RU2679685C1 - Система энергоснабжения локальных потребителей - Google Patents
Система энергоснабжения локальных потребителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679685C1 RU2679685C1 RU2018117751A RU2018117751A RU2679685C1 RU 2679685 C1 RU2679685 C1 RU 2679685C1 RU 2018117751 A RU2018117751 A RU 2018117751A RU 2018117751 A RU2018117751 A RU 2018117751A RU 2679685 C1 RU2679685 C1 RU 2679685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- control device
- fuel cell
- information
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 46
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания и эксплуатации энергетических систем. Система энергоснабжения локальных потребителей состоит из генераторов на основе возобновляемых источников электроэнергии и генератора на основе невозобновляемого источника энергии, топливного элемента, управляющего устройства, соединенного с генераторами, накопителями энергии и потребителями энергии. При этом система дополнительно содержит криобак со сжатым природным газом, соединенный через клапанную систему, эжектор и трубопровод с топливным элементом, датчики измерения температуры, акустической эмиссии, давления и механических напряжений, установленные на криобаке и трубопроводе и соединенные с управляющим устройством, выполненным в виде информационно-измерительной и управляющей системы. Информационно-измерительная и управляющая система содержит устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации, устройство управления функционированием топливного элемента, устройство управления безопасным функционированием криобака и устройство управления передачи энергии. Устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации соединено с датчиками измерения, через устройство управления безопасным функционированием криобака соединено с клапанной системой и через устройство управления функционированием топливного элемента соединено с топливным элементом. Генераторы энергии, накопители энергии и потребители энергии соединены с информационно-измерительной и управляющей системой через устройство управления передачи энергии. Изобретение позволяет обеспечить оптимальное соотношение топливно-энергетического баланса для функционирования в течение длительного времени системы в необслуживаемом режиме и в периоды отсутствия возможности пополнения топливных запасов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области создания и эксплуатации энергетических систем и установок киловаттного уровня для энергоснабжения локальных потребителей малой мощности, как правило, дислоцирующихся в труднодоступных и малонаселенных районах, поселениях, значительно удаленных от централизованных систем транспорта топлива и энергии. Преимущественно изобретение относится к установкам и системам энергообеспечения тепловой и электрической энергией, которые предназначены, в первую очередь, для длительной эксплуатации в автоматизированном режиме, в особых сложных условиях. Например, в условиях, когда нет принципиальной возможности постоянного мониторинга их безопасности, управления надежностью процесса генерации энергии человеком - оператором, пополнения запасов топлива и пр. Наиболее близкой областью данного изобретения являются способы и технические устройства (установки, агрегаты, системы) генерации и накопления тепловой и электрической электроэнергии, необходимой для работы различной диагностической радиоэлектронной и светооптической аппаратуры, аппаратуры связи, других локальных потребителей. В основном составе таких потребителей в первую очередь есть: наземные, морские и речные плавучие средства навигационного обеспечения в форме маяков, светящих буев; автономные транспортные средства для перемещения различных предметов, в том числе средств мониторинга, контроля состояния внешней безопасности, защищенности окружающей среды, гражданских и промышленных, иных объектов мира от несанкционированного их перемещения или проникновения на их территорию посторонних конструкций, предметов и лиц; автоматизированные метеостанции, станции сотовой и иной спецсвязи, станции диагностики и катодной защиты магистральных трубопроводов, зонды и пр.; малые агломерации, населенные пункты, отдельные строения для размещения ограниченного контингента вахтовых наблюдателей и иного персонала.
Аналогами предлагаемой системы являются.
Система по патенту RU2499961 для генерации энергии в гибридной энергоустановке, включающей тепловой двигатель, приводящий в действие генератор электрической энергии, которую в выбранные моменты времени накапливают в аккумуляторной батарее.
Система по патенту РФ 2444637 и способы преобразования энергии газообразного топлива (природный газ, водород, др.) в механическую и электрическую мощность, преобразующих первичную энергию газа в электрическую, которая затем запасается в электроаккумуляторах, и потом, при необходимости, служит источником энергоресурсов для потребителя, например, транспортных средств вне зависимости от графика выработки первичной энергии.
Известен также способ производства электрической энергии из природного газа, с использованием топливного элемента на твердом оксиде, включающий стадии электрохимического окисления природного газа, прошедшего предварительное расширение, а также нагрев природного газа выходящим из топливного элемента потоком (заявка РФ на изобретение №2000107827, дата публикации 2002.01.20).
Недостатками названных выше систем является их низкая надежность при длительном сроке эксплуатации в необслуживаемом режиме и низкий уровень энергоэффективности при использовании традиционного углеводородного или изотопного топлива. Из оригинальных особенностей работы энергогенерирующих систем в удаленных районах Севера и арктической зоны РФ известна проблема повышения надежности, ресурса и эффективности энергоисточника для локального потребителя при работе на переменной мощности. Таким образом, возникает задача создания системы технических устройств для генерации энергии в условиях циклического ее потребления в диапазонах малой и сверх малой установленных мощностей интегрируемой с энергоаккумулирующими устройствами, которые входят в состав установок и агрегатов. Совокупность отдельно функционирующих генераторов энергии системы и ее накопители - аккумуляторы способны обеспечивать высокую надежность, качество, эффективность энергоснабжения локального потребителя. В первую очередь, это касается энергоснабжения локального потребителя в неравномерном режиме использования установленной мощности. При этом такой особый режим, как правило, обязан обладать свойством инвариантности к возможностям по использованию традиционных и возобновляемых энергоресурсов, накоплению и сохранения энергии.
Известна система (по патенту RU2389618, заявка РФ на изобретение №2007103167, дата публикации 2008.08.10) для снабжения потребителей и способ генерации энергии в гибридной силовой энергетической установке, содержащей первый накопитель энергии, работающий для поддержания рабочей мощности, по меньшей мере, для одного собственного потребителя - мотора с фрикционной передачей; второй накопитель энергии, электрически соединенный с первым накопителем энергии и мотором с фрикционной передачей, при этом второй накопитель энергии работает для поддержания рабочей мощности, по меньшей мере, одного мотора с фрикционной передачей для пополнения, взятой из первого накопителя энергии; и вспомогательную силовую установку, которая содержит топливный элемент и работает для заряда первого накопителя энергии.
Также известна (автономная система энергоснабжения буя (Patent US 8149275 от 03.04.2012). В эту систему энергоснабжения локального потребителя - буя включено определенное число солнечных коллекторов модулей и аккумуляторных батарей, один или несколько генераторов, приводимых в действие энергией морских волн. Включение таких генераторов в систему повышает надежность энергоснабжения буя в условиях дефицита поступления солнечной энергии, однако приводит к другому явному недостатку - необходимости частого периодического обслуживания и ремонта. В фактических условиях эксплуатации таких генераторов продолжительность их надежной работы в морской воде ограничена, в первую очередь из-за коррозии, заиливания, загрязнения водорослями и т.д. В условиях морского штиля, или отсутствия подвижки ледового покрова, отсутствия волн такие генераторы не способны вырабатывать энергию. Природные и климатические риски генерации солнечной энергии, морских волн, например, при пасмурной погоде или в период полярной ночи вынуждает на практике для поддержания работоспособности энергетической безопасности буя включать в архитектуру энергосистемы большую численность и емкость аккумуляторных батарей. Это обстоятельство приводит в свою очередь к ограничению и ухудшению, служебных свойств системы и локального потребителя - буя, например, его плавучести, устойчивости и пр.
Недостатком названных выше систем для энергоснабжения автономных потребителей также является их низкая надежность, слабая эффективность генерации необходимой мощности в сложных условиях эксплуатации, в том числе при отсутствии принципиальной возможности постоянного (даже дистанционного) мониторинга безопасности и надежности работы системы дежурным оператором.
За прототип выбрана система (полезная модель РФ №143216) энергоснабжения для плавучих средств навигационного обеспечения, состоящая из генератора на основе возобновляемого источника электроэнергии - солнечных батарей, второго генератора на основе возобновляемого источника электроэнергии - вертикально-осевого ветрогенератора и третьего генератора на основе не возобновляемого источника энергии - топливного элемента, накопителей электроэнергии и управляющего устройства, вход которого соединен с источниками электроэнергии, а выходы соединены с накопителями и энергопотребляющим оборудованием плавучего средства навигационного обеспечения. Для автономного функционирования такой системы она снабжена управляющим устройством и распределителем мощности между накопителями и энергопотребляющим оборудованием плавучего средства навигационного обеспечения, а в качестве топлива для топливного элемента используют метанол или этанол, или водород, или метан.
Задача изобретения - повышение надежности и безопасности системы энергоснабжения локальных потребителей малой мощности за счет использования перспективного ресурса традиционного топлива и возобновляемых источников энергии в гибридной энергоустановке, а также получить лучшие возможности для существенного улучшения динамических, ресурсных, маневренных служебных показателей, надежности и безопасности энергоснабжения локального потребителя.
Техническим результатом, на который направлена система энергоснабжения локальных потребителей малой мощности, является оптимальное соотношение топливно-энергетического баланса для функционирования в течение длительного времени системы в необслуживаемом режиме в периоды отсутствия возможности пополнения топливных запасов.
Для достижения указанного результата предложена система энергоснабжения локальных потребителей, состоящая из генераторов на основе возобновляемых источников электроэнергии 1 и 2, генератора на основе не возобновляемого источника энергии - топливного элемента 7, управляющего устройства 13, соединенного с генераторами 1,2,7, накопителями энергии 12 и потребителями энергии 18, при этом система дополнительно содержит криобак 3 со сжатым природным газом, соединенный через клапанную систему 4, эжектор 5 и трубопровод 6 с топливным элементом 7, датчики измерения температуры 8, акустической эмиссии 9, давления 10 и механических напряжений 11, установленные на криобаке 3 и трубопроводе 6 и соединенные с управляющим устройством 13, выполненным в виде информационно-измерительной и управляющей системы.
Кроме того:
- информационно-измерительная и управляющая система 13 содержит устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14, устройство управления функционированием топливного элемента 16, устройство управления безопасным функционированием криобака 17 и устройство управления передачи энергии 15,
- устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14 соединено с датчиками измерения 8,9,10 и 11, через устройство управления безопасным функционированием криобака 17 соединено с клапанной системой 4, и через блок 16 соединено с топливным элементом 7,
- генераторы энергии 1,2,7, накопители энергии 12 и потребители энергии 18 соединены с информационно-измерительной и управляющей системой 13 через устройство управления передачи энергии 15.
Изобретение поясняется чертежом, который не охватывает и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а является лишь иллюстрирующим материалом частного случая выполнения.
На фигуре представлена принципиальная схема предложенной системы энергоснабжения локальных потребителей малой мощности, на которой обозначены:
1 - первый генератор на основе возобновляемого источника энергии, например, солнечные коллекторы;
2 - второй генератор на основе возобновляемого источника энергии, например, ветрогенераторы;
3 - криобак со сжатым природным газом; 4- клапанная система;
5 - эжектор;
6 - трубопровод подачи сжатого природного газа и окислителя в топливный элемент;
7 - генератор на основе невозобновляемого источника энергии - топливный элемент, включающий твердооксидные пластины, и использующий в качестве топлива сжатый природный газ, а в качестве окислителя кислород из воздуха, которые направляются в топливный элемент, при этом сжатый природный газа подается из криобака 3 через эжектор 5, в котором происходить его смешивание с окислителем - кислородом воздуха;
8 - датчики измерения температуры, корпуса которых размещены на поверхности криобака 3 и трубопровода 6;
9 - датчики измерения сигналов акустической эмиссии, корпуса которых размещены на поверхности криобака 3 и трубопровода 6;
10 - датчики измерения механических напряжений, корпуса которых размещены на поверхности криобака 3 и трубопровода 6;
11 - датчики д измерения давления, корпуса которых размещены на поверхностях криобака и трубопровода 6;
12 - накопители энергии - батарея аккумуляторов энергии;
13 - информационно измерительная и управляющая система, с устройством преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14, регистрируемой с датчиков 8-11, а также с устройством управления передачи энергии - 15 в накопитель энергии - батарею аккумуляторов энергии - 12 и (или) локальному потребителю энергии 18, с устройством управления функционированием топливного элемента - 16, с устройством управления безопасным функционированием криобака - 17.
Криобак - 17 представляет собой криогенный сосуд с многослойной экранно-вакуумной изоляцией, внутренний сосуд и внешний кожух которого изготовлены конструктивно-технологически предпочтительно из стеклонитей и композитного материала. Оснащен регулирующей и запорной криогенной арматурой. Преимущество хранения газа в криобаке заключается в меньшем давление по сравнению с классическими стальными баллонами при хранении одинаковых объемов газа, что позволят запасать большие объемы газа по сравнению с классическими стальными газовыми баллонами.
В состав предложенной системы энергоснабжения локальных потребителей малой мощности входят: два или более разных генератора, использующие принципиально разные ресурсы возобновляемых источников энергии, например, ветра и солнца, водных ресурсов и пр. Эти генераторы имеют конструктивные исполнительские решения, которые обладают свойством высокой надежности и противодействия негативным эффектам природной среды и окружающего мира. Например, конструктивное исполнение солнечных коллекторов - солнечные батареи, может быть, в форме нескольких пар, вертикально, горизонтально и наклонно расположенных, ориентированных с определенным шагом, который установлен по результатам моделирования процессов генерации энергии методами экспериментальной физики. Аналогичным образом, за счет имитационного моделирования формируются конкретные технические решения для оптимального по критериям эффективности, надежности и безопасности энергоснабжения локального потребителя в части выбора модели, конструкции и порядка размещения в составе системы ветровых генераторов. В частности такими энергетическими агрегатами могут быть модели ветровых генераторов, защищенные патентами №123468 RU от 27.12.2012, или №125264 RU от 27.02.2013 или иными. В системе важным компонентом является батарея аккумуляторов - 12 с целевой функцией - накопителя и временного хранения энергии. В качестве аккумуляторов могут быть накопители энергии конденсаторного типа, химические аккумуляторные (кислотные, щелочные и пр.) батареи, пленочные аккумуляторы или другие известные накопители. Управляющее устройство 15 обеспечивает совокупный процесс генерации и распределения энергии, обеспечивает связь с генераторами на возобновляемых источниках энергии 1, 2, с топливным элементом 7, который в качестве топливного ресурса использует сжатый природный газ, а также с аккумуляторной батареей - 12, локальным одним или несколькими потребителями энергии 18.
Система, схематически показанная на фигуре, функционирует следующим образом.
Первый генератор - 1 за счет солнечных коллекторов осуществляет генерацию электроэнергии, которая через устройство управления передачи энергии 15 передается потребителю 18 и (или) в аккумуляторную батарею накопителя энергии 12. Устройство 15 путем автоматизированного выбора рабочей точки на вольт-амперной характеристике солнечных коллекторов 1 обеспечивает отбор требуемой энергии, а также формирует постоянное напряжение, необходимое для подзарядки накопителя энергии - 12, Это же устройство управления 15 имеет другой канал управления, к которому подключается второй генератор - 2, обеспечивающий генерацию энергии за счет ветра или иного возобновляемого ресурса (морские волны, вибрация и т.д). Генерируемая энергия этого генератора суммируется с энергетической мощностью солнечных коллекторов 1, а в ночной период или в период полярной ночи этот генератор 2 выполняет роль основного устройства для генерации электроэнергии. При внешних событиях, когда длительное время нет необходимых ресурсов возобновляемых источников (солнца, ветра, и пр.) всю необходимую для потребителей электрическую мощность для локального потребителя энергии 18 обеспечивает батарея - 12. Однако накопленная в батареи энергия, а с ней и напряжение на ее выходных клеммах заметно теряет свой потенциал в период длительной работы, запасы энергии в батарее снижаются и достигают минимально допустимого уровня по критериям энергетической безопасности автономного потребителя. Устройство 15 в этом случае формирует сигнал для информационно-измерительной и управляющей системы 13 о приближающемся дефиците энергии для локального потребителя. Этот же сигнал также транслируется на вход устройства преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14. Устройство преобразования и
интеллектуального анализа измерительной информации 14 с учетом постоянно получаемой измерительной информации, регистрируемой датчиками 8-11, формирует сигнал для подачи сжатого природного газа из криобака 3, в топливный элемент 7, путем открытия клапанной системы 4, через эжектор 5 и трубопровод 6. Устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14 формирует сигналы выбора одного из вариантов, заранее сформированной рабочей программы или регламента функционирования системы энергоснабжения локальных потребителей в целом. Эти сигналы поступают в устройство управления функционированием топливного элемента - 16, и устройство управления безопасным функционированием криобака - 17. Информационно-измерительная система 13 формирует аварийный управляющий сигнал на закрытие клапанной системы 5 и отключения из работы топливного элемента 7, использующего в качестве топлива сжатый природный газ, по отклонению за установленные проектные пределы измеряемых показателей, установленных для нормальных условий эксплуатации по крайней мере для 3-х из 4 измеряемых параметров информации с датчиков регистрации температуры 8, акустической эмиссии 9, давления 10 и механических напряжений 11. При нормальных проектных условиях эксплуатации системы в топливном элементе 7 начинается электрохимическая реакция окисления природного газа, в результате которой генерируется электрическая энергия и выделяется тепло. При необходимости тепловая энергия, которая генерируется в топливном элементе 7, может быть использована на собственные нужны энергоснабжения самой системы или по какой-то другой надобности. Например, она может быть использована для обогрева батареи или энергопотребляющей информационно-измерительной и управляющей аппаратуры. Работа топливного элемента 7 будет продолжаться с расходом запасенного в криобаке 3 запаса сжатого газа до тех пор, пока во внешней среде не будет открыт доступ генераторов к возобновляемым ресурсам энергии, и (или) запас энергии, вольтовое напряжение на батареи 12 не достигнет проектных значений. Запас сжатого природного газа для топливного элемента находится в криобаке 3 и его остаточный объем определяется по показателям датчиков 8, 9, 11, за счет соответствующих автоматизированных вычислений в устройстве преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14. При возможном повышении температуры и давления газа в криобаке за установленные проектные пределы безопасности, с одновременным автоматизированным анализом дополнительной измерительной информации с датчиков 9 и 10, управляющее устройство 17 обеспечивает процесс аварийного снижения высокого уровня внутреннего давления сжатого газа внутри криообака до проектных безопасных показателей за счет клапанной системы 4. С помощью этого же устройства 17 происходит отключение подачи сжатого природного газа в топливный элемент, когда появляется доступ генератора 1 и (или) генератора 2 к возобновляемым ресурсам энергии. При этом в эжекторе 5 одновременно закрывается канал (на фигуре не показан) забора кислорода воздуха (окружающей систему парогазовой смеси) для окисления газового топлива Объем топливного криобака определяется расчетом для конкретных программ регламентной эксплуатации. В состав системы энергоснабжения локальных потребителей малой мощности для распределения энергии, а также регулирования доли использования установленной мощности между источниками ее генерации - 1, 2, 7 и автономным потребителем - 18, аккумуляторной батареей 12, включено управляющее устройство 15. Устройство 15 содержит необходимое количество входов (по числу генераторов энергии) и выходов (по числу потребителей и накопителей энергии и для устойчивого энергоснабжения потребителя и собственных нужд системы. В частности энергообеспечение собственных нужд системы включает поставку электроэнергии, необходимой для устойчивой работы электронной аппаратуры, и т.д. Это устройство 15 в составе информационно-измерительной и управляющей системы 13 в форме программно-аппаратного комплекса в автоматизированном режиме обеспечивает безопасное ведение главного технологического процесса - снабжение энергией ее накопителя 12 и потребителя - 18. В качестве устройства управления передачи энергии - 15 может быть использован контроллер, на базе технического решения, защищенного патентом №118134 RU от 10.09.2012. Это же управляющее устройство 15 защищает батарею 12 от перезаряда.
Таким образом, предлагаемое схемотехническое решение за счет использования в системе нескольких компонентов - источников электроэнергии разных типов, технологически реализует, главный процесс энергоснабжения локальных потребителей. Совместная работа компонентов этой системы обеспечивается информационно-измерительной и управляющей системой - 13 ив ходящими в ее состав устройствами 14-17. Блок 14 - устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации может быть выполнен в форме программированного аппаратного комплекса, на базе межвидового компьютера. Это обстоятельство и особенность решения позволяет повысить энергетическую безопасность локального потребителя энергии, улучшить качество его энергоснабжения, улучшить комфортность жизнедеятельности.
Claims (4)
1. Система энергоснабжения локальных потребителей, состоящая из генераторов на основе возобновляемых источников электроэнергии 1 и 2, генератора на основе невозобновляемого источника энергии - топливного элемента 7, управляющего устройства 13, соединенного с генераторами 1, 2, 7, накопителями энергии 12 и потребителями энергии 18, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит криобак 3 со сжатым природным газом, соединенный через клапанную систему 4, эжектор 5 и трубопровод 6 с топливным элементом 7, датчики измерения температуры 8, акустической эмиссии 9, давления 10 и механических напряжений 11, установленные на криобаке 3 и трубопроводе 6 и соединенные с управляющим устройством 13, выполненным в виде информационно-измерительной и управляющей системы.
2. Система по п. 1, отличающаяся, тем, что информационно-измерительная и управляющая система 13 содержит устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14, устройство управления функционированием топливного элемента 16, устройство управления безопасным функционированием криобака 17 и устройство управления передачи энергии 15.
3. Система по п. 2, отличающаяся, тем, что устройство преобразования и интеллектуального анализа измерительной информации 14 соединено с датчиками измерения 8, 9, 10 и 11, через устройство управления безопасным функционированием криобака 17 соединено с клапанной системой 4 и через блок 16 соединено с топливным элементом 7.
4. Система по п. 2, отличающаяся, тем, что генераторы энергии 1, 2, 7, накопители энергии 12 и потребители энергии 18 соединены с информационно-измерительной и управляющей системой 13 через устройство управления передачи энергии 15.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117751A RU2679685C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Система энергоснабжения локальных потребителей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117751A RU2679685C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Система энергоснабжения локальных потребителей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679685C1 true RU2679685C1 (ru) | 2019-02-12 |
Family
ID=65442846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117751A RU2679685C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Система энергоснабжения локальных потребителей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679685C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190148U1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Тех Инвест Сервис" | Установка автономного теплового и электрического энергоснабжения |
| RU2776579C1 (ru) * | 2021-10-19 | 2022-07-22 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Топливно-энергетическая система с низким углеродным следом |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050123813A1 (en) * | 2002-11-13 | 2005-06-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and related method |
| RU2444637C2 (ru) * | 2010-05-13 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ генерации энергии |
| US8149275B2 (en) * | 2001-03-29 | 2012-04-03 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Monitoring buoy system |
| RU132433U1 (ru) * | 2012-07-04 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Экспериментальная когенерационная энергетическая установка |
| RU2499961C1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ генерации энергии в гибридной установке |
| RU143216U1 (ru) * | 2014-05-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Система энергоснабжения плавучих средств навигационного обеспечения судовождения |
-
2018
- 2018-05-15 RU RU2018117751A patent/RU2679685C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8149275B2 (en) * | 2001-03-29 | 2012-04-03 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Monitoring buoy system |
| US20050123813A1 (en) * | 2002-11-13 | 2005-06-09 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and related method |
| RU2444637C2 (ru) * | 2010-05-13 | 2012-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ генерации энергии |
| RU2499961C1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ генерации энергии в гибридной установке |
| RU132433U1 (ru) * | 2012-07-04 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Экспериментальная когенерационная энергетическая установка |
| RU143216U1 (ru) * | 2014-05-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Система энергоснабжения плавучих средств навигационного обеспечения судовождения |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190148U1 (ru) * | 2019-02-15 | 2019-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Тех Инвест Сервис" | Установка автономного теплового и электрического энергоснабжения |
| RU2776579C1 (ru) * | 2021-10-19 | 2022-07-22 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Топливно-энергетическая система с низким углеродным следом |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Boudellal | Power-to-gas: Renewable hydrogen economy for the energy transition | |
| Widera | Renewable hydrogen implementations for combined energy storage, transportation and stationary applications | |
| Lokar et al. | The potential for integration of hydrogen for complete energy self-sufficiency in residential buildings with photovoltaic and battery storage systems | |
| Aneke et al. | Energy storage technologies and real life applications–A state of the art review | |
| Dell et al. | Energy storage—a key technology for global energy sustainability | |
| Ameur et al. | Performance and energetic modeling of hybrid PV systems coupled with battery energy storage | |
| Krishna | Optimization analysis of microgrid using HOMER—A case study | |
| GARCIA et al. | Optimal sizing hydrokinetic-photovoltaic system for electricity generation in a protected wildlife area of Ecuador | |
| RU2679685C1 (ru) | Система энергоснабжения локальных потребителей | |
| WO2022147523A1 (en) | Supplying off-grid power to a remote facility | |
| Zemite et al. | A comprehensive overview of the Europen and Baltic landscape for hydrogen applications and innovations | |
| Siti Khodijah et al. | Design of compensation battery for tidal power‐photovoltaics‐SOFC microgrids in Ternate and Pulau‐Tidore Islands | |
| Bourasseau et al. | Hydrogen: a storage means for renewable energies | |
| Shi et al. | Economic Scheduling of Integrated Port Energy System Considering the Flexible Operating Condition of Hydrogen Equipments | |
| Zhang et al. | Optimal scheduling for hydrogen-electric hybrid microgrid with vehicle to grid technology | |
| Vivekanadam et al. | Integrated renewable energy management system for reduced hydrogen consumption using fuel cell | |
| Lagorse et al. | Hybrid stand-alone power supply using PEMFC, PV and battery-Modelling and optimization | |
| Pedersen et al. | Status and recommendadtions for RD&D on energy storage technologies in a Danish context | |
| TW201528603A (zh) | 燃料電池被動式陽極氣體回收系統 | |
| CN115964834A (zh) | 基于生产工艺虚拟储能的企业综合能源规划方法及系统 | |
| Meiwes | Technical and economic assessment of storage technologies for power-supply grids | |
| Çakır et al. | Energy storage technologies for building applications | |
| Sheindlin et al. | Distributed generation of heat and electricity on the basis of renewable energy sources with using aluminum as an intermediate energy carrier | |
| Sandøy | Zero-Emission Fish Farm Powered by Wind Power and Hydrogen-A Feasibility Study | |
| RECIOUI et al. | Technical and Economic Feasibility Study of a Hybrid Hydrogen-based Renewable Energy System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191025 Effective date: 20191025 |