RU200180U1 - Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии - Google Patents

Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии Download PDF

Info

Publication number
RU200180U1
RU200180U1 RU2019143054U RU2019143054U RU200180U1 RU 200180 U1 RU200180 U1 RU 200180U1 RU 2019143054 U RU2019143054 U RU 2019143054U RU 2019143054 U RU2019143054 U RU 2019143054U RU 200180 U1 RU200180 U1 RU 200180U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
consumer
energy storage
actual
storage device
Prior art date
Application number
RU2019143054U
Other languages
English (en)
Inventor
Кирилл Андреевич Самойлов
Александр Игоревич Орлов
Original Assignee
Кирилл Андреевич Самойлов
Александр Игоревич Орлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кирилл Андреевич Самойлов, Александр Игоревич Орлов filed Critical Кирилл Андреевич Самойлов
Priority to RU2019143054U priority Critical patent/RU200180U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU200180U1 publication Critical patent/RU200180U1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Полезная модель устройства сглаживания пиков потребления электроэнергии относится к устройствам перераспределения мощности электрической нагрузки в течение суток. Технический результат заключается в сглаживании пиков потребления электроэнергии совокупности потребителя и устройства в течение суток. Устройство включает силовой модуль, накопитель электроэнергии, систему управления, датчики тока и напряжения электрической сети и накопителя электроэнергии. Если накопитель электроэнергии полностью или частично заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, то система управления и силовой модуль, обеспечивают передачу мощности от накопителя электроэнергии и электрической сети потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощности и доли запасенной электроэнергии в накопителе электроэнергии. Если накопитель электроэнергии полностью заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, или накопитель электроэнергии полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, то система управления и силовой модуль обеспечивают передачу мощности от электрической сети потребителю без использовании накопителя электроэнергии. Если накопитель электроэнергии частично заряжен или полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, то система управления и силовой модуль обеспечивают передачу мощности от электрической сети накопителю электроэнергии и потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощности. 1 ил.

Description

Полезная модель устройства сглаживания пиков потребления электроэнергии относится к устройствам перераспределения мощности электрической нагрузки в течение суток. Полезная модель может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении, других отраслях экономики или в социальной сфере, в которых используются потребители электроэнергии, подключаемые к однофазной или трехфазной электрической сети напряжением 220/380 В. Полезная модель предназначена для сглаживания пиков потребления электроэнергии в течение суток.
Неравномерное потребление электроэнергии потребителями в течение суток требует повышенных капитальных затрат на сооружение энергетической инфраструктуры и ее обслуживание. Стоимость электроэнергии отдельных категорий промышленных потребителей связаны с нагрузкой в контрольные часы, а также с пиковой нагрузкой. Такая зависимость обусловлена загрузкой энергосистемы. Перераспределение нагрузки в течение суток оказывает положительное влияние на загрузку энергосистемы и позволяет сократить стоимость электроэнергии для потребителя.
Аналогом предлагаемого устройства является «Система накопления для альтернативной энергетики» [1]. Данное устройство использует принцип накопления энергии из систем малой мощности, объединение и согласование работы накопителей осуществляется отдельной системой управления накопителя. В указанном устройстве существует возможность работы накопителя в режиме источника питания. Однако данное устройство не предназначено для сглаживания неравномерного потребления электроэнергии.
Известен «Способ жидкостного аккумулирования электроэнергии» [2], который заключается в перекачке жидкого рабочего тела из нижнего в верхний бьеф по трубопроводам со встроенными обратимыми гидроагрегатами в ночное время суток. Запасенную потенциальную энергию жидкости используют для сглаживания пиковых нагрузок в дневное время. В качестве жидкого рабочего тела используют взвесь металлической пульпы в масле. В качестве нижнего бьефа используют замкнутый подземный объем искусственного или естественного происхождения. Недостатком представленного способа является сложность автоматизации данной системы при необходимости многократного изменения режима работы в течение дня.
К наиболее близкому аналогу устройства, принятому за прототип, можно отнести систему, реализующую принцип, описанный в патенте [3]. Указанный способ сглаживания суточных пиковых нагрузок в энергосистемах больших городов заключается в использовании холодильных агрегатов, тепловые колебания температуры которых относительно невелики благодаря низким тепловым потерям. Сглаживание суточных пиковых нагрузок происходит за счет перераспределения в течение суток времени работы таких потребителей. Система управления промышленными и бытовыми холодильными агрегатами (холодильниками и морозильниками) обеспечивает нагрузку агрегатов, пропорциональную разности между текущим и номинальным коэффициентами загрузки энергосистемы.
Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии в однофазном исполнении включает силовой модуль СМ, накопитель электроэнергии НЭ, систему управления СУ, датчик тока электрической сети ДТс, датчики напряжения электрической сети ДНс1 и ДНс2, датчик тока накопителя электроэнергии ДТн, датчики напряжения накопителя электроэнергии ДНн1 и ДНн2, датчик тока потребителя ДТп, датчики напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2.
Устройство может быть выполнено с возможностью присоединения к 1-фазной электрической сети, а также с возможностью присоединения к 1-фазной отходящей линии с нагрузкой или с возможностью присоединения к 3-фазной электрической сети, а также с возможностью присоединения к 1- или 3-фазной отходящей линии с нагрузкой. Блок-схема устройства сглаживания пиков потребления электроэнергии в однофазном исполнении показана на фиг. 1.
Силовой модуль СМ подключен к электрической сети, накопителю электроэнергии НЭ и потребителю. Силовой модуль СМ предназначен для питания потребителя и/или накопителя электроэнергии НЭ от электрической сети за счет управления зарядом или разрядом накопителя электроэнергии НЭ по сигналам системы управления СУ.
Накопитель электроэнергии НЭ предназначен для аккумулирования электроэнергии и передачи ее потребителю через силовой модуль СМ по сигналам системы управления СУ. В процессе разряда накопителя электроэнергии НЭ его энергия передается потребителю через силовой модуль СМ. В процессе заряда накопителя электроэнергии НЭ электроэнергия передается от электрической сети накопителю через силовой модуль СМ. Силовой модуль СМ может обеспечивать электропитание потребителя в процессе заряда и разряда накопителя электроэнергии НЭ. Возможные режимы работы силового модуля СМ показаны на фиг. 2.
Система управления СУ получает информационные сигналы от датчика тока электрической сети ДТс, датчиков напряжения электрической сети ДНс1 и ДНс2, датчика тока накопителя электроэнергии ДТн, датчиков напряжения накопителя электроэнергии ДНн1 и ДНн2, датчика тока потребителя ДТп, датчиков напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2 и на их основе формирует сигналы управления режимом работы накопителя электроэнергии НЭ.
Датчик тока электрической сети ДТс, датчик тока накопителя электроэнергии ДТн, датчик тока потребителя ДТп предназначены для получения соответствующих информационных сигналов тока электрической сети, тока накопителя электроэнергии и тока потребителя.
Датчики напряжения электрической сети ДНс1 и ДНс2, датчики напряжения накопителя электроэнергии ДНн1 и ДНн2, датчики напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2 предназначены для получения соответствующих информационных сигналов напряжения электрической сети, напряжения накопителя электроэнергии, напряжения потребителя.
Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии работает по принципу разряда накопителя электроэнергии в часы пиковых нагрузок и заряда накопителя при минимальном потреблении из электрической сети. Определение пиковой или минимальной нагрузки выполняется путем сравнения фактического профиля мощности со сглаженным, полученным путем фильтрации.
Порядок работы устройства состоит в следующем. В каждый момент времени t система управления СУ на основании сигналов от датчиков напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2 и датчика тока ДТп вычисляет мощность, передаваемую потребителю, по формуле
Figure 00000001
где uп=ϕДНп1-ϕДНп2 - мгновенное значение напряжения потребителя; ϕДНп1 - мгновенное значение напряжения, снимаемого с датчика напряжения потребителя ДНп1; ϕДНп2 - мгновенное значение напряжения, снимаемого с датчика напряжения потребителя ДНп2; iп - мгновенное значение тока потребителя, снимаемое с датчика тока потребителя ДТп.
Система управления СУ вычисляет сглаженное значение мощности Рф путем фильтрации с постоянной времени, зависящей от характера изменения мощности потребителя, но не менее 5 мин.
Система управления СУ вычисляет разницу фактической Р и сглаженной мощности Рф:
Figure 00000002
Система управления СУ вычисляет мощность, которую необходимо передать от накопителя нагрузке, в момент времени t:
Figure 00000003
где
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
- запасенная энергия накопителя, о.е.;
Wa - запасенная энергия накопителя, кВт⋅ч;
Wa.e - емкость накопителя, кВт⋅ч;
х ∈ (0; 1) - показатель степени
ƒs - функция класса сигмоид;
ƒc - функция, учитывающая состояние накопителя.
Обозначив за th - шаг по времени в профиле мощности, функция ƒc определяется следующем образом.
При достижении полного заряда Wa-Ptth≥Wa:
РНЭ=Pt, если Pt≥0
Figure 00000007
При достижении минимума заряда Wa-Ptth≤0:
Figure 00000008
РНЭ=Pt, если Pt≥0.
Запасенная энергия накопителя может быть вычислена как произведение мощности на время
Figure 00000009
при этом мощность
Figure 00000010
uн=ϕДНп1-ϕДНп2 - мгновенное значение напряжения накопителя электроэнергии НЭ; ϕДНп1 - мгновенное значение напряжения, снимаемого с датчика напряжения накопителя электроэнергии ДНн1; ϕДНп2 - мгновенное значение напряжения, снимаемого с датчика напряжения накопителя электроэнергии ДНн2; iн - мгновенное значение тока накопителя электроэнергии, снимаемое с датчика тока накопителя электроэнергии ДТн.
Показатель степени х определяет мощность разряда накопителя в зависимости от запасенной в нем энергии: с уменьшением х мощность разряда увеличивается. Функция ƒs необходима для ограничения мощности заряда или разряда накопителя и принадлежит к классу сигмоид. Примером функции ƒs может быть гиперболический тангенс с заданными асимптотами, равными максимально допустимым мощностям заряда и разряда накопителя. Показатель степени х может быть принят равным 0,4.
Таким образом, если накопитель электроэнергии НЭ полностью или частично заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от накопителя электроэнергии НЭ и электрической сети потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощности и доли запасенной электроэнергии в накопителе электроэнергии НЭ.
Если накопитель электроэнергии НЭ полностью заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, или накопитель электроэнергии НЭ полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от электрической сети потребителю без использования накопителя электроэнергии НЭ.
Если накопитель электроэнергии НЭ частично заряжен или полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от электрической сети накопителю электроэнергии НЭ и потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощности.
Для пояснения в таблице 1 приведены направления потока мощности, обеспечиваемые устройством, в различных режимах работы.
Figure 00000011
Система управления СУ подает управляющее воздействие на силовой модуль СМ, обеспечивающий указанный режим работы накопителя электроэнергии НЭ.
Таким образом, достигается технический результат полезной модели, заключающийся в сглаживании пиков потребления электроэнергии системы «потребитель - устройство сглаживания пиков потребления» в течение суток.
Литература
1. Патент US 2012153726 (A1) - Energy storage system and method of controlling the same.
2. Способ жидкостного аккумулирования электроэнергии: пат. 2328619 Рос. Федерация: МПК F03B 13/00 (2006.01) / Буданов Н.П.; заявитель и патентообладатель Буданов Н.П. - №2007127628/06; заявл. 19.07.2007; опубл. 10.07.2008 Бюл. №19.
3. Способ сглаживания суточных пиковых нагрузок в энергосистемах больших городов: пат. 2210155 Рос. Федерация: МПК H02J 3/06 (2006.01) / Корнюх С.В.: заявитель и патентообладатель Корнюх С.В. - №2001112568/09; заявл. 2001.05.11; опубл. 2003.08.10.

Claims (1)

  1. Устройство для сглаживания пиков потребления электроэнергии, содержащее силовой модуль СМ, накопитель электроэнергии НЭ, систему управления СУ, датчик тока электрической сети ДТс, датчик тока накопителя электроэнергии ДТн, датчик тока потребителя ДТп, датчики напряжения электрической сети ДНс1 и ДНс2, датчики напряжения накопителя электроэнергии ДНн1 и ДНн2, датчики напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2, которое выполнено с возможностью присоединения к однофазной электрической сети, а также с возможностью присоединения к однофазной отходящей линии с нагрузкой или с возможностью присоединения к трехфазной электрической сети, а также с возможностью присоединения к одно- или трехфазной отходящей линии с нагрузкой, отличающееся тем, что система управления СУ в каждый момент времени на основании сигналов от датчиков напряжения потребителя ДНп1 и ДНп2 и датчика тока ДТ вычисляет фактическую мощность, передаваемую потребителю, сглаженное значение фактической мощности, передаваемой потребителю, а также разность фактической и сглаженной мощности; система управления СУ вычисляет мощность, которую необходимо передать от накопителя нагрузке в зависимости от степени заряда накопителя электроэнергии НЭ и величин фактической мощности, передаваемой потребителю, а также сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, при этом если накопитель электроэнергии НЭ полностью или частично заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от накопителя электроэнергии НЭ и электрической сети потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощности и доли запасенной электроэнергии в накопителе электроэнергии НЭ, если накопитель электроэнергии НЭ полностью заряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, или накопитель электроэнергии НЭ полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, больше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от электрической сети потребителю без использовании накопителя электроэнергии НЭ, если накопитель электроэнергии НЭ частично заряжен или полностью разряжен, а фактическая мощность, передаваемая потребителю, меньше сглаженного значения фактической мощности, передаваемой потребителю, то система управления СУ подает сигналы управления силовому модулю СМ, обеспечивая передачу мощности от электрической сети накопителю электроэнергии НЭ и потребителю так, что передаваемая мощность определяется разностью фактической и сглаженной мощностей.
RU2019143054U 2019-12-18 2019-12-18 Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии RU200180U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143054U RU200180U1 (ru) 2019-12-18 2019-12-18 Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143054U RU200180U1 (ru) 2019-12-18 2019-12-18 Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU200180U1 true RU200180U1 (ru) 2020-10-08

Family

ID=72744412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143054U RU200180U1 (ru) 2019-12-18 2019-12-18 Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU200180U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216305U1 (ru) * 2022-05-05 2023-01-27 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Устройство для сглаживания профиля мощности кв-радиостанции

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210155C2 (ru) * 2001-05-11 2003-08-10 Корнюх Степан Васильевич Способ сглаживания суточных пиковых нагрузок в энергосистемах больших городов
US7701090B2 (en) * 2007-01-18 2010-04-20 Mitsubishi Electric Corporation Active filter
RU162639U1 (ru) * 2015-10-26 2016-06-20 Алексей Андреевич Савельев Устройство симметрирования нагрузки

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2210155C2 (ru) * 2001-05-11 2003-08-10 Корнюх Степан Васильевич Способ сглаживания суточных пиковых нагрузок в энергосистемах больших городов
US7701090B2 (en) * 2007-01-18 2010-04-20 Mitsubishi Electric Corporation Active filter
RU162639U1 (ru) * 2015-10-26 2016-06-20 Алексей Андреевич Савельев Устройство симметрирования нагрузки

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216305U1 (ru) * 2022-05-05 2023-01-27 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Устройство для сглаживания профиля мощности кв-радиостанции

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108370162B (zh) 利用滞后协调下垂控制的微电网中的发电机的方法和设备
Powell et al. Optimal chiller loading in a district cooling system with thermal energy storage
EP2660942A1 (en) Operation planning method and method for operating heat-pump hot-water supply heating system
CN110462181B (zh) 压缩空气储能发电装置
CN104067505A (zh) 用于光伏设备的系统级功率点控制的系统和方法
CA2998104C (en) Grid tied, real time adaptive, distributed intermittent power
CN104539005B (zh) 一种移动终端充电控制系统及方法
BE1020037A3 (nl) Netaansluiting voor gegroepeerd opladen van elektrische voertuigen.
CN104534772A (zh) 一种半导体冰箱
RU200180U1 (ru) Устройство сглаживания пиков потребления электроэнергии
US9989949B2 (en) Grid tied, real time adaptive, distributed intermittent power
CN111211569A (zh) 一种柔性负荷参与电网调峰的优化配置方法
CN109307306B (zh) 一种分布式供热的方法以及系统
CN108120191B (zh) 一种实现需求侧响应的供冷机组先进控制系统和方法
CN203373810U (zh) 供水系统自动调压控制装置
CN108899922A (zh) 城市综合管廊节能电源系统
CN108089629B (zh) 一种实现需求侧响应的供冷机组控制系统和方法
WO2013101443A1 (en) Methods and systems for estimating charge capacity of an electrical energy-storage device
GB2577231A (en) Power supply apparatus and method
CN110284555A (zh) 一种多泵零疲劳供水系统及方法
CN106160016B (zh) 基于效率和均流性能面积和最大的并联供电系统模块数量控制方法
Khandekar et al. Non-Intrusive Appliance Load Monitoring System Using Zigbee Protocol
Baetens et al. Thermal systems in process industry as a source for electrical flexibility
CN108089628B (zh) 一种实现需求侧响应的供冷机组智能控制系统和方法
RU67594U1 (ru) Устройство управления электродвигателем насоса водоснабжения

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20201001