RU2759192C1 - Гибридный энергетический комплекс - Google Patents

Гибридный энергетический комплекс Download PDF

Info

Publication number
RU2759192C1
RU2759192C1 RU2021107085A RU2021107085A RU2759192C1 RU 2759192 C1 RU2759192 C1 RU 2759192C1 RU 2021107085 A RU2021107085 A RU 2021107085A RU 2021107085 A RU2021107085 A RU 2021107085A RU 2759192 C1 RU2759192 C1 RU 2759192C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
axial
output
heat
consumers
Prior art date
Application number
RU2021107085A
Other languages
English (en)
Inventor
Яков Михайлович Кашин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ"), Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2021107085A priority Critical patent/RU2759192C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2759192C1 publication Critical patent/RU2759192C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/22—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus producing heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

Изобретение относится к гибридным энергетическим комплексам и предназначено для бесперебойного электро-, тепло- и холодоснабжения локальных объектов. Гибридный энергетический комплекс (ГЭК) содержит фотоэлектрический преобразователь, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполняющую роль аварийного источника питания и выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы. Выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки. Аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки. Приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла. ГЭК дополнительно содержит солнечную тепловую панель, холодильный аппарат, преобразователь «тепло-холод» и тепловой аккумулятор, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, при этом его первый вход подключен к солнечной тепловой панели, а его второй вход подключен к выходу блока утилизации тепла, его первый выход выполнен с возможностью подключения к потребителям тепловой энергии, а его второй выход подключен ко входу преобразователя «тепло-холод», выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителям холода. Аксиальная трехвходовая генераторная установка выполнена вертикально-осевой. Выход теплового преобразователя подключен к тепловому входу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки. Вход холодильного аппарата выполнен с возможностью подключения к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки, аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и инвертора, а выход выполнен с возможностью подключения к потребителям холода. Техническим результатом является обеспечение возможности снабжения потребителей теплом, холодом и электроэнергией. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности к гибридным энергетическим комплексам, и предназначено для бесперебойного электро-, тепло- и холодоснабжения локальных объектов, удаленных от систем централизованного электро- и теплоснабжения, до которых экономически нецелесообразно строить традиционные линии электропередачи, и может быть использовано на объектах нефтедобычи, на промыслах, производственных объектах и на нефтяных скважинах при добыче нефти и газа на забалансовых месторождениях, а также может быть использовано как альтернативный автономный источник электрической и тепловой энергии в различных отраслях народного хозяйства, например, фермерских хозяйствах и др. с использованием возобновляемых источников энергии путем суммирования кинетической энергии (например, энергии ветра), световой энергии (например, световой энергии Солнца, с предварительным преобразованием ее фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) и тепловой энергии (например, тепловой энергии Земли или Солнца, с предварительным преобразованием ее тепловым преобразователем в электрическую энергию постоянного тока) с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию переменного и постоянного тока высокого качества, а также путем прямого преобразования тепловой энергии Земли или Солнца.
Известна система для автономного электроснабжения потребителей (пат. РФ №2382900, авторы Шерьязов С.К., Шелубаев М.В., Аверин А.А., Чернов Н.А., опубл. 27.02.2010 г.), содержащая ветроэлектрическую установку, подключенную через стабилизатор, реле обратного тока, выпрямитель и инвертор к общим шинам электрической энергии, аккумуляторную батарею, подключенную между выпрямителем и инвертором, автономный источник питания, снабженный синхронизатором и регулятором вырабатываемой мощности, присоединенный к общим шинам, при этом к управляющей и входной цепи инвертора подключен блок формирования сигналов, генерирующий управляющие сигналы определенной формы, к аккумуляторной батарее подключен блок управления режимами работы источников питания, содержащий промежуточное реле и реле времени, рабочие контакты реле тока и напряжения, стабилизатор и реле обратного тока установлены за инвертором, аккумуляторная батарея дополнительно в цепи соединения с инвертором содержит диод и заряжается от двухступенчатого зарядного устройства, подключаемого к общим шинам через контактор, в цепях автономного источника питания, потребителя электроэнергии и цепи заряда установлены реле тока, а за выпрямителем - реле напряжения, аккумуляторная батарея и выпрямитель подключены к инвертору через контакторы.
Однако, известная из пат. РФ №2382900 система электроснабжения не может использовать световую и тепловую энергию от возобновляемых источников, например Земли и Солнца, а соответственно - суммировать энергию разного вида (механическую, световую и тепловую), поступающую от трех различных источников с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию, так как генераторная установка этой системы, преобразующая энергию возобновляемого источника в электрическую (ветроэлектрическая установка), имеет только один вход - механический (вал ротора ветроэлектрической установки). Поэтому известная из пат. РФ №2382900 система электроснабжения может преобразовывать в электрическую энергию только один вид возобновляемой энергии - механическую (например, энергию ветра). Кроме того, она не может осуществлять теплоснабжение потребителей.
Известен комбинированный многофункциональный энергетический комплекс (пат. РФ №95434, авторы Матвеев Н.В., Переводчиков В.И. и др.), относящийся к гибридным энергетическим комплексам и содержащий разнородные источники и накопитель электроэнергии, присоединенные к входам сетевого и автономного преобразователей, входы которых подключены к нагрузке, выходы датчиков которой присоединены к входам агрегатных систем автоматического управления каждого преобразователя, а выходы указанных систем присоединены к цепям управления каждого преобразователя, при этом сетевой преобразователь выполнен на высоковольтных вакуумных приборах, а выходы агрегатных систем управления преобразователей подсоединяются к входу блока системы управления верхнего уровня, выходы которого соединены с цепями управления вентилей каждого преобразователя.
Однако такой энергетический комплекс не может осуществлять теплоснабжение потребителей.
К гибридным энергетическим комплексам можно отнести систему автономного электроснабжения (САЭ) (пат. РФ №2698864 RU. автор Кашин Я.М.), так как она преобразует в электроэнергию механическую, световую и тепловую энергию. Эта система из известных технических решений является наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности. Она содержит ветротурбину переменной скорости вращения, фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, и сумматор тепловой энергии с первым и вторым входами, выход которого подсоединен к тепловому входу трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом ветротурбина жестко связана с механическим входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выход теплового преобразователя подсоединен к первому входу сумматора тепловой энергии, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, выход которого подключен ко второму входу сумматора тепловой энергии.
Однако, мощность вырабатываемая известной САЭ зависит от направления ветра, так как входящая в ее состав трехвходовая аксиальная генераторная установка получает механическую энергию от ветротурбины, скорость вращения которой зависит от направления ветра. Кроме того, известная САЭ не может осуществлять теплоснабжение потребителей.
Задачей изобретения является создание гибридного энергетического комплекса, обеспечивающего электро-, тепло- и холодоснабжение локальных объектов.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение независимости вырабатываемой мощности от направления ветра, а также обеспечение возможности снабжения потребителей теплом и холодом.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом гибридном энергетическом комплексе (ГЭК), содержащем фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, при этом выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, дополнительно устанавливают солнечную тепловую панель, холодильный аппарат, преобразователь «тепло-холод» и тепловой аккумулятор, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, при этом его первый вход подключают к солнечной тепловой панели, а его второй вход подключают к выходу блока утилизации тепла, его первый выход выполняют возможностью подключения к потребителям тепловой энергии, а его второй выход подключают ко входу преобразователя «тепло-холод», выход которого выполняют с возможностью подключения к потребителям холода, при этом трехвходовую аксиальную генераторную установку выполняют вертикально-осевой, а выход теплового преобразователя подключают к тепловому входу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом вход холодильного аппарата выполняют с возможностью подключения к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки, аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и инвертора, а выход выполняют с возможностью подключения к потребителям холода.
Количество солнечных тепловых панелей определяют их единичной мощностью и расчетной мощностью нагрузки.
Предлагаемое изобретение, в отличие от прототипа, позволяет обеспечить потребителей теплом и холодом, а также обеспечить независимость вырабатываемой мощности от направления ветра.
Возможность обеспечения независимости вырабатываемой мощности от направления ветра достигается за счет того, что трехвходовую аксиальную генераторную установку выполняют вертикально-осевой. Это позволяет производить вращение ее ротора всегда в одну сторону, независимо от направления ветра. При этом скорость вращения ротора ВО ТАГУ не зависит от направления ветра, а зависит только от его скорости.
Возможность обеспечения потребителей теплом достигается за счет того, что ГЭК содержит солнечную тепловую панель, и тепловой аккумулятор, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, при этом первый вход подключен к выходу блока утилизации тепла, а второй вход подключен к солнечным тепловым панелям, первый выход выполнен возможностью подключения к потребителям тепловой энергии,
Подключение выхода теплового преобразователя к тепловому входу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки позволяет осуществить преобразование тепловой энергии от любого источника в электрическую.
Возможность обеспечения потребителей холодом достигается за счет того, что ГЭК содержит солнечную тепловую панель, холодильный аппарат, преобразователь «тепло-холод» и тепловой аккумулятор, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, при этом первый вход подключен к выходу блока утилизации тепла, а второй вход подключен к солнечным тепловым панелям, второй выход подключен ко входу преобразователя «тепло-холод», выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителям холода, при этом вход холодильного аппарата выполнен с возможностью подключения к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки и аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и инвертора, а выход выполнен с возможностью подключения к потребителям холода,
На фиг. 1 изображена структурная схема заявленного гибридного энергетического комплекса.
На фиг. 1. обозначено: ФЭП - фотоэлектрический преобразователь; СТП - солнечная тепловая панель; ТП - тепловой преобразователь; И - инвертор; В - выпрямитель; АБ - аккумуляторная батарея; ВО ТАГУ - вертикально-осевая трехвходовая аксиальная генераторная установка; М - приводной дизель (мотор); АМБСГ - аксиальный многофазный бесконтактный синхронный генератор; БУТ - блок утилизации тепла приводного дизеля; ~ПЭI, ~ПЭII и ~ПЭIII - потребители, электрической энергии трехфазного переменного синусоидального тока I, II, и III категорий соответственно; =Пэ - потребители электрической энергии постоянного тока; Пт - потребители тепловой энергии; Пх - потребители холода; ХА - холодильный аппарат,
Figure 00000001
- электрическая связь;
Figure 00000002
- тепловая связь;
Figure 00000003
- холодосвязь;
Figure 00000004
- механическая связь;
Figure 00000005
- электрический выключатель.
Гибридный энергетический комплекс (ГЭК) содержит фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 1, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель (мотор М) 11, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором (АМБСГ) 6, аккумуляторную батарею (АБ) 13, выполняющую роль аварийного источника питания и выполненную с возможностью соединения через выпрямитель (В) 3 с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора (АМБСГ) 6 и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока (в состав заявляемого ГЭК не входят) и через инвертор (И) 2 к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь (ТП) 5, вертикально-осевую трехвходовую аксиальную генераторную установку (ВО ТАГУ) 12, механически связанную с приводным дизелем (М) 11 и имеющую механический, световой и тепловой входы.
Выход фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) 1 соединен со световым входом вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12.
Аккумуляторная батарея (АБ) 13 выполнена с возможностью подключения через выпрямитель 3 к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, а приводной дизель 11 сообщен с блоком утилизации тепла (БУТ) 10.
Дополнительно ГЭК содержит солнечную тепловую панель (СТП) 4, холодильный аппарат (ХА) 9, преобразователь «тепло-холод» (Т-Х) 8 и тепловой аккумулятор (ТА) 7, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами.
Первый вход теплового аккумулятора (ТА) 8 подключен к солнечной тепловой панели (СТП) 4, а его второй вход подключен выходу блока утилизации тепла (БУТ) 10. Первый выход теплового аккумулятора (ТА) 7 выполнен возможностью подключения к потребителям тепловой энергии (Пт), а его второй выход подключен ко входу преобразователя «тепло-холод» (Т-Х) 8, выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителям холода (Пх).
Выход теплового преобразователя (ТП) 5 подключен к тепловому входу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12.
Вход холодильного аппарата (ХА) 9 выполнен с возможностью подключения к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, и аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора (АМБСГ) 6 и инвертора (И) 2, а его выход выполнен с возможностью подключения к потребителям холода (Пх).
Предлагаемый ГЭК преобразует в электрическую энергию следующие виды энергии:
- химическую энергию топлива, преобразуемую приводным дизелем (М) 11 в механическую энергию вращательного движения ротора аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора (АМБСГ) 6 и вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12;
- кинетическую энергию ветра, преобразуемую лопастями вертикально-осевой трехвходовой генераторной установки (ВО ТАГУ) 12 в механическую энергию вращения ротора ВО ТАГУ 12;
- световую энергию Солнца, преобразуемую фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) 1 в электрическую энергию постоянного тока для запаса ее аккумуляторной батареей (АБ) 13, подачи на вход инвертора И 2 и на световой вход вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12;
- тепловую энергию Солнца (или другого источника тепла), преобразуемую тепловым преобразователем (ТП) 5 в электрическую энергию постоянного тока и подаваемую на тепловой вход вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12;
Первичными источниками электроэнергии в ГЭК являются:
- вертикально-осевая трехвходовая аксиальная генераторная установка (ВО ТАГУ) 12, в обмотке якоря которой вырабатывается трехфазный переменный синусоидальный ток 220/380 В, 50 Гц;
- аксиальный многофазный бесконтактный синхронный генератор (АМБСГ) 6, также вырабатывающий многофазный (трехфазный) переменный синусоидальный ток тех же параметров.
Вторичным (резервным) источником электрической энергии переменного тока является инвертор (И) 2, преобразующий электроэнергию постоянного тока, запасенную аккумуляторной батареей (АБ) 13 в электроэнергию переменного квазисинусоидального трехфазного переменного тока тех же параметров.
При этом «излишки» электрической энергии постоянного тока, генерируемой фотоэлектрическим преобразователем (ФЭП) 1, а также энергии переменного тока системы ВО ТАГУ 12 - М 11 - АМБСГ 6 (предварительно выпрямленного в выпрямителе (В) 3 аккумулируются в аккумуляторной батарее (АБ) 13.
Потребители электрической энергии переменного тока согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ) подразделяются на потребители I, II и III категории (~ПэI, ~ПэII и ~ПэIII) и разделены между собой выключателями нагрузки. Помимо этого в ГЭК предусмотрено питание потребителей постоянного тока =Пэ.
Первичными источниками тепловой энергии (тепло-холод) в ГЭК являются:
- тепловая энергия Солнца, преобразуемая солнечной тепловой панелью (СТП) 4 в тепловую энергию системы, которая затем аккумулируется в тепловом аккумуляторе (ТА) 7;
- часть энергии топлива в виде тепловых потерь приводного дизеля (М) 11, которые целенаправленно утилизируются блоком утилизации тепла (БУТ) 10, а затем передаются в тепловой аккумулятор (ТА) 7 для накопления тепловой энергии, ее преобразования (при необходимости) и дальнейшего использования потребителями тепла Пт и холода Пх.
ГЭК работает следующим образом.
1. Снабжение потребителей электрической энергией постоянного и переменного тока.
Воздушный поток (ветер) набегает на ветроколеса (механический вход ВО ТАГУ 12), установленные на вертикальном валу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, которые преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию вращения. Фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 1 преобразует световую энергию Солнца в электрическую энергию постоянного тока. С выхода фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) 1 электроэнергия постоянного тока поступает на световой вход вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, на вход инвертора (И) 2 и на аккумуляторную батарею (АБ) 13 для ее зарядки. Тепловой преобразователь (ТП) 5 преобразует тепловую энергию Солнца или другого источника тепла в электрическую энергию постоянного тока. С выхода теплового преобразователя (ТП) 5 электроэнергия постоянного тока поступает на тепловой вход вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12. Вертикально-осевая трехвходовая аксиальная генераторная установка (ВО ТАГУ) 12 суммирует поступающую на ее механический, световой и тепловой входы соответственно механическую, световую и тепловую энергию, преобразует суммарную энергию в электрическую энергию переменного тока и подает ее в сеть для питания потребителей переменного тока, а также через выпрямитель (В) 3 на аккумуляторную батарею (АБ) 13 для ее подзарядки и к потребителям постоянного тока.
При слабом ветре приводной дизель (мотор М) 11 преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию вращения, подаваемую на механические входы аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора (АМБСГ) 6 и вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, которые преобразуют ее в электрическую энергию переменного тока и подают в сеть, а также через выпрямитель (В) 3 на аккумуляторную батарею (АБ) 13 для ее подзарядки и к потребителям постоянного тока.
При отсутствии ветра и топлива питание потребителей переменного тока осуществляется от аварийного источника питания - аккумуляторной батареи (АБ) 13 через инвертор (И) 3, а потребителей постоянного тока от аккумуляторной батареи (АБ) 13 напрямую.
2. Снабжение потребителей тепловой энергией.
Солнечная тепловая панель (СТП) 4 поглощает тепловую энергию Солнца и передает ее на первый вход теплового аккумулятора (ТА) 7. Кроме того, часть энергии топлива в виде тепловых потерь приводного дизеля (М) 11, которые целенаправленно утилизируются блоком утилизации тепла (БУТ) 10, и с его выхода подаются на второй вход теплового аккумулятора (ТА) 7. С первого выхода теплового аккумулятора (ТА) 7 тепловая энергия поступает потребителям тепла Пт.
3. Холодоснабжение потребителей.
Солнечная тепловая панель (СТП) 4 поглощает тепловую энергию Солнца и передает ее на первый вход теплового аккумулятора (ТА) 7. Кроме того, часть энергии топлива в виде тепловых потерь приводного дизеля (М) 11, которые целенаправленно утилизируются блоком утилизации тепла (БУТ) 10, подается с выхода (БУТ) 10 на второй вход теплового аккумулятора (ТА) 7. Со второго выхода теплового аккумулятора (ТА) 7 тепловая энергия поступает на вход преобразователя «тепло-холод» (Т-Х) 8, в котором осуществляется преобразование тепла в холод. С выхода преобразователя «тепло-холод» (Т-Х) 8 охлажденный теплоноситель поступает потребителям холода Пх.
Кроме того, в холодильном аппарате (ХА) 9 электроэнергия переменного тока, поступающая на его вход с выхода вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки (ВО ТАГУ) 12, аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора (АМБСГ) 6 или инвертора (И) 2, преобразуется в холод. С выхода холодильного аппарата (ХА) 9 охлажденный теплоноситель поступает потребителям холода Пх.

Claims (2)

1. Гибридный энергетический комплекс, содержащий фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, при этом выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, отличающийся тем, что дополнительно содержит солнечную тепловую панель, холодильный аппарат, преобразователь «тепло-холод» и тепловой аккумулятор, выполненный с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, при этом его первый вход подключен к солнечной тепловой панели, а его второй вход подключен к выходу блока утилизации тепла, его первый выход выполнен с возможностью подключения к потребителям тепловой энергии, а его второй выход подключен ко входу преобразователя «тепло-холод», выход которого выполнен с возможностью подключения к потребителям холода, при этом аксиальная трехвходовая генераторная установка выполнена вертикально-осевой, а выход теплового преобразователя подключен к тепловому входу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом вход холодильного аппарата выполнен с возможностью подключения к выходу вертикально-осевой трехвходовой аксиальной генераторной установки, аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и инвертора, а выход выполнен с возможностью подключения к потребителям холода.
2. Гибридный энергетический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что количество солнечных тепловых панелей определяют их единичной мощностью, расчетной мощностью нагрузки и техническими характеристиками инвертора.
RU2021107085A 2021-03-16 2021-03-16 Гибридный энергетический комплекс RU2759192C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107085A RU2759192C1 (ru) 2021-03-16 2021-03-16 Гибридный энергетический комплекс

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107085A RU2759192C1 (ru) 2021-03-16 2021-03-16 Гибридный энергетический комплекс

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759192C1 true RU2759192C1 (ru) 2021-11-10

Family

ID=78466966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107085A RU2759192C1 (ru) 2021-03-16 2021-03-16 Гибридный энергетический комплекс

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759192C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792410C1 (ru) * 2022-06-14 2023-03-22 Акционерное общество "Хабаровская энерготехнологическая компания" (АО "ХЭТК") Автономная гибридная энергоустановка

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA66157A (en) * 2003-08-05 2004-04-15 Volodymyr Ivanovych Derevianko Agro-energy complex for a dead pit
CN1804501A (zh) * 2005-01-16 2006-07-19 陈大兵 一种太阳能和风能的综合利用系统
US20100117372A1 (en) * 2007-01-30 2010-05-13 Mcmaster Thomas Hybrid Wind Turbine
CN103291557B (zh) * 2013-05-08 2015-10-28 西安交通大学 基于太阳能光热利用的风光储能孤岛型冷热电联供系统
RU2698864C1 (ru) * 2019-04-16 2019-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Система автономного электроснабжения

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA66157A (en) * 2003-08-05 2004-04-15 Volodymyr Ivanovych Derevianko Agro-energy complex for a dead pit
CN1804501A (zh) * 2005-01-16 2006-07-19 陈大兵 一种太阳能和风能的综合利用系统
US20100117372A1 (en) * 2007-01-30 2010-05-13 Mcmaster Thomas Hybrid Wind Turbine
CN103291557B (zh) * 2013-05-08 2015-10-28 西安交通大学 基于太阳能光热利用的风光储能孤岛型冷热电联供系统
RU2698864C1 (ru) * 2019-04-16 2019-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Система автономного электроснабжения

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792410C1 (ru) * 2022-06-14 2023-03-22 Акционерное общество "Хабаровская энерготехнологическая компания" (АО "ХЭТК") Автономная гибридная энергоустановка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bose Power electronics, smart grid, and renewable energy systems
Chakraborty et al. A review of power electronics interfaces for distributed energy systems towards achieving low-cost modular design
US9871381B2 (en) Regenerative power supply system and method
AU2012203536B2 (en) Hybrid electric generator set
US9334749B2 (en) Auxiliary power system for turbine-based energy generation system
US20140049229A1 (en) Power generation unit driver, power generation unit and energy output equipment in power grid
WO2017056114A1 (en) Wind-solar hybrid power generation system and method
CN106253261A (zh) 一种分布式混合直流微网系统
AU2021315664A1 (en) Fixed DC bus and hydrogen generation system
US20030051476A1 (en) Power system
RU2759192C1 (ru) Гибридный энергетический комплекс
Rezkallah et al. Real-time hardware testing, control and performance analysis of hybrid cost-effective wind-PV-diesel standalone power generation system
RU2698864C1 (ru) Система автономного электроснабжения
WO2023019418A1 (zh) 一种备用电源及其运行方法
Balbino et al. A full-bridge partial-power processing converter applied to small wind turbines systems
RU2680642C1 (ru) Ветросолнечная установка автономного электроснабжения
CN211127216U (zh) 一种能源装置、充电车、充电桩和增程式电动汽车
Shneen et al. Utilization of DC motor-AC generator system to convert the solar direct current into 220v alternating current
JP3223682U (ja) 交流発電ユニット
Abdulwahab et al. A Cuckoo Search Optimized Control of Dual Stator Induction Generator in Wind Energy Conversion System
CN203406622U (zh) 基于公共直流母线的直驱风力发电系统
CN103904680B (zh) 供电设备、发电单元和发电系统
CN112994056A (zh) 离网型发电系统及其控制方法和应用系统
RU2802054C1 (ru) Система автономного электроснабжения
Bhuvaneswari et al. Hybrid wind–diesel energy systems