RU2325551C1 - Устройство для автономного энергоснабжения потребителей - Google Patents

Устройство для автономного энергоснабжения потребителей Download PDF

Info

Publication number
RU2325551C1
RU2325551C1 RU2006146769/06A RU2006146769A RU2325551C1 RU 2325551 C1 RU2325551 C1 RU 2325551C1 RU 2006146769/06 A RU2006146769/06 A RU 2006146769/06A RU 2006146769 A RU2006146769 A RU 2006146769A RU 2325551 C1 RU2325551 C1 RU 2325551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
autonomous
wind
power
Prior art date
Application number
RU2006146769/06A
Other languages
English (en)
Inventor
зов Сакен Койшибаевич Шерь (RU)
Сакен Койшибаевич Шерьязов
Алексей Александрович Аверин (RU)
Алексей Александрович Аверин
Original Assignee
ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет"
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 ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет" filed Critical ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет"
Priority to RU2006146769/06A priority Critical patent/RU2325551C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2325551C1 publication Critical patent/RU2325551C1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ветроэнергетики и сельского хозяйства, а именно к установкам, обеспечивающим электрической и тепловой энергией потребителей, удаленных от источников централизованного электро- и теплоснабжения. Устройство для автономного энергоснабжения потребителей содержит ветроэнергетическую установку и двигатель внутреннего сгорания, снабженный реле запуска и регулятором мощности двигателя внутреннего сгорания. Ветроэнергетическая установка подключена через выпрямитель и автономный инвертор к шинам потребителя электрической энергии. Двигатель внутреннего сгорания соединен с синхронной машиной, которая присоединяется к шинам потребителя. За ветроэнергетической установкой подключен стабилизатор. Аккумуляторная батарея, подключенная между выпрямителем и автономным инвертором, снабжена контроллером заряда, подключенным к реле запуска двигателя внутреннего сгорания и блоку управления. К ветроэнергетической установке подключен нагревательный элемент, установленный в баке-аккумуляторе. Устройство снабжено регулятором мощности тепловой нагрузки, системами управления автономным инвертором и стабилизатором. Техническим результатом является снижение расхода органического топлива путем максимального использования энергии ветра и расширения технологических возможностей установки, повышение качества электроэнергии и надежности энергоснабжения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и сельского хозяйства, а именно к установкам, обеспечивающим электрической и тепловой энергией потребителей, удаленных от источников централизованного электро- и теплоснабжения.
Известна автономная ветродизельэлектрическая установка, содержащая подключенные с помощью автоматических выключателей к шинам потребителей асинхронную электрическую машину, соединенную с ветродвигателем, и синхронную электрическую машину с инерционным маховиком на валу, соединенную с помощью управляемой разобщительной муфты с поршневым двигателем внутреннего сгорания, а также балластную нагрузку, подключенную к шинам потребителя. (Авторское свидетельство RU N 2174191, 7 F03D 9/00).
Недостатками данного устройства являются то, что синхронная машина постоянно подключена к шинам потребителя и энергия ветра используется недостаточно.
Известно устройство, использующее возобновляемые источники энергии для автономного электроснабжения и теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей. Основной элемент этого устройства - термоэлектрический генератор, вырабатывающий электрическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе электрической энергии, в него же поступает электрическая энергия от ветроэлектрического агрегата. Теплоту сгораемого в термоэлектрическом генераторе газа, не преобразованную в электрическую, передают в аккумулятор теплоты, в него же направляют теплоту, полученную преобразованием солнечной энергии. (Авторское свидетельство RU N 2182986, 7 F03D 9/00).
Недостатком данного устройства является то, что при полном заряде аккумулятора электрической энергии, энергия ветра не используется.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство продолжительного оптимального использования переменных, тяжело управляемых источников энергии (патент ЕР 0046530, F03D 9/00, H02J 3/38, Н02Р 9/42), содержащее ветроэнергетическую установку, включающую ветровую турбину и первый синхронный генератор, выпрямитель, инвертор, второй синхронный генератор, дизельный агрегат, частотный регулятор и регулятор напряжения второго синхронного генератора с системами управления, соединительную муфту, дополнительную полезную нагрузку и связанный с ней управляемый выпрямитель.
Прототип имеет следующие недостатки:
1. Колебания мощности сглаживаются только дополнительной нагрузкой и вторым синхронным генератором, что не всегда обеспечивает качество электрической энергии.
2. Синхронная машина постоянно подключена к шинам, что требует увеличения мощности ветроэнергетической установки.
3. При наличии электропотребления дизельный агрегат подключается всегда при скорости ветра, меньшей расчетной скорости ветра ветроэнергетической установки.
Целью изобретения является снижение расхода органического топлива путем максимального использования энергии ветра и расширения технологических возможностей установки, повышение качества электроэнергии и надежности энергоснабжения.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автономного энергоснабжения используются ветроэнергетическая установка и синхронный генератор, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания, за ветроэнергетической установкой подключен стабилизатор, между выпрямителем и автономным инвертором установлена аккумуляторная батарея, снабженная контроллером заряда, который подключен к реле запуска двигателя внутреннего сгорания и блоку управления, к ветроэнергетической установке подключен нагревательный элемент, установленный в баке-аккумуляторе, в который поступает не используемая потребителем энергия от ветроустановки, устройство снабжено регулятором мощности тепловой нагрузки, системами управления автономным инвертором и стабилизатором.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявленного изобретения, позволяющих получить новый положительный эффект - снижение расхода органического топлива, повышение качества электроэнергии и надежности энергоснабжения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "новизна" и критерию "изобретательский".
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана принципиальная схема устройства.
Устройство (см. чертеж) включает в себя ветроэнергетическую установку (ВЭУ) 1, присоединенную к шинам 11 через стабилизатор 2, выпрямитель 3, автономный инвертор 4. Между выпрямителем 3 и автономным инвертором 4 подключена аккумуляторная батарея (АКБ) 5, работающая в буферном режиме. К шинам 11 присоединен потребитель электрической энергии 9 и синхронная машина 8, приводимая во вращение двигателем внутреннего сгорания (ДВС) 7, снабженный регулятором мощности ДВС 12 и реле запуска 13, воздействующим на отключающие контакты выключателя 25. К ВЭУ 1 также присоединен через регулятор мощности 14 нагревательный элемент 19, установленный в баке-аккумуляторе 6, который в свою очередь присоединен к потребителю тепловой энергии 10. Устройство содержит блок управления 21, к которому присоединены датчики температуры 20, напряжения 27, мощности 28, регулятор мощности 12, контроллер заряда 22 и замыкающие контакты выключателя 26. Устройство включает датчик напряжения 18, подключенный к системе управления стабилизатором 15 и включающим контактам выключателя 24, систему управления автономным инвертором 16, датчик мощности 17, подключенный к регулятору мощности 12.
Возможны следующие режимы работы устройства:
1) ВЭУ работает (V≥V0). В зависимости от соотношения вырабатываемой Рв и потребной качественной электрической Рп.э мощностей возможны два режима:
1.1) Рв≥Рп.э
1.2) Рвп.э
2) Отсутствие или низкая скорость ветра (V<V0) и ВЭУ не работает
1) V>V0
1.1) Рв≥Рп.э
ВЭУ 1 вырабатывает электроэнергию, которая поступает в стабилизатор 2, а затем в выпрямитель 3. Выпрямленный ток поступает в автономный инвертор 4 для получения трехфазного тока стандартной частоты. Между выпрямителем 3 и автономным инвертором 4 подключена АКБ 5, работающая в буферном режиме для сглаживания колебаний мощности. Часть вырабатываемой ВЭУ 1 энергии поступает потребителю 9, а часть через контроллер заряда 22 на заряд АКБ 5. При этом стабилизатор 2 поддерживает требуемое напряжение на выходе пропорционально сигналу датчика 18, воздействующего на систему управления стабилизатором 15. Контроллер заряда 22 при достижении полного заряда АКБ 5 отключает ее, и вырабатываемая ВЭУ 1 энергия поступает потребителям 9 и 10. При этом блок управления 21 контролирует мощность, поступающую в бак-аккумулятор 6, в зависимости от напряжения на выходе ВЭУ 1, которое регистрируется датчиком напряжения 27. При снижении напряжения ниже минимального уровня, обеспечивающего качество электроэнергии у потребителя 9, блок управления 21, воздействует на регулятор мощности 14, который снижает потребляемую нагревательным элементом 19 мощность до его полного отключения.
Дальнейшее уменьшение напряжения возможно из-за снижения скорости ветра или превышения потребляемой мощности над вырабатываемой.
1.2) Рвп.э
Увеличение потребляемой мощности уменьшает напряжение ниже заданного минимального уровня на выходе ВЭУ 1, и когда стабилизатор не в состоянии поддерживать требуемое напряжение на выходе, АКБ 5 начинает разряжаться. При снижении заряда АКБ 5 до заданного значения, контроллер 22 подает сигнал в реле запуска 13 для включения в работу ДВС 7 и замыкания контактов выключателя 25. ДВС 7 вращает синхронную машину 8, которая вырабатывает электроэнергию для поддержания номинального напряжения на шинах потребителя 11. Количество энергии, вырабатываемой ДВС 7, регулируется регулятором мощности 12, который получает сигнал от блока управления 21, пропорционально сигналу датчика напряжения 27 и потребитель 9 получает электроэнергию от ВЭУ 1 и синхронной машины 8. При этом происходит заряд АКБ 5 от ВЭУ 1. При скорости ветра, не обеспечивающей требуемое напряжение на выходе ВЭУ 1, датчик напряжения 18 подает команду на размыкание контактов выключателя 24 и вырабатываемая энергия от ВЭУ 1 поступает в бак-аккумулятор 6. Потребляемая нагревательным элементом 19 мощность контролируется регулятором мощности 14 по сигналу блока управления 21, который получает сигнал от датчика напряжения 27. Синхронная машина 8 снабжает электрической энергией потребителя 9 и по необходимости АКБ 5. При полном заряде АКБ 5 отключается контроллером 22.
2) V<V0
При отсутствии или низкой скорости ветра потребитель 9 получает энергию от синхронной машины 8, приводимой во вращение ДВС 7. Количество электрической энергии, вырабатываемой синхронной машиной 8, регулируется регулятором мощности 12, который изменяет количество подаваемого топлива в ДВС 7, пропорционально величине датчика мощности 17. При необходимости энергия, вырабатываемая синхронной машиной 8, используется для теплоснабжения. При этом датчик температуры 20, встроенный в бак-аккумулятор 6, в заданное время подает сигнал в блок управления 21, который при отсутствии сигнала от датчика мощности 28 замыкает контакты выключателя 26 при температуре ниже требуемой, размыкает - выше требуемой. При отсутствии потребителей электрической энергии датчик мощности 17 подает сигнал в регулятор мощности 12 для прекращения работы ДВС 7. Для предотвращения подачи напряжения на зажимы ветроустановки 1 от синхронной машины 8 предусмотрено реле обратного тока 23, которое подает сигнал на отключающие контакты выключателя 24.
Для качественного теплоснабжения температура теплоносителя в баке-аккумуляторе 6 контролируется блоком управления 21, получающего сигнал от датчика температуры 20. Блок управления 21 в заданное время сравнивает температуру в баке-аккумуляторе 6 с заданным значением и по необходимости замыкает контакты выключателя 26, который подключает нагревательный элемент 19 к шинам потребителя 11.
Таким образом, описанная выше работа устройства для автономного энергоснабжения потребителей позволяет снизить потребление органического топлива, расширить технологические возможности установки, повысить надежность энергоснабжения и эффективность использования энергии ветра.

Claims (1)

  1. Устройство для автономного энергоснабжения потребителей, содержащее ветроэнергетическую установку, подключенную через выпрямитель и автономный инвертор к шинам потребителя электрической энергии, двигатель внутреннего сгорания, снабженный реле запуска и регулятором мощности двигателя внутреннего сгорания, соединенный с синхронной машиной, которая присоединяется к шинам потребителя, отличающееся тем, что за ветроэнергетической установкой подключен стабилизатор, аккумуляторная батарея, подключенная между выпрямителем и автономным инвертором, снабжена контроллером заряда, подключенным к реле запуска двигателя внутреннего сгорания и блоку управления, к ветроэнергетической установке подключен нагревательный элемент, установленный в баке-аккумуляторе, устройство снабжено регулятором мощности тепловой нагрузки, системами управления автономным инвертором и стабилизатором.
RU2006146769/06A 2006-12-26 2006-12-26 Устройство для автономного энергоснабжения потребителей RU2325551C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146769/06A RU2325551C1 (ru) 2006-12-26 2006-12-26 Устройство для автономного энергоснабжения потребителей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006146769/06A RU2325551C1 (ru) 2006-12-26 2006-12-26 Устройство для автономного энергоснабжения потребителей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2325551C1 true RU2325551C1 (ru) 2008-05-27

Family

ID=39586639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006146769/06A RU2325551C1 (ru) 2006-12-26 2006-12-26 Устройство для автономного энергоснабжения потребителей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325551C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532635C2 (ru) * 2008-03-12 2014-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Аккумуляция электроэнергии тепловым аккумулятором и обратное получение электроэнергии посредством термодинамического кругового процесса
RU2759009C1 (ru) * 2020-12-08 2021-11-08 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ и система питания потребителей постоянного тока источником электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532635C2 (ru) * 2008-03-12 2014-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Аккумуляция электроэнергии тепловым аккумулятором и обратное получение электроэнергии посредством термодинамического кругового процесса
US8938966B2 (en) 2008-03-12 2015-01-27 Siemens Aktiengesellschaft Storage of electrical energy with thermal storage and return through a thermodynamic cycle
RU2759009C1 (ru) * 2020-12-08 2021-11-08 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ и система питания потребителей постоянного тока источником электроснабжения на основе возобновляемых энергоресурсов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2421785C (en) Island network and method for operation of an island network
JP4128145B2 (ja) 島ネットワークと島ネットワークを稼働する方法
JP5465949B2 (ja) 電力供給システム
RU2597233C2 (ru) Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
JP4441122B2 (ja) 始動電力を供給するバッテリー電源を含むマイクロタービン発電システム
RU2382900C1 (ru) Система для автономного электроснабжения потребителей
JP2008141926A (ja) 家庭用電力蓄積装置、車載用電力蓄積装置、電力供給・蓄積システム及び蓄電制御方法
CN105281624B (zh) 热动力发电装置和热动力发电系统
KR20190048623A (ko) 태양광 기반의 자율 독립형 마이크로그리드 시스템 및 그 운전방법
WO2018033432A1 (en) Renewable energy supply system, island operation powerline and method
JP2008228543A (ja) コジェネレーション装置
WO2018211263A1 (en) Heat and power generation and storage system
RU2325551C1 (ru) Устройство для автономного энергоснабжения потребителей
JP2006169995A (ja) マイクロガスタービン発電システム及び捕機電力供給方法
US7615878B2 (en) Cogeneration apparatus
WO2005101610A2 (en) An electrical power supply system
RU2319277C1 (ru) Автономный источник электроэнергии постоянного тока
CN115441495A (zh) 联合供电系统
JP7122991B2 (ja) 発電装置
RU2680642C1 (ru) Ветросолнечная установка автономного электроснабжения
US20240154416A1 (en) Power system and method
RU2765158C2 (ru) Ветродизельная электростанция
JPH11351057A (ja) ハイブリッド型エネルギー供給システム
DK181090B1 (en) Method and system for operating an electrical grid
US20240157842A1 (en) Power distribution system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081227