally, fuel cell stack 78 can be used to generate direct current 84, and then converted 82 to alternating current to feed the local power grid 90. It is also possible to use suitable electrical energy storage devices, such as high power capacitors or batteries 80.

Возможно также такое выполнение установки 74, 76, что вместо подведения низкого напряжения 47 в локальную сеть 90 она производит среднее напряжение 46 и подает его в первую сеть 4 энергоснабжения. Это позволяет в дополнение к обеспечению локального питания повысить устойчивость сети среднего напряжения 45. Возможна, например, замена установки 69, производящей ток пиковой нагрузки, в структуре 10 выработки электроэнергии, как показано на фиг. 3, на большое количество меньших установок 74, 76, производящих электрический ток пиковой нагрузки, которые расположены с распределением по сети 4.It is also possible for the plant 74, 76 to be configured such that, instead of supplying the low voltage 47 to the local network 90, it produces a medium voltage 46 and supplies it to the first power supply network 4 . This makes it possible, in addition to providing local power, to increase the stability of the medium voltage network 45. It is possible, for example, to replace the peak current generating plant 69 in the power generation structure 10, as shown in FIG. 3 to a large number of smaller peak current generating plants 74, 76 which are distributed in a network 4.

Локальная электросеть 90 может содержать также небольшие установки 28 для выработки электрического тока, которые подают произведенную ими электрическую энергию в локальную электросеть. Типичные примеры этого - установки фотоэлектрической энергетики от малого до среднего размера, как монтируемые, например, на крышах домов и фабричных зданий.The local power grid 90 may also include small electrical power generation units 28 that feed their generated electrical energy into the local power grid. Typical examples of this are small to medium-sized photovoltaic installations, such as those installed on rooftops and factory buildings, for example.

Структура 10, управляющая энергопотреблением, включает в себя управляющее устройство 70 для управления различными функциональными элементами всей установки в целом, в частности получением текучих технологических материалов 56 из второй сети 6 энергоснабжения и производством электрического тока из текучих технологических материалов.The energy management structure 10 includes a control device 70 for controlling various functional elements of the entire plant, in particular the production of fluid process materials 56 from the second power supply network 6 and the production of electric current from fluid process materials.

Цель управляющего устройства 70 - с одной стороны, управлять получением энергии в обеих формах, электроэнергии 46 и энергии 56 текучих технологических материалов из первой сети 4 и второй сети 6 энергоснабжения системы 2 энергоснабжения таким образом, чтобы достигать как можно более рав- 12 041744 номерной загрузки соответствующих сетей 36, 60 во времени. С этой целью управляющее устройство 70 посредством соответствующей коммуникационной сети 16 может сообщаться с блоком 9 управления системы 2 энергоснабжения, чтобы согласовывать друг с другом работу различных блоков 8, 10, 11 13 системы 2 энергоснабжения.The purpose of the control device 70 is, on the one hand, to control the production of energy in both forms, electricity 46 and energy 56 of fluid technological materials from the first network 4 and the second network 6 of the energy supply of the energy supply system 2 in such a way as to achieve as uniform a load as possible. respective networks 36, 60 in time. To this end, the control device 70 can communicate with the control unit 9 of the energy supply system 2 via an appropriate communication network 16 in order to coordinate the operation of the various units 8, 10, 11 13 of the energy supply system 2 with each other.

В возможном простом варианте управляющее устройство 70 выполнено с возможностью управления количествами энергии 46, 56, которые получают структуры 10, управляющие энергопотреблением, и управления собственным производством 74/76, 78 в них таким образом, что за счет электросети 4, 36 покрывается только тот компонент потребности в энергии локальной системы энергоснабжения 30, который представляет собой основную нагрузку или часть этой основной нагрузки, а остальная потребность покрывается за счет производства 74, 76 электроэнергии при помощи технологических материалов 56. Технологические материалы, в свою очередь, непрерывно изымаются из транспортной системы 60, причем промежуточный накопитель 64' служит в качестве буферного накопителя.In a possible simple embodiment, the control device 70 is configured to control the amounts of energy 46, 56 that the energy management structures 10 receive and manage their own production 74/76, 78 in such a way that only that component is covered by the mains 4, 36 the energy demand of the local power supply system 30, which represents the main load or part of this main load, and the rest of the demand is covered by the production 74, 76 of electricity using technological materials 56. Technological materials, in turn, are continuously withdrawn from the transport system 60, wherein the intermediate storage 64' serves as a buffer storage.

Возможно также скоординированное по времени, последовательное получение текучих технологических материалов из второй сети 6 различными структурами 10, управляющими энергопотреблением, и обычными потребителями 11 энергии, причем координацию осуществляют посредством блока управления 12 системы 2 энергоснабжения. Таким образом, например, различные получатели 10, 11 могут поочередно наполнять свои промежуточные накопители при большей производительности транспортировки, вместо наполнения всех накопителей одновременно с меньшей производительностью.It is also possible coordinated in time, successive receipt of fluid technological materials from the second network 6 by various structures 10 that manage energy consumption, and ordinary consumers 11 of energy, and the coordination is carried out by means of the control unit 12 of the power supply system 2. Thus, for example, different recipients 10, 11 can fill their intermediate stores in turn at a higher transport capacity, instead of filling all the stores at the same time with a lower capacity.

Вторая цель управляющего устройства 70 - это оптимизация нагрузки локальной сети. Управляющее устройство 70 предпочтительно выполнено таким образом, что оно может сообщаться также с отдельными потребителями 26, 27 энергии, или с группами 25 таких потребителей, чтобы регистрировать данные о предполагаемой и фактической потребности в энергии. Это может производиться, например, с помощью так называемых интеллектуальных счетчиков.The second purpose of the control device 70 is to optimize the load of the local network. The control device 70 is preferably designed in such a way that it can also communicate with individual consumers 26, 27 of energy, or with groups 25 of such consumers, in order to record data on the estimated and actual energy demand. This can be done, for example, with so-called smart meters.

Управляющее устройство 70 может также регистрировать данные о выработке электрического тока локальными производителями 28 энергии. После этого использование таких данных возможно, в свою очередь, также и для оптимизации получения энергии из системы 2 энергоснабжения, и для управления производством водорода в электролизных установках 44 блоков 8 выработки энергии.The control device 70 may also record data on the generation of electric current by local energy producers 28 . The use of such data is then possible, in turn, also for optimizing the production of energy from the power supply system 2 and for controlling the production of hydrogen in the electrolysis plants 44 of the power generation units 8 .

Следующий вариант исполнения структуры 10 согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, представлен на фиг. 5. В этом примере осуществления изобретения система 2 энергоснабжения 9 локальной системы энергоснабжения 30 имеет наряду с электросетью 90 еще систему центрального отопления 92, посредством которой, по меньшей мере, часть потребителей энергии 26, 27 снабжают тепловой энергией 88. Для этого структура 10, управляющая энергопотреблением, включает в себя систему отопления 86, например отопительный котел, в котором путем сжигания текучих технологических материалов 56 нагревают среду-теплоноситель, например воду или пар. Затем его подводят в сеть централизованного теплоснабжения.A further embodiment of the energy management structure 10 according to the invention is shown in FIG. 5. In this exemplary embodiment of the invention, the power supply system 2 9 of the local power supply system 30 has, in addition to the power grid 90, a central heating system 92, through which at least part of the energy consumers 26, 27 supply thermal energy 88. For this, the structure 10 that controls energy consumption, includes a heating system 86, such as a heating boiler, in which, by burning fluid technological materials 56, a heat-transfer medium, such as water or steam, is heated. Then it is fed into the district heating network.

В варианте исполнения, показанном на фиг. 5, структура 10, управляющая энергопотреблением, выполнена с возможностью не только изымать текучие технологические материалы 56 из второй сети 6 энергоснабжения, но также и подводить их к ней снова при необходимости. Такой способ позволяет с целью дальнейшего сокращения дефицита при максимальных нагрузках реализовать для текучих технологических материалов скоординированный промежуточный накопитель, распределенный по всей сети энергоснабжения, что особенно предпочтительно для сетей, обширных в пространственном отношении.In the embodiment shown in FIG. 5, the power management structure 10 is configured to not only withdraw flowable process materials 56 from the second power supply network 6, but also to bring them back to it when needed. This method allows, in order to further reduce the shortage at maximum loads, to implement a coordinated intermediate storage for flowing technological materials, distributed throughout the entire power supply network, which is especially advantageous for networks that are spatially extensive.

Еще одна предпочтительная форма варианта осуществления структуры 10 согласно изобретению, управляющей энергопотреблением, в оперативном взаимодействии с системой 2 энергоснабжения согласно изобретению показана на фиг. 6. Локальная система 2 энергоснабжения 9 выполнена аналогично фиг. 5, причем локальные нагрузки 26, 27 не показаны.Another preferred form of an embodiment of an energy management structure 10 according to the invention in operative interaction with an energy supply system 2 according to the invention is shown in FIG. 6. The local power supply system 2 9 is similar to that of FIG. 5, with local loads 26, 27 not shown.

Вторая система 6 энергоснабжения включает в себя две транспортных системы 60, 62, аналогично примеру исполнения на фиг. 2, а именно, во-первых, систему для текучих технологических материалов 56, и, во-вторых, систему для остаточных газов 58, получаемых при энергетическом использовании указанных технологических материалов.The second power supply system 6 includes two transport systems 60, 62, similar to the embodiment in FIG. 2, namely, firstly, a system for fluid process materials 56, and, secondly, a system for residual gases 58 obtained from the energy use of these process materials.

Окисление текучих технологических материалов в различных установках структуры, управляющей энергопотреблением, при котором выделяется термическая или электрическая энергия, предпочтительно происходит посредством воздуха, обогащенного кислородом, предпочтительно с долей кислорода более 95%, или посредством чистого кислорода, вместо воздуха, чтобы уменьшить доли инертных газов или исключить их появление. Энергетическое использование технологических материалов может происходить, например, при помощи тепловых двигателей, в которых получаемая при реакции окисления теплота преобразуется в механическую работу, а работа, в свою очередь, посредством генератора преобразуется в электрическую энергию, или при помощи топливных элементов, в который реакция окисления используется непосредственно для выработки электроэнергии. При применении чистого кислорода вместо воздуха среди получаемых продуктов реакции остаются, по существу, только двуокись углерода и водяной пар. В зависимости от стехиометрических параметров реакции в получаемых газах могут содержаться также определенные доли окиси углерода и не прореагировавшего технологического материала.Oxidation of flowable process materials in various settings of the energy management structure, in which thermal or electrical energy is released, preferably takes place with oxygen-enriched air, preferably with an oxygen content of more than 95%, or with pure oxygen, instead of air, in order to reduce the proportions of inert gases or prevent their occurrence. The energy use of technological materials can occur, for example, with the help of heat engines, in which the heat obtained during the oxidation reaction is converted into mechanical work, and the work, in turn, is converted into electrical energy by means of a generator, or with the help of fuel cells, in which the oxidation reaction used directly to generate electricity. When pure oxygen is used instead of air, essentially only carbon dioxide and water vapor remain among the reaction products obtained. Depending on the stoichiometric parameters of the reaction, the resulting gases may also contain certain proportions of carbon monoxide and unreacted process material.

При энергетическом использовании текучих технологических материалов в установках 74, 78, 86During the energy use of fluid technological materials in installations 74, 78, 86

- 13 041744 структуры 10, управляющей энергопотреблением, получающиеся остаточные газы в форме двуокиси углерода, водяного пара, а также доли окиси углерода и не прореагировавшего технологического материала при их наличии, собирают. Водяной пар предпочтительно конденсируют, так что остаются только газообразные остаточные газы 56, которые собирают в промежуточного накопителе 66' и подают в сети 6, 62 энергоснабжения. Из последних они снова изымаются посредством по меньшей мере одного блока 8 выработки энергии и в качестве источников углерода снова подводятся к производимому технологическому материалу, так что циркуляционный контур замыкается.- 13 041744 structure 10, managing energy consumption, the resulting residual gases in the form of carbon dioxide, water vapor, as well as the proportion of carbon monoxide and unreacted process material, if any, are collected. The water vapor is preferably condensed so that only the gaseous residual gases 56 remain, which are collected in an intermediate store 66' and fed into the power supply networks 6, 62. From the latter, they are withdrawn again by means of at least one power generation unit 8 and are fed back as carbon sources to the process material to be produced, so that the circulation circuit is closed.

Если транспортная система 60 реализована за счет переноса технологических материалов порциями, например, посредством автоцистерн, то возможно использование соответствующих автоцистерн при их герметичном исполнении также для возврата остаточных газов.If the transport system 60 is implemented by transferring technological materials in portions, for example, by means of tank trucks, then it is possible to use the corresponding tank trucks in their tight design also for the return of residual gases.

Пределы данного изобретения не ограничиваются описанными здесь характерными вариантами его исполнения. Напротив, специалисту видны, в дополнение к раскрытым здесь примерам, различные дальнейшие модификации данного изобретения, которые следуют из описания и относящихся к нему фигур и которые также входят в объем правовой охраны формулы изобретения. Дополнительно в описании цитируются различные ссылки, объем раскрытия которых в их совокупности включен в данное описание по ссылке.The scope of this invention is not limited to the typical embodiments described herein. On the contrary, the person skilled in the art will see, in addition to the examples disclosed herein, various further modifications of the present invention which follow from the description and the figures relating thereto and which are also within the scope of the claims. Additionally, various references are cited throughout the specification, the scope of which, taken together, is incorporated herein by reference.

Обозначения , 2' - система энергоснабжения,Designations , 2' - power supply system,

- первая сеть энергоснабжения, электросеть,- the first power supply network, power grid,

- вторая сеть энергоснабжения,- the second power supply network,

- блок выработки энергии,- power generation unit,

- блок управления,- Control block,

- структура, управляющая энергопотреблением,- structure that manages energy consumption,

- потребитель энергии,- consumer of energy,

- управляющая установка,- control unit,

- малая электростанция, , 14', 14 - электростанции,- small power plant, , 14', 14 - power plants,

- гидроаккумулирующая электростанция,- hydro storage power plant,

- коммуникационная сеть,- communication network,

- обмен данными,- data exchange,

- углеродосодержащий энергоноситель,- carbonaceous energy carrier,

- система трубопроводов для текучих технологических материалов,- piping system for flowing technological materials,

- система трубопроводов для остаточных газов,- piping system for residual gases,

- группа потребителей энергии,- a group of energy consumers,

- локальные потребители энергии,- local consumers of energy,

- крупный потребитель,- major consumer

- локальные производители энергии,- local energy producers,

- локальная сеть энергоснабжения,- local power supply network,

- локальная система энергоснабжения,- local power supply system,

- переход между различными электросетями,- transition between different electrical networks,

- электросеть более высокого иерархического уровня, , 36' - электросеть низкого иерархического уровня,- power grid of a higher hierarchical level, , 36' - power grid of a low hierarchical level,

- термохимическая перерабатывающая установка,- thermochemical processing plant,

- первая ступень,- first stage,

- вторая ступень,- second step

- третья ступень,- third step

- блок управления,- Control block,

- установка для электролиза,- plant for electrolysis,

- электрическая энергия, высокое напряжение,- electrical energy, high voltage,

- электрическая энергия, среднее напряжение цикла,- electrical energy, average cycle voltage,

- электрическая энергия, низкое напряжение,- electrical energy, low voltage,

- газообразный водород,- gaseous hydrogen,

- вода,- water,

- углеродосодержащий исходный материал, малоценный энергоноситель,- carbon-containing source material, low-value energy carrier,

- пиролизный кокс,- pyrolysis coke,

- пиролизный газ,- pyrolysis gas,

- смесь синтез-газов,- a mixture of synthesis gases,

- возвращаемая газовая смесь,- return gas mixture,

- остаточные материалы,- residual materials,

- текучие технологические материалы, высококачественный текучий энергоноситель,- fluid technological materials, high-quality fluid energy carrier,

- остаточные газы,- residual gases,

- транспортная система для текучих технологических материалов, система трубопроводов,- transport system for flowing technological materials, piping system,

--

Claims

62 - transport system for residual gases, piping system,

64, 64' - intermediate storage tank,

66 , 66' - intermediate accumulator, tank,

67 - process heat, superheated steam,

68 - installation for generating electric current, steam turbine with generator,

69 - installation for generating electric current, gas turbine with generator,

70 - control device,

72 - transformer,

73 - intermediate storage tank,

74 - heat engine, internal combustion engine, gas turbine,

76 - generator,

78 - fuel cell,

80 - battery,

82 - inverter / rectifier,

84 - direct current,

86 - heating system,

88 - hot water,

90 - local electrical circuit, low voltage network,

92 - piping system, heat transfer (heat from district heating system, hot water, steam),

94 - piping system, coolant transfer (cold water),

100 - feed unit,

102 - separating module,

104 - supply module,

106 - intermediate accumulator for residual gas fraction,

108 - intermediate storage for the share of technological material.

CLAIM

1. System (2) power supply, with the first network (4) power supply in the form of an electrical network (36) for transporting electrical energy (46);

a second power supply network (6) with a transport system (60) for fluid technological materials (56);

a transport system (62) for returning carbon dioxide-containing residual gases (58) obtained from the energy use of fluid technological materials in one or more energy consumers (11, 10); and at least one block (8) power generation, through which the possibility of production of carbonaceous material (50, 54, 58) fluid process materials and their supply to the second power supply network;

characterized by at least one local power consumption management structure (10) to provide a local power supply network (29), by means of which it is possible to convert (74, 76, 78) fluid process materials obtained from the second power supply network into electrical energy and their supply to the local power grid (90), and at least one structure (10) that manages energy consumption includes devices for extracting electric current (46) from the power grid (4, 36) of a higher level of the power supply system (2), for its conversion into electric current (47) of lower voltage and for supplying this electric current of lower voltage to the electrical circuit (90) of the local power supply network, as well as a device for obtaining fluid technological materials (56) from the transport system (6, 60) for fluid technological materials of the power supply system, to generate electric current (47) from the specified fluid those technological materials and for supplying the specified electric current to the specified electrical circuit of the local power supply network; and devices for capturing residual gases (58) obtained from the energy use of fluid technological materials (56) in the energy management structure (10), and for returning these residual gases to the system (6, 62) for transporting the residual gas of the system (2) energy supply;

a control unit (9) of the power supply system (2), which is configured to communicate via a communication network (16) with the specified at least one power generation unit (8) and at least one power consumption management structure (10), or with another the consumer (11) of the energy of the system (2) of the energy supply; and a control device (70) of at least one structure (10) managing power consumption, configured to communicate via a communication network (16) with a control unit (9) of the power supply system (2);

- 15 041744 moreover, the control unit (9) of the power supply system (2) is configured to control the quantitative ratio of the electric current (46) received by various nodes (8, 10, 11) from the electrical network (4, 36) of a higher level and from fluid technological materials (56) from the transport system (6, 60) for technological material, while the supply of various nodes with fluid technological materials from the second network is carried out alternately in a sequential order, and the supply of individual structures that control energy consumption is carried out in a hierarchical order.

2. The power supply system according to claim 1, in which the control unit (9) of the power supply system (2) is configured to control the quantitative ratio of electric current (46) obtained from the power grid (4, 36) of a higher level and from fluid technological materials ( 56) from the transport system (6, 60) for the technological material, in such a way as to achieve the most even distribution of the load of the respective power supply networks (36, 60) over time.

3. The power supply system according to one of the preceding claims, in which at least one power generation unit (8) is configured to withdraw tail gas (58) from the tail gas transport system (62) and use its carbon-containing parts to produce fluid technological materials ( 56).

4. Power supply system according to one of the preceding claims with a plant (44) for the electrolytic production of hydrogen gas (48) for use in the production of fluid process materials (56).

5. The power supply system according to one of the preceding claims, in which at least one block (8) power generation has a plant (37) for processing, with the first sub-unit (38) for pyrolysis of carbonaceous material (50) with decomposition into pyrolysis coke ( 50) and pyrolysis gas (52);

a second sub-unit (40) for carrying out the transfer of pyrolysis coke (50) into a gaseous state with conversion to synthesis gas (53) and residual materials (55); and a third sub-unit (42) for converting the synthesis gas (53) into fluid technological materials (56), which leaves the return gas (54); and moreover, all three sub-blocks are hermetically sealed and form a closed circulation circuit; pipeline for transporting pyrolysis gas hermetically connects the first sub-unit with the second sub-unit and/or with the third sub-unit; a pipeline for transporting synthesis gas hermetically connects the second sub-unit with the third sub-unit and/or with the first sub-unit; and a return gas transport conduit sealingly connects the third sub-unit to the first sub-unit and/or to the second sub-unit; wherein at least one of the three sub-units is supplied with hydrogen gas (48).

6. The power supply system according to claim 5, in which the third sub-unit (42) includes a stage representing a Fischer-Tropp synthesis and/or liquid methanol synthesis reactor.

7. Energy supply system according to one of claims 5 or 6, in which the installation (37) for processing is designed for at least one of the three sub-units (38, 40, 42) residual gas (58) from the second network (6) energy supply .

8. Power supply system according to one of the preceding claims, in which at least one power generation unit (8) includes an installation (68, 69) for the production of electric current (45, 46).

9. Power supply system according to claim 8, in which the installation (68) for the production of electric current (45, 46) has a steam turbine driven by process steam.

10. The power supply system according to claim 8 or 9, in which the installation (69) for the production of electric current (45, 46) has a gas turbine or a combined gas turbine driven by fluid technological materials (56).

11. Power supply system according to one of claims 8 to 10, in which at least one power generation unit (8) is configured to supply the generated electric current to the first power supply network (4).

12. The power supply system according to claim 11, in which the control unit (9) is designed to communicate via a communication network (16) with control units (9') of other power supply systems (2') and / or with external power plants (14, 14, 15) and/or with power grid management systems (34) of higher hierarchical levels.

13. The power supply system according to claim 12, in which the control device (70) of at least one structure (10) managing power consumption is configured to communicate via a communication network (16) with local consumers (26) of energy and with local producers ( 28) local network energy (29) power supply.

14. The power supply system according to one of claims 11-13, in which at least one structure (10) that manages energy consumption has devices for heating heat-carrying media (88) and / or for reducing the temperature of cooling media (89), and the necessary for this, energy is obtained from the mains (4, 36) of the energy supply system (2) and / or through the energy use of fluid

- 16 041744 technological materials (56) obtained from the system (6, 60) for transporting technological materials in the power supply system, as well as devices for supplying heated heat-carrying media (88) and/or cooled cooling media (89) to the corresponding systems (92) heat transfer or system (94) transfer of cooling media local network (29) power supply.

15. The power supply system according to one of claims 11-14, in which the control unit (9) of the power supply system (2) is designed to control at least one power generation unit (8) and at least one structure (10) that manages power consumption , and to coordinate them with each other in such a way that the maximum quantities transported on both networks (4, 6) of the power supply are less than without control.

16. Structure (10), managing energy consumption, for use in the power supply system (2) according to any one of claims 1-15, to provide a local network (29) of power supply, with devices for extracting electric current (46) from the mains (4, 36) a higher level of the power supply system (2), to convert it into a lower voltage electric current (47), and to supply this lower voltage electric current to the electric circuit (90) of the local power supply network; and with devices for selecting fluid technological materials (56) from the transport system (6, 60) for fluid technological materials of the energy supply system (2), for the production of electric current (47) from the specified fluid technological materials (56) and for supplying the specified electric current in the specified electrical circuit of the local power supply network;

characterized by a control device (70) configured to communicate with the control unit (9) of the power supply system (2) via a communication network (16) and control the quantitative ratio of fluid technological materials (56) from the system (6, 60) for transporting technological materials, with In this case, the supply of the structure that manages energy consumption and other recipients with fluid technological materials from the second network is carried out alternately in a sequential order, and the supply of individual structures that manage energy consumption is carried out in a hierarchical order.

17. The energy management structure according to claim 16, in which the control device (70) is configured to communicate via a communication network (16) with local energy consumers (26) and local energy producers (28) of the local power supply network (29).

18. The energy management structure according to claim 16 or 17, in which the control device (70) is configured to control the energy management structure (10) in such a way that it covers more than high level, in essence, only the main load in the demand of the local power supply network in electric current, and the peak part of the load in the need of the local power supply network (29) is covered by the energy use of fluid technological materials.

19. An energy management structure according to one of claims 16 to 18, wherein the control device (70) is configured to control the energy management structure (10) such that the amount of fluid process materials (56) withdrawn from the system (6, 60) transport of process material is essentially constant in time.

20. Energy management structure according to one of claims 16-19, with devices for trapping residual gases (58) obtained during the energy use of fluid process materials (56) in the energy management structure (10), and for returning these residual gases to the system (6, 62) for transporting the residual gas of the power supply system (2).

21. Energy management structure, according to one of claims 16-20, with devices for heating heat-carrying media (88) and / or for lowering the temperature of cooling media (89), in which the energy necessary for this is obtained from the mains (4) of the system (2) power supply and/or by energy use of fluid technological materials (56) obtained from the system (6, 60) for transporting technological materials in the power supply system, and with devices for supplying heated heat transfer media (88) and/or cooled cooling media ( 89) to the respective heat transfer systems (92) or the cooling media transfer systems (94) of the local power supply network (29).

22. Structure (10), managing energy consumption, to provide a local network (29) of energy supply, with devices for extracting electric current (46) from the mains (4, 36) of a higher level of the system (2) of energy supply, to convert it into electric current (47) lower voltage, and for supplying this electric current of lower voltage to the electrical circuit (90) of the local power supply network; and with devices for selecting fluid technological materials (56) from the transport system (6, 60) for fluid technological materials of the energy supply system (2), for the production of electric current (47) from the specified fluid technological materials (56) and for supplying the specified electric current in the specified electrical circuit of the local power supply network;

characterized by a control device (70) configured to communicate with the control unit (9) of the power supply system (2) via a communication network (16), and

-