UA143548U - Спосіб балансування енергетичної системи із використанням водню - Google Patents

Abstract

Спосіб балансування енергетичної системи із використанням водню, за яким для отримання електричної енергії застосовують установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, генерують газоподібний водень з використанням енергії від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, який зберігають та перетворюють в електричну енергію. Для цього утворюють щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи, при цьому енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи виконують з потужністю із урахуванням щонайменше максимального значення потужності, якої недостає, енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового. Щонайменше один енергетичний комплекс підключають до енергетичної системи, в складі якої утворюють щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії. Після генерування газоподібного водню з використанням енергії щонайменше від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, закачують водень у щонайменше одне сховище, коли необхідно збалансувати енергетичну систему, наприклад у пікові години споживання та/або сезонний розрив між річним виробництвом електричної енергії і зимовим попитом, водень перетворюють в електричну енергію і подають у електричну мережу енергетичної системи.

Description

Корисна модель належить до галузі електроенергетики та може бути використана для здійснення балансу, забезпечення стабілізації та стійкості як окремих енергосистем, так і загальної енергосистеми країни або країн із використанням альтернативних джерел енергії та водню.

Будь-яка енергосистема характеризується змінами навантаження в часі. Наявність регулюючих потужностей в енергосистемі потрібна для забезпечення стабільності мережі, в якій завжди необхідно збалансувати генерацію і споживання, компенсувати їх непередбачені коливання.

Баланс електроенергії - система показників, яка характеризується рівністю суми величин споживаної електроенергії в енергосистемі, витрати її на власні потреби, втрат в електричних мережах і суми величин вироблення електроенергії в енергосистемі з урахуванням перетоків електроенергії з іншими енергосистемами.

Активна потужність, споживана в даний момент часу всіма споживачами енергосистеми, включаючи власні потреби електростанцій та втрати потужності в електричних мережах, є навантаженням системи. При роботі енергетичної системи можуть бути провали, підйоми, спади і піки навантаження, що чергуються між собою та визначають в цілому нерівномірний характер навантаження. Для стабільної роботи енергосистеми необхідно забезпечувати наявність потрібної кількості електроенергії у визначений період часу.

Для забезпечення стабілізації енергосистеми на сьогоднішній день використовують як додаткове джерело ГЕС і ГАЕС, із використанням яких можливо швидко змінювати потужності, але їх потужностей може бути замало. Також можливе використання ТЕС, які ті здатні швидко змінювати потужності та забруднюють навколишнє середовище.

В багатьох країнах постійно збільшують частку відновлюваних джерел енергії, таких як вітрові та сонячні електростанції, для здійснення балансування та підвищення надійності енергосистем.

При цьому виникають нові недоліки, пов'язані із нестабільною природою відновлюваних джерел енергії, а саме нестабільне вироблення електричної енергії, підвищення напруги в розподільній мережі, потреба в регулюванні частоти, зберігання надлишкової електричної енергії та інші.

Зо Із використанням водневої енергетики, що використовує енергію з відновлюваних джерел енергії для виробництва водню, що є "зеленим" воднем, можливо здійснювати ефективне балансування енергетичної системи із одиночним підвищення екологічності. При комбінуванні екологічно чистих способів отримання електричної енергії та отримання водню із використанням цієї енергії можливо отримати надійне джерело стабілізації енергосистеми із забезпеченням одночасного зберігання, вироблення та надання споживачу електричної енергії.

З рівня техніки відомий спосіб підтримання та стійкості електричної енергії в системі із використанням установки для підтримання балансу та стійкості електричної енергії в системі

Іпатент України на корисну модель 131752, МПК НОгу 3/28, НОгу 3/32, НОгу 15/00, опубл. 25.01.2019, бюл. Мо 2), що складається з джерела альтернативної енергії, акумуляторних батарей, інвертора. Як джерело альтернативної енергії використовується мала гідроенергетична установка, яка використовує енергію технологічних потоків, пристрій містить випрямну установку та блок синхронізації, який підключений до інвертора, споживача та малої гідроенергетичної установки, блок синхронізації містить контролери порядку передавання фаз, збігу величини напруги, збігу частоти струму, рівності кутів зсуву фаз між е.р.с. пристрою та напруги на шинах споживача та контролер керування засувкою потоку рідини малої гідроенергетичної установки.

Основним недоліком відомого способу є використання акумуляторних батарей для зберігання виробленої малою гідроенергетичною установкою електричної енергії та її подачі споживачам у пікові часи, що робить відомий спосіб ненадійним, високовартісним та неекологічним.

Для забезпечення роботи відомої установки необхідна не одна, а визначена кількість акумуляторних батарей, які потрібно виробити із використанням складних та високовитратних технологій. При цьому акумуляторні батареї мають обмежений строк використання, а також будь-яка акумуляторна батарея може вийти з ладу у непередбачений час, тому їх потрібно замінювати на нові, що робить відомий спосіб високовартісним та ненадійним, а також може призвести до нестабільної із нестабільними показниками роботи установки. Утилізація акумуляторних батарей для вторинного використання частини матеріалів є високовартісним та складним процесом. У багатьох випадках акумуляторні батареї викидають, а їх потрапляння в навколишнє середовище завдає непоправної шкоди, заражає грунт, воду і повітря.

З рівня техніки відомий спосіб забезпечення рівноваги споживаної і необхідної електричної енергії для оптимальної роботи системи генерування енергії вітру і паливного елемента (патент

СМ 206874437 0, МПК НОМ 8/0656; НО1М8/04089; НОТМ 8/04746, опубл. 12.01.2018), що містить вітряну систему вироблення електроенергії, паливний елемент і енергосистему, вихід електричної енергії системи вітрогенератора з'єднаний між собою з входом аналізатора потужності, вихід аналізатора потужності з'єднаний один з одним через введення контролера з електричною дротяною сіткою, вихід електричної дротяної сітки з'єднаний один з одним через пластинчастий електрод контролера з електролізером, вихід кисню електролізного жолоба з'єднаний один з одним з баком для зберігання кисню, жолоб експорту водню з електролізу з'єднує один з одним посудину для зберігання водню, експортні резервуари для зберігання кисню з'єднуються один з одним через впускний отвір подачі окислювача паливного елемента через клапан управління потоком, канал посудини для зберігання водню з'єднується один з одним через впускний отвір подачі палива в паливний елемент через клапан управління потоком, клапан управління потоком і 2-й клапан управління потоком пов'язані один з одним за допомогою контролера. В режимі електролізу через розсіл електролізу зберігає водень і кисень, витягує непотрібну електричну енергію для вироблення електроенергії від вітру, забезпечує рівновагу між попитом і пропозицією для всієї системи, що дозволяє поліпшити коефіцієнт використання вітроенергетичного обладнання, зменшити і відмовитися від такого явища як вітер.

Недоліками відомого способу є звужена функціональність, область застосування та ефективність, оскільки відомий спосіб може забезпечити накопичення та використання виробленої електролізером електричної енергії лише для забезпечення роботи вітроенергоустановки та компенсації електричної енергії самої цієї системи при відсутності або зменшенні потужності вітру, що не дозволяє із використанням відомого способу забезпечити стабілізацію загальної енергосистеми, яка використовує електричну енергію з різних джерел її генерування. При цьому існує залежність від одного відновлюваного джерела енергії - вітру, який має дуже швидку динаміку, може змінювати швидкість та взагалі може бути відсутнім в деякий період часу, що не забезпечуватиме достатньої кількості електричної енергії для вироблення водню, для подачі споживачу, а утворений водень не забезпечуватиме повну

Зо компенсацію відсутньої у великій кількості електричної енергії, що робить спосіб нестабільним та ненадійним.

Також з рівня техніки відомий спосіб виробництва електроенергії і водню, при якому використовують систему для виробництва електроенергії і водню (патент Е5 2657830, МПК

ЕОЗО 9/00; РОоЗО 9/19; НОМ 8/18; НОТМ 16/00, опубл. 11.04.20081, яка здатна з'єднуватися, щонайменше з однією вітротурбіною, система містить гібридний електролізерний пристрій, здатний виробляти водень, що містить комбінацію, щонайменше з двох електролізерів з різними технологіями електролізу і щонайменше одного пристрою управління, який керує воднем, який буде проводитися між щонайменше двома електролізерами; щонайменше один електролізер має технологію електролізу зі швидкою динамікою з динамічним відгуком в діапазоні секунд, і щонайменше другий являє собою істотно повільніший тип технології електролізу з динамічним відгуком в інтервалі хвилин. Гібридний електролізерний пристрій містить перетворюючі засоби для перетворення отриманого водню в електрику, так що вказану електрику можна вводити на виході системи енергія вітру і/або електрична мережа.

Засоби перетворення являють собою варіант, вибраний з групи, що складається з паливних елементів, двигунів внутрішнього згоряння і/або газових турбін.

Щонайменше один з електролізерів гібридного електролізерного пристрою є оборотним, з можливістю вироблення електроенергії, як конверсійного середовища, і працюючим як генератор енергії.

За відомим способом використовують енергію вітру для вироблення електричної енергії та електролізери зі швидкою та повільною відповідно динамікою відгуку для вироблення водню.

Вироблений водень перетворюють в електрику, так що вказану електрику можна вводити на виході системи - енергія вітру і/або електрична мережа.

Для зберігання при необхідності електричної енергії у відомому способі використовують конденсатор.

У відомому способі технологія швидкої динаміки діє як резерв керованої первинної потужності (в діапазоні секунд), а технологія повільної динаміки діє як керований резерв вторинної потужності (в діапазоні хвилин).

До недоліків відомого способу слід віднести звужену функціональність, обмеженість використання та залежність від одного відновлюваного джерела енергії, а саме вітру, знижену 60 ефективність, недостатню надійність та високу вартість.

За відомим способом система працює таким чином, що виробляє електричну енергію та компенсує нестачу виробленої нею самою електричної енергії для виходу на встановлені показники, що не забезпечує можливості її ефективного використання у комплексі з іншими генераційними установками у загальних мережах із забезпеченням стабільних параметрів.

За відомим способом не передбачене накопичення водню для створення резерву, з використанням якого можливо б було компенсувати недостатню кількість електричної енергії у значній кількості у визначений час, що не забезпечує велику потужність системи, стабільність та ефективність способу. У відомому способі накопичують лише вироблену електричну енергію із використанням конденсатора, що обмежує потужність системи, здорожує та робить недостатньо надійним відомий спосіб.

Також з рівня техніки відомий спосіб роботи системи паливних елементів, підключеної до електричної мережі (патент 052011008696 АТ, МПК НОТМ8/00; НОТ М8/04; НОг.О7/00 НОгУ З/28, 13.01.2011), що містить: визначення частоти електричної мережі; і регулювання роботи системи паливних елементів на основі певної частоти.

Етап регулювання включає в себе запуск або збільшення подачі енергії від системи паливного елемента до мережі, якщо частота знаходиться на або нижче попередньо визначеного значення нижче номінальної частоти електричної мережі.

Етап регулювання включає в себе від'єднання системи паливного елемента від електричної мережі і подачу енергії від системи паливного елемента на локальну мережу навантаження, якщо частота становить або нижче попередньо визначеного значення номінальної частоти електричної мережі.

Етап регулювання включає в себе припинення або зменшення подачі енергії від системи паливних елементів до мережі, якщо частота знаходиться на або перевищує попередньо певне значення вище номінальної частоти мережі електроживлення.

Етап регулювання містить роботу системи паливного елемента, яка раніше забезпечувала подачу енергії на локальну мережу навантаження паралельно з сіткою, для додавання локального навантаження до мережі, якщо частота дорівнює або перевищує попередньо певне значення номінальної частоти електромережі.

Система паливного елемента містить систему оборотного паливного елемента, і етап

Зо регулювання містить роботу системи паливного елемента в режимі паливного елемента для подачі енергії в мережу, якщо частота дорівнює або нижче попередньо визначеного значення номінальної частоти електромережі.

Система паливних елементів містить систему оборотних паливних елементів, і етап регулювання включає роботу системи паливних елементів в режимі електролізера для отримання енергії з мережі, якщо частота знаходиться на або перевищує попередньо певне значення номінальної частоти електромережі.

Спосіб додатково включає роботу системи паливних елементів для генерації водню та подачу водню в резервуар або паливний трубопровід.

Спосіб додатково містить етап, на якому виявляють частоту енергосистеми щонайменше одним з перетворювачів частоти або з центру управління мережею.

У способі вихідна потужність системи паливних елементів є безперервною функцією регулювання частоти мережі.

У способі використовують систему, в якій система паливних елементів містить систему оборотних паливних елементів і засіб для регулювання роботи системи паливних елементів в режимі електролізера для отримання енергії з енергосистеми, якщо частота становить або перевищує попередньо визначене певне значення вище номінального частоти електромережі.

До недоліків відомого аналога слід віднести обмеженість області застосування, недостатню гнучкість способу, не надійність, неможливість інтегрування використовуваної в способі системи в існуючі енергетичні системи із передбаченими досить значними розрахованими довготривалими перепадами навантаження.

При цьому відомий спосіб за рахунок здійснення балансування лише за одним параметром, таким як частота, може призводити до некоректної роботи всієї системи, оскільки зміна частоти у мережі не завжди свідчить про зміну навантаження, а може бути результатом неправильної роботи енергетичної системи, її складових або роботи в аварійному режимі. Нестабільна частота у багатьох випадках є індикатором неправильної роботи енергосистеми або її суттєвої частини.

Відомі енергетичні системи, в яких не допускається зміна частоти у мережі, оскільки порушиться, наприклад, технологічний процес, що може призвести до значних матеріальних втрат.

Причиною виникнення нестабільності частоти може бути сильне перевантаження енергосистеми в цілому, втрата управління системою, некоректна робота генераторів і таке інше.

Із зазначеного вище видно, що відомий спосіб може бути небезпечним, може призводити до некоректної роботи енергетичної системи або аварій.

Відомий спосіб не дозволяє своєчасно забезпечувати потрібний попит потужності в мережі.

Відомий спосіб не дозволяє планувати сезонне або добове підвищення потужності із своєчасним забезпеченням балансування із забезпеченням постійної стабільності параметрів мережі.

При цьому у відомому способі не передбачене створення окремого енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи, який можливо інтегрувати в існуючу енергетичну систему у потрібному місці із врахуванням природних умов та наявності відновлюваних джерел енергії, що робить відомий спосіб обмеженим у використанні, негнучким та неефективним.

Також у відомому способі не передбачене визначення потужності системи паливних елементів, підключеної до електричної мережі, яка необхідна для балансування енергетичної системи із урахуванням щонайменше максимального дефіциту потужності енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового, що не дозволяє забезпечувати визначений запланований значний дефіцит потужності при інтегруванні у існуючу енергетичну систему, підключенні додаткових користувачів, у пікові та сезонні періоди споживання електричної енергії.

Отже використання відомого способу неможливо в будь яких енергетичних системах для Її балансування із компенсуванням попередньо визначеного дефіциту потужності та стабілізацією потужності, забезпеченням стабільного надійного отримання потрібної у конкретний час резервної електричної енергії для балансування енергетичної системи із забезпеченням стабілізації потужності будь-якої енергетичної системи, безперервності та безвідмовності її роботи із одночасним підвищенням екологічності, підвищенням загальної гнучкості енергетичної системи, розширенням території використання та кола користувачів, об'єднання складових в єдину енергетичну систему та її балансування.

Зо При цьому із використанням відомого способу неможливо забезпечити підвищення частки енергетичних систем, що використовують "зелений" водень в загальній енергетичній системі країни або країн для її балансування із визначеними потребами в додатковій потужності та у визначений час.

Найближчим аналогом вибраний спосіб безперервного генерування електроенергії для надання комерційним військовим або промисловим користувачам (патент О5 20180287387А1,

МПК НОгу 3/28; гОЗО 9/00, РОЗО 9/11, НО2г5 10/12, гОЗО 9/19, РОЗВ 13/26, РОЗО 9/25, СО5В 15/02, опубл. 11.04.2008), що включає: використання генератора енергії з відновлюваних джерел енергії для вироблення енергії з джерела енергії з відновлюваних джерел енергії; використання водневого палива для вироблення електричної енергії; подачу електроенергії на генератор водню від генератора енергії відновлюваних джерел енергії; подачу води в генератор водню з джерела води; і генерування газоподібного водню з водної системи з використанням процесу електролізу з використанням енергії від генератора енергії з відновлюваних джерел енергії та води з джерела води; і зберігання газоподібного водню в системі зберігання водню.

Спосіб містить використання системи управління для ініціювання етапу використання водневого палива для вироблення електричної енергії.

Використання генератора енергії з відновлюваних джерел енергії для вироблення енергії з джерела енергії з відновлюваних джерел енергії включає використання одного з генератора сонячної енергії, генератора енергії вітру, геотермального генератора енергії і генератора гідроенергії.

Використання водневого палива для вироблення електричної енергії додатково включає використання когенераційної системи для вироблення електричної енергії, паливного елемента, що має газотурбінний генератор, теплообмінник і низькотемпературний паровий турбогенератор.

Використання водневого палива для вироблення електричної енергії додатково включає використання паливного елемента для вироблення електричної енергії.

Спосіб додатково містить етапи, на яких: визначають, чи перевищує вихідна потужність генератора енергії відновлюваної енергії попередньо визначений поріг вихідної потужності; визначення того, чи перевищує кількість запасеного водню в системі зберігання водню заданий поріг водню; відведення енергії з генератора енергії відновлюваних джерел енергії в електричну бо мережу, коли вихідна потужність генератора енергії відновлюваних джерел енергії перевищує заздалегідь визначений поріг вихідної потужності, а кількість накопиченого водню в системі зберігання водню перевищує заздалегідь визначений поріг водню; і ініціювання етапу використання водневого палива для генерування електричної енергії, коли вихідна потужність генератора енергії відновлюваної енергії менше попередньо визначеного граничного значення вихідної потужності.

Спосіб додатково містить етапи, на яких: вказують користувачеві, чи перевищує вихідна потужність генератора енергії відновлюваної енергії попередньо визначений поріг вихідної потужності; вказують користувачеві, чи перевищує кількість водню, що зберігається в системі зберігання водню, попередньо визначений поріг водню; приймають першу згенерувану користувачем команду для перемикання потужності від генератора енергії з відновлюваних джерел енергії в електричну мережу; відведення енергії з генератора енергії відновлюваних джерел енергії в електричну мережу у відповідь на прийом першої згенерованої користувачем команди; приймають другу згенеровану користувачем команду, щоб ініціювати етап використання водневого палива для генерування електричної енергії; і ініціювання етапу використання водневого палива для вироблення електричної енергії у відповідь на прийом другої згенерованої користувачем команди.

Отримання газоподібного водню з водної системи з використанням процесу електролізу з використанням енергії від генератора енергії з відновлюваних джерел енергії та води з джерела води включає стиснення отриманого газоподібного водню для зберігання під тиском понад 400 фунтів на квадратний дюйм.

Отримання газоподібного водню з водної системи з використанням процесу електролізу з використанням енергії від генератора енергії з відновлюваних джерел енергії та води з джерела води включає використання системи зворотного осмосу для очищення води з джерела води і забезпечення подачі очищеної води в електролізер для виробництва газоподібного водню.

У найближчому аналогу вирішена проблема використання різних джерел відновлюваної енергії для подачі користувачу та одночасно для подальшого використання для отримання водню. У відомому способі передбачене зберігання отриманого водню для подальшого використання із перетворенням у електричну енергію для компенсування нестабільної отримуваної з відновлюваних джерел енергії електричної енергії даної системи. Однак відомий

Зо спосіб має ряд недоліків, які звужують його функціональність та використовуваної за відомим способом системи, обмежують область застосування, знижують ефективність, гнучкість та обмежують території використання.

Відомий спосіб забезпечує можливість балансування потужності окремої системи, використовуваної у способі. Із використанням відомого способу неможливо забезпечити балансування загальної енергетичної системи, що може включати певну кількість підключених до мережі електростанцій, у тому числі таких, що виробляють електричну енергію з не відновлюваних джерел енергії.

За відомим способом створюють та використовують енергетичну систему, яка використовує виключно відновлювані джерела енергії та здатна компенсувати лише власну недоотриману потужність, та не може бути використана як спеціальний модуль для балансування будь-якої енергетичної системи у її складі.

Із використанням відомого способу неможливо забезпечити балансування інших енергетичних систем із компенсуванням та стабілізацією їх потужності. Відомий спосіб враховує лише нестабільність утворення та використання електричної енергії окремої замкненої використовуваної за відомим способом системи.

Також відомий спосіб не забезпечує можливість постачання (транспортування) водню у потрібне місце, де відсутні умови використання джерел відновлюваної енергії для виробництва електричної енергії та водню, для його зберігання та отримання додаткової електричної енергії, перетворення водню в електричну енергію у потрібному місці для отримання резерву, використовуваного для балансування та стабілізації будь-якої як окремої, так і загальної енергетичної системи.

При цьому із використанням відомого способу неможливо забезпечити підвищення частки енергетичних систем, що використовують "зелений" водень в загальній енергетичній системі країни або країн для її балансування.

В основу корисної моделі поставлена задача створення нового універсального ефективного способу балансування енергетичної системи із використанням водню, що дозволить створювати та ефективно використовувати енергетичні комплекси для балансування будь-яких енергетичних систем, регулювати режим роботи енергосистеми із забезпеченням її стабілізації, регулювання потужності генеруючих об'єктів відповідно до планових і позапланових (516) навантажень.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі балансування енергетичної системи із використанням водню, за яким для отримання електричної енергії використовують установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, генерують газоподібний водень з використанням енергії від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, який зберігають та перетворюють в електричну енергію, згідно з корисною моделлю, що утворюють щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи, потужність енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи розраховують із урахуванням щонайменше максимального дефіциту потужності енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового, який підключають до енергетичної системи, в складі якого утворюють щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, генерують газоподібний водень з використанням енергії щонайменше від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, закачують водень у щонайменше одне сховище, коли необхідно збалансувати енергетичну систему, наприклад у пікові години споживання та/або сезонний розрив між річним виробництвом електричної енергії і зимовим попитом, водень перетворюють в електричну енергію і подають у електричну мережу енергетичної системи.

При цьому, згідно із корисною моделлю, для визначення потужності енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи враховують кількість отриманого водню, що зберігають у сховищах.

Також, згідно із корисною моделлю, створюють щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, в залежності від наявних в місці утворення установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, для балансування енергетичної системи відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода, у вигляді сонячних енергетичних установок, та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших подібних установок.

Також, згідно із корисною моделлю, створюють енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, в місці, де наявне джерело або джерела відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода, у вигляді сонячних енергетичних установок, та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших подібних установок, які з'єднують із енергетичною

Зо системою за допомогою електричної мережі та/або газотранспортної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше один комплекс для балансування енергетичної системи, підключають до енергетичної системи через модуль управління, який входить до складу енергетичної системи або до складу енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, створюють щонайменше дві енергетичні установки, що використовують енергію різних відновлюваних джерел енергії.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше частину електричної енергії від енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, разом із електричною енергією, отриманою з перетворенням водню, подають у електричну мережу енергетичної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, створюють щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи поруч із щонайменше однією розподільною станцією енергетичної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, утворюють поруч із газотранспортною системою, із використанням якої надлишок виробленого водню передають за призначенням.

Також, згідно із корисною моделлю, утворюють енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, де наявні джерела або джерело відновлюваної енергії, та з'єднують загальним трубопроводом, який приєднують до системи трубопроводів, виконаної у вигляді газотранспортної системи, яку з'єднують із енергетичною системою.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше частину електричної енергії від утвореної енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, використовують як резервну.

Також, згідно із корисною моделлю, утворюють щонайменше одну резервну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або до енергетичної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, як енергетичну систему використовують енергетичну систему країни або регіону.

Також, згідно із корисною моделлю, як енергетичну систему використовують загальну 60 об'єднану енергетичну систему. (с;

Також, згідно корисною моделлю, як енергетичну систему використовують енергетичну систему, яка використовує електричну енергію, отриману як з не відновлюваних, так і з відновлюваних джерел енергії.

При цьому, згідно із корисною моделлю, водень отримують методом електролізу.

Також, згідно із корисною моделлю, водень отримують методом електролізу, при цьому використовують щонайменше електролізер зі швидкою динамікою з динамічним відгуком в діапазоні секунд.

Також, згідно із корисною моделлю, водень перетворюють в електричну енергію за допомогою газової турбіни та/або паливного елемента.

При цьому, згідно із корисною моделлю, використовують модуль управління для збалансування енергетичної системи та/або для управління утворенням водню, його перетворенням в електричну енергію і подачею у електричну мережу енергетичної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, з'єднують із щонайменше одним модулем утворення газової суміші та/або вилучення водню з газової суміші, які з'єднують системою трубопроводів із газотранспортною системою енергетичної системи, яка є загальною об'єднаною енергетичною системою.

Також, згідно із корисною моделлю, для зберігання водню утворюють сховища, які розташовують поблизу із системою трубопроводів, виконаною у вигляді газотранспортної системи.

Також, згідно із корисною моделлю, здійснюють балансування електричної енергії енергетичної системи, отриманої щонайменше частково з невідновлюваних джерел енергії.

Також, згідно із корисною моделлю, здійснюють балансування електричної енергії, отриманої з невідновлюваних джерел енергії та з відновлюваних джерел енергії.

Також, згідно із корисною моделлю, щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, підключають до енергетичної системи, яка надає споживачам електричну енергію, отриману з комбінованих джерел відновлюваної та невідновлюваної енергії.

Перераховані ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, а їх сукупність

Зо дозволяє отримати очікуваний технічний результат - забезпечення отримання надійного стабільного джерела або джерел резервної потужності із використанням його в будь-яких енергетичних системах для її балансування із компенсуванням попередньо визначеного дефіциту потужності та стабілізацією потужності, забезпечення стабільного надійного отримання потрібної у конкретний час резервної електричної енергії для балансування енергетичної системи із забезпеченням стабілізації потужності будь-якої енергетичної системи, безперервності та безвідмовності її роботи із одночасним підвищенням екологічності та здешевленням способу, підвищенням загальної гнучкості енергетичної системи, розширенням території використання та кола користувачів, об'єднання складових в єдину енергетичну систему та її балансування.

Також забезпечується можливість виключення використання як додаткового резервного джерела ГЕС і ГАЕС та ТЕС, що забезпечує підвищення екологічності, потужності та гнучкості балансування енергетичної системи.

При цьому водень, отриманий за заявленим способом, із використанням альтернативних джерел енергії, є так званим "зеленим" воднем, а заявлений спосіб у сукупності ознак забезпечує можливість інтегрування екологічної водневої енергетики в загальну енергетичну систему Україну з розширенням її використання та здешевленням балансування енергетичної системи. Комбінування водневих та відновлювальних енергогенерацій для створення резервної потужності енергетичної системи країни, регіону забезпечить здійснення надійного екологічного із зменшеною собівартістю балансу із забезпеченням рівності суми величин споживаної електроенергії в енергосистемі, витрат її на власні потреби, втрат в електричних мережах і суми величин вироблення електроенергії в енергосистемі з урахуванням перетоків електроенергії з іншими енергосистемами, що забезпечить збалансований та сталий розвиток енергетичного комплексу.

Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак корисної моделі з технічним результатом, що досягається, полягає в наступному.

Завдяки тому, що заявлений спосіб у сукупності ознак включає утворення щонайменше одного енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи, потужність якого розраховують із урахуванням щонайменше максимального дефіциту потужності енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового, який підключають до енергетичної бо системи, утворення в його складі щонайменше однієї енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, генерування газоподібного водню з використанням енергії щонайменше від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, закачування водню у щонайменше одне сховище, та перетворення водню в електричну енергію, коли необхідно збалансувати енергетичну систему, наприклад у пікові години споживання та/або сезонний розрив між річним виробництвом електричної енергії і зимовим попитом, з подальшим поданням електричної енергії у електричну мережу енергетичної системи забезпечується можливість створення та використання гнучкої резервної потужності, яку можливо збільшувати із додатковим перетворенням водню в електричну енергію в потрібній кількості у визначений час для здійснення безперебійного ефективного із зниженою собівартістю балансу будь якої енергетичної системи, у масштабах країни або регіону із забезпеченням екологічності, надійності балансування, безперебійності, стабільності та безвідмовності роботи енергетичної системи.

Утворення енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи із багатьма установками, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, який підключають до енергетичної системи для її балансування, у сукупності ознак забезпечує підвищення об'ємів отримуваного водню та резервної потужності, що дозволяє інтегрувати водневу енергетику з використанням електричної енергії, отримуваної з перетворенням водню, який вилучається із сховищ у потрібний час, та використовувати у загальній енергетичній системі для її гнучкого надійного вчасного балансування із підвищенням гнучкості, надійності будь-якої енергетичної системи, особливо об'єднаної енергетичної системи країни чи регіону із забезпеченням безперебійності та безвідмовності її роботи при її підвищеній складності та великій потужності.

Використання модуля управління, який підключають щонайменше до одного енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або до енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичної системи, дозволяє отримувати команди на здійснення балансування, параметри, у варіанті виконання відслідковувати, враховувати провали, підйоми, спади і піки навантаження, повідомляти при потребі користувачам, управляти перетворюванням водню в резервну електричну енергію, перерозподіляти при потребі отриманий водень та/або електричну енергію, забезпечувати своєчасне балансування енергетичної системи балансу в будь який час, що дозволяє отримати

Зо заявлений технічний результат.

Створення щонайменше однієї енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, в залежності від наявних в місці утворення цих установок відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода, у вигляді сонячних енергетичних установок, та/або вітрових, таЛлабо хвильових, та/(або інших подібних установок дозволяє розширити територію та коло користувачів використання заявленого способу, підвищити гнучкість енергетичної системи, стабільність отримання резервної електричної енергії та здійснювати ефективне балансування із забезпеченням надійності, стабільності та безперебійності роботи енергетичної системи, особливо країни, регіону.

Створення енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, в місці, де наявне джерело або джерела відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода, у вигляді сонячних енергетичних установок, та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших подібних установок, які з'єднують із енергетичною системою за допомогою електричної мережі та/або газотранспортної системи, крім переліченого вище технічного результату дозволяє отримувати підвищений об'єм водню, частину його або надлишок транспортувати в потрібне місце для подальшого використання в енергетичній системі для її балансування, що додатково забезпечить виключення втрат електричної енергії.

Створювання щонайменше двох енергетичних установок, що використовують енергію різних відновлюваних джерел енергії дозволяє підвищити об'єм отримуваної електричної енергії та водню для балансування енергетичної системи, а також підвищити її надійність, гнучкість, забезпечити безперебійність та безвідмовність роботи із підвищенням частки щонайменше резервної електричної енергії і "зеленого" водню у загальній енергетичній системі країни або регіону.

Утворення щонайменше одного енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи поруч із щонайменше однією розподільною станцією енергетичної системи дозволяє зменшити втрати в електричній мережі, здешевити процес балансування та електричну енергію, що в цілому забезпечує отримання надійного стабільного джерела або джерел резервної потужності із використанням його в будь-яких енергетичних системах для її балансування із компенсуванням та стабілізацією потужності, забезпечення стабільного надійного отримання потрібної у конкретний час резервної електричної енергії для балансування енергетичної системи із забезпеченням стабілізації потужності будь-якої енергетичної системи, безперервності та безвідмовності її роботи.

Утворення щонайменше одного енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи поруч із газотранспортною системою, із використанням якої надлишок виробленого водню передають за призначенням, а також утворення енергетичних установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, та/"або енергетичних комплексів для балансування енергетичної системи в місцях, де наявні джерела або джерело відновлюваної енергії, та з'єднання загальним трубопроводом, який приєднують до системи трубопроводів, виконаної у вигляді газотранспортної системи, яку з'єднують із енергетичною системою, дозволяє розширити функціональність енергетичної системи, підвищити її гнучкість, розширити території використання способу із охопленням також тих територій, де неможливо взагалі або ефективно використовувати відновлювані джерела енергії, із розширенням кола користувачів та об'єднанням енергетичної системи і ефективним її балансуванням із використанням заявленого способу.

Використання як резервної щонайменше частини електричної енергії від утвореної енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, та/або утворення щонайменше однієї резервної такої енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичної системи дозволяє підвищити гнучкість та надійність роботи енергетичної системи.

Отримання водню у сукупності ознак методом електролізу із використанням щонайменше електролізера зі швидкою динамікою з динамічним відгуком в діапазоні секунд дозволяє своєчасно поповнювати сховища воднем, у іншому варіанті виконання своєчасно реагувати на зміни навантаження в системі, оскільки електролізер зі швидкою динамікою зв'язаний із модулем керування, що надає команди для здійснення балансування енергетичному комплексу, у іншому варіанті виконання відслідковує та прогнозує зміни в системі та надає команду для вироблення з перетворенням водню електричної енергії та подання її в електричну мережу енергетичної установки. Електролізер може бути зв'язаний із модулем управляння через установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або безпосередньо.

Зо Використання модуля управління дозволяє отримувати команди для збалансування енергетичної системи, у варіанті виконання для управління утворенням водню, його перетворенням в електричну енергію і подачею у електричну мережу енергетичної системи, дозволяє забезпечити своєчасне реагування та попереджання змін в системі, що забезпечує безперебійність та надійність енергетичної системи.

З'єднання енергетичних установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, із щонайменше одним модулем утворення газової суміші, талабо вилучення водню з газової суміші, які з'єднують системою трубопроводів із газотранспортною системою енергетичної системи, яка є загальною об'єднаною енергетичною системою, дозволяє розширити функціональність енергетичної системи, підвищити її гнучкість, розширити території використання способу із охопленням також тих територій, де неможливо взагалі або ефективно використовувати відновлювані джерела енергії, із розширенням кола користувачів та об'єднанням енергетичної системи і ефективним її балансуванням із використанням заявленого способу.

Утворення сховищ для зберігання водню із розташуванням поблизу із системою трубопроводів, виконаною у вигляді газотранспортної системи дозволяє розширити функціональність енергетичної системи, підвищити її гнучкість, розширити території використання способу із охопленням також тих територій, де неможливо взагалі або ефективно використовувати відновлювані джерела енергії, із розширенням кола користувачів та об'єднанням енергетичної системи і ефективним її балансуванням із використанням заявленого способу.

Здійснення балансування електричної енергії енергетичної системи, отриманої щонайменше частково з невідновлюваних джерел енергії, балансування електричної енергії, отриманої з невідновлюваних джерел енергії та з відновлюваних джерел енергії дозволяє об'єднати модулі енергетичної системи країни, регіону та здійснювати ефективне балансування із використанням "зеленого" водню, із підвищенням екологічності, гнучкості та надійності балансування.

Із використанням заявленого способу досягається виключення обмеження для створення енергетичних комплексів для балансування енергетичної системи в різній місцевості з різними природними умовами та можливості використання кількох відновлюваних джерел енергії в одній 60 місцевості, що забезпечує підвищення об'ємів отримуваного водню, що в свою чергу забезпечує можливість збільшення частки водню, у тому числі "зеленого", у балансуванні енергетичної системи, що, у свою чергу, забезпечує можливість розширення територій використання водню для балансу енергетичної системи, підвищення екологічності, стабільності та безперебійності роботи енергетичної системи країни в цілому.

Можливість об'єднання існуючих та знов створюваних енергетичних комплексів для балансування енергетичної системи дозволяє балансувати об'єднану енергетичну систему країни з охопленням великих територій, із збільшеною потужністю та потенціалом енергетичну систему, що також відповідає проектам Європейського Союзу та є перспективним напрямком розвитку енергосистеми країн. Одночасно з цим забезпечується значне зниження використання додаткових невідновлюваних природних ресурсів для балансування, що підвищує екологічність заявленого способу.

Також з одночасним забезпеченням можливості отримання водню із використанням багатьох можливих відновлюваних джерел енергії із значним збільшенням об'ємів отримуваного водню, можливості використання заявленого способу у різних місцевостях з різними природними умовами з використанням різної енергії природи, різних відновлюваних джерел енергії, газотранспортних систем, їх об'єднання в єдину енергосистему, з охопленням великих територій та об'єднанням в єдину енергетичну систему з підвищеною потужністю та здійснення її ефективного балансування із використанням "зеленого" водню, забезпечується розширення галузей, що можуть використовувати водень, територіальне розширення використання водню із збільшенням кількості користувачів, що забезпечує розширення області застосування заявленого способу, функціональності створюваної системи, охоплення великих територій з різними природними умовами, використання газотранспортних систем на територіях з усіма можливими наявними на ній відновлюваними джерелами енергії, можливість об'єднати газотранспортну систему або системи для транспортування отримуваного в різних місцях та з використанням різних відновлюваних джерел енергії водню для його використання для балансування енергетичної системи в будь-якій місцевості, де відсутні відновлювані джерела енергії або є недостатніми для стабільного отримання водню, з підвищенням потужності, стабільності, надійності та екологічності енергетичної системи країни або країн.

Утворення щонайменше однієї резервної енергетичної установки, що використовує енергію

Зо відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або до енергетичної системи, дозволяє забезпечити безперебійну роботу енергетичної системи та її гнучкість, оскільки дозволяє проводити профілактичні роботи на енергетичній установці, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, із її відключенням та використанням під час проведення цих робіт резервної енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, а також забезпечувати додаткову потужність при підключенні нових користувачів енергетичної системи.

Використання як енергетичної системи енергетичної системи країни або регіону та/або загальної об'єднаної енергетичної системи дозволяє попередньо враховувати потреби конкретної енергетичної системи для її балансування та створювати енергетичні комплексі для балансування енергетичної системи із попередньо визначеною потрібною потужністю.

Здійснення балансування електричної енергії енергетичної системи, отриманої щонайменше частково з не відновлюваних джерел, балансування електричної енергії, отриманої з не відновлюваних джерел енергії та з відновлюваних джерел енергії, за заявленим способом, дозволяє здійснювати балансування комбінованих енергетичних систем, збільшити частку водню та енергетичного потенціалу енергетичної системи країни та країн.

Підключення щонайменше однієї енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, до енергетичної системи, яка надає споживачам електричну енергію, отриману з комбінованих джерел відновлюваної та невідновлюваної енергії, дозволяє забезпечити гнучкість та надійність способу, безперебійність роботи енергетичної системи, та дозволяє здійснювати балансування комбінованих енергетичних систем, збільшити частку водню та енергетичного потенціалу енергетичної системи країни та країн.

При цьому також забезпечується можливість використання частини виробленого водню для збагачення природного газу, для використання в різних технологічних процесах, часткової з поступовим збільшенням частки водню для заміни корисних копалин на більш енергоємний водень зі збільшенням енергетичного потенціалу енергетичної системи країни та країн.

Здійснюють заявлений спосіб наступним чином.

Із використанням заявленого способу у переважному варіанті виконання здійснюють стабілізацію енергетичної системи із інтеграцією сонячних та/або вітрових електростанцій та водневої енергетики в об'єднану енергетичну систему країни.

Використовують резервні регулюючі потужності в енергетичній системі для забезпечення стабільності мережі. Позитивний баланс потужності здійснюють, якщо споживання перевищує генерацію, а негативний - в протилежному випадку.

Енергія, яку зберігають в газі, забезпечує довгострокове накопичення енергії в тераватному масштабі. Функція зберігання енергії в енергосистемі полягає в тому, щоб зсувати споживання енергії в часі, починаючи з мінімального рівня до декількох місяців. Підземні сховища водню вважаються важливими для зберігання енергії в більших масштабах і протягом більш тривалих періодів (тижнів - сезонів).

За заявленим способом в одному з можливих варіантів здійснення, що не є єдино можливим та не виключає інші варіанти, забезпечують функціонування енергосистеми країни (регіону) із її балансуванням наступним чином.

Енергетична система у варіанті виконання у межах України включає щонайменше

Дніпровську, Північну, Центральну, Південно-Західну, Західну, Південну та інші енергосистеми країни.

Утворюють енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи. Потужність енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи розраховують із урахуванням щонайменше максимального дефіциту потужності енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового. При цьому для визначення потужності враховують кількість отриманого водню, що зберігають у сховищах.

У складі енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи утворюють зв'язані із щонайменше одним електролізером енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, такі як сонячні та/або вітрові, та/або хвильові, або подібні. У складі енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи щонайменше утворюють також сховища для водню, які можуть бути виконані у вигляді підземних або наземних сховищ, або у вигляді трубопроводів, також утворюють модуль для перетворення водню в електричну енергію, що виконаний, наприклад, у вигляді газової турбіни.

Електричну енергію, щонайменше її частину, яку отримують щонайменше з установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, які попередньо утворюють в переважному варіанті виконання в місцях наявності відновлюваних джерел енергії для

Зо ефективного вироблення електричної енергії використовують для отримання водню, переважно методом електролізу або із використанням інших відомих способів. Отриманий водень закачують в сховища для зберігання водню.

У години, коли необхідно збалансувати енергосистему (пікові години споживання або сезонний розрив між річним виробництвом і зимовим попитом), водень вилучають із сховища або сховищ та перетворюють в потрібній кількості в електричну енергію за допомогою газової турбіни або паливного елемента, або двигунів внутрішнього згоряння із використанням електричної енергії з установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, і подають в електричну мережу енергетичної системи.

У варіанті виконання іншу частину електричної енергії з установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, подають у електричну мережу для балансування енергетичної системи.

В одному з можливих варіантів здійснення заявленого способу лишок утворюваної щонайменше енергетичним комплексом для балансування енергетичної системи електричної енергії, який не використовують у визначений час для балансування енергетичної системи, перетворюють у водень при негативному балансуванні, тобто зменшенні подаваної в енергетичну систему електричної енергії.

Це дозволяє збалансувати споживання і покрити, наприклад в окремих не запланованих випадках, дефіцит потужності. Електрична енергія не може бути легко без втрат та обмежень збережена, а водень можна легко зберігати в газовій мережі або спеціальних сховищах тривалий час. Використання водню дозволяє підвищити загальну гнучкість енергосистеми.

Установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи виконують в залежності від наявних в місці утворення установок поновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода та інших, у вигляді сонячних енергетичних установок та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших.

Відповідно, відновлюваною енергією може бути сонячна енергія, вітер, природні перепади температур, енергія хвиль або припливів і т. п.

В одній місцевості можуть утворювати різні установки, що використовують різні відновлювані джерела енергії при їх наявності в цій місцевості та використовувати їх одночасно або відповідно до наявності відновлюваних джерел енергії у певний час, наприклад наявності бо сонячного світла і вітру для виробництва енергії.

У варіантах виконання множину установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, або енергетичні комплекси для балансування енергетичної системи утворюють в місцях, де наявні джерела або джерело відновлюваної енергії з найкращими природними умовами для перетворювання енергії відновлюваних джерел енергії в електричну енергію, та з'єднують загальним трубопроводом, який може бути виконаний із багатьох труб та із розгалуженнями, який приєднують до системи трубопроводів, талабо множину установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, або енергетичні комплекси для балансування енергетичної системи з'єднують із електричною мережею енергосистеми.

Для отримання водню можливе комбінування енергії. В одному з можливих варіантів здійснення використовують електричну енергію, вироблену сонячними колекторами та/або вітроустановками та/або генераторами хвиль або приливів, для здійснення електролізу у варіанті виконання для отримання водню, який також можливо отримати багатьма іншими способами.

У варіанті виконання енергетичні комплекси для балансування енергетичної системи, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, підключають до газопроводу через системи для утворення газової суміші в місцях подачі водню. Отриманий водень змішують з природним газом у варіанті виконання та отриману суміш подають в труби газопроводу для подальшого використання збагаченої суміші або вилучення водню з суміші і використання за призначенням.

У варіанті виконання сховища для зберігання водню з'єднують з газотранспортною системою, в яку закачують отриманий водень.

Енергетичні комплекси для балансування енергетичної системи також можуть бути встановлені поруч із розподільними системами енергосистеми при наявності відповідно щонайменше одного джерела відновлюваної енергії достатньою кількістю.

Енергетичні комплекси для балансування енергетичної системи, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, підключають до енергетичної системи через модуль управління.

Модуль управління використовують щонайменше для отримання команди для збалансування енергетичної системи, параметрів, у варіанті виконання - для управління утворенням водню, його перетворенням в електричну енергію і подачею у електричну мережу

Зо енергетичної системи в потрібний час і в потрібній кількості. Модуль управління у варіантах виконання може включати робоче місце оператора енергетичної системи та/або сервер, та/або телефонні, або мобільні, або інші засоби зв'язку енергетичної системи та забезпечувати зв'язок із енергетичним комплексом для балансування енергетичної системи.

Використання модуля управління, який підключають щонайменше до одного енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або до енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичної системи, дозволяє отримувати команди на здійснення балансування, параметри, у варіанті виконання відслідковувати, враховувати провали, підйоми, спади і піки навантаження, повідомляти при потребі користувачам, управляти перетворюванням водню в резервну електричну енергію, перерозподіляти при потребі отриманий водень та/або електричну енергію, забезпечувати своєчасне балансування енергетичної системи балансу в будь-який час, що дозволяє отримати заявлений технічний результат.

Отримання водню у сукупності ознак методом електролізу із використанням щонайменше електролізера зі швидкою динамікою з динамічним відгуком в діапазоні секунд дозволяє своєчасно реагувати на необхідність вироблення водню, поповнення сховищ воднем.

Також водяні електролізери можуть швидко реагувати на зміни навантаження. Це робить їх придатними для забезпечення негативних частотних резервів за рахунок збільшення вироблення або позитивних резервів за рахунок скорочення вироблення.

У варіанті здійснення електролізер зі швидким відгуком, який здатний реагувати навіть на субсекундному рівні, може вловлювати поновлювану надлишкову енергію, яка в іншому випадку була б витрачена даремно, і перетворювати її в придатний для зберігання енергоносій - водень (Не) або метан (СНіае) - для подальшого використання.

У варіанті виконання для перетворення водню в електричну енергію можливе використання кількох електролізерів із різною динамікою для забезпечення гнучкості енергетичної системи.

При здійсненні заявленого способу можливо також використовувати для балансування енергетичної системи енергію, що надходить з різних джерел (поновлюваних і традиційних) з сумарною потужністю. Цим можливо забезпечити великий резерв потужності, який енергосистема може використовувати в ту чи іншу сторону, та її гнучкість.

У варіанті виконання щонайменше частину утворюваної енергетичним комплексом для бо балансування енергетичної системи електричної енергії використовують для балансування, а іншу частину можливо використовувати для різних цілей, наприклад утворення та передачі водню в газотранспортну систему, живлення регіональних споживачів, очищення води та багато іншого.

Частина водню, що одержаний із використанням електроенергії поновлюваних джерел енергії (сонячні, вітрові, хвильові електростанції) методом електролізу або іншими методами, може бути використаний для подальшого закачування в газотранспортну систему для збагачення природного газу, а також інтеграції поновлюваних джерел енергії в єдину енергосистему.

Заявлений спосіб забезпечує можливість створення нової глобальної енергетичної системи з інтегрованою водневою енергетикою, яка матиме збільшений потенціал, потужність, стабільність, надійність із надійним стабільним резервом потужності, знижену собівартість та покращену екологічність.

Порівняльний аналіз з найбільш близьким аналогом показав, що реалізація сукупності суттєвих ознак, які характеризують корисну модель, приводить до появи якісно нових технічних властивостей, вказаних вище.

Крім того, запропонований спосіб є придатним для промислового застосування, оскільки не містить у своєму складі жодних технологічних операцій, конструктивних елементів або матеріалів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема у галузі електроенергетики.

Claims (23)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб балансування енергетичної системи із використанням водню, за яким для отримання електричної енергії застосовують установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, генерують газоподібний водень з використанням енергії від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, який зберігають та перетворюють в електричну енергію, який відрізняється тим, що утворюють щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи, при цьому енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи виконують з потужністю із урахуванням щонайменше максимального значення потужності, якої недостає, енергетичної системи, яку балансують, наприклад сезонного або пікового, щонайменше один енергетичний комплекс підключають до енергетичної системи, в складі якої утворюють щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, після генерування газоподібного водню з використанням енергії щонайменше від установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, закачують водень у щонайменше одне сховище, коли необхідно збалансувати енергетичну систему, наприклад у пікові години споживання та/або сезонний розрив між річним виробництвом електричної енергії і зимовим попитом, водень перетворюють в електричну енергію і подають у електричну мережу енергетичної системи.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для визначення потужності енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи враховують кількість отриманого водню, що зберігають у сховищах.

З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що створюють щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, в залежності від наявних в місці утворення установок, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода, у вигляді сонячних енергетичних установок, та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших подібних установок.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що створюють енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, в місці, де є джерело або джерела відновлюваних джерел енергії, таких як сонце, вітер, вода у вигляді сонячних енергетичних БО установок, та/або вітрових, та/або хвильових, та/або інших подібних установок, які з'єднують із енергетичною системою за допомогою електричної мережі та/або газотранспортної системи.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один комплекс для балансування енергетичної системи, підключають до енергетичної системи через модуль управління, який входить до складу енергетичної системи або до складу енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, створюють щонайменше дві енергетичні установки, що використовують енергію різних відновлюваних джерел енергії.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше частину електричної енергії від енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, разом із електричною енергією, отриманою з перетворенням водню, подають у електричну мережу енергетичної системи.

8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що створюють щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи в безпосередній близькості до щонайменше однієї розподільної станції енергетичної системи.

9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один енергетичний комплекс для балансування енергетичної системи утворюють в безпосередній близькості до газотранспортної системи, із використанням якої надлишок виробленого водню передають за призначенням.

10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що утворюють енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, де наявні джерела або джерело відновлюваної енергії, та з'єднують загальним трубопроводом, який приєднують до системи трубопроводів, виконаної у вигляді газотранспортної системи, яку з'єднують із енергетичною системою.

11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше частину електричної енергії від утвореної енергетичної установки, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, використовують як резервну.

12. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що утворюють щонайменше одну резервну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, яку підключають до енергетичного комплексу для балансування енергетичної системи або до енергетичної системи.

13. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як енергетичну систему використовують енергетичну систему країни або регіону.

14. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як енергетичну систему використовують загальну об'єднану енергетичну систему.

15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як енергетичну систему використовують енергетичну систему, яка використовує електричну енергію, отриману як з невідновлюваних, так і з відновлюваних джерел енергії.

16. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водень отримують методом електролізу.

17. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водень отримують методом електролізу, при Зо цьому використовують щонайменше електролізер зі швидкою динамікою з динамічним відгуком в діапазоні секунд.

18. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водень перетворюють в електричну енергію за допомогою газової турбіни та/або паливного елемента.

19. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що збалансування енергетичної системи та/або управління утворенням водню, його перетворенням в електричну енергію і подачею у електричну мережу енергетичної системи здійснюють із використанням модуля управління.

20. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше енергетичні установки, що використовують енергію відновлюваних джерел енергії, з'єднують із щонайменше одним модулем утворення газової суміші талабо вилучення водню з газової суміші, які з'єднують системою трубопроводів із газотранспортною системою енергетичної системи, яка є загальною об'єднаною енергетичною системою.

21. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для зберігання водню утворюють сховища, які розташовують в безпосередній близькості до системи трубопроводів, виконаної у вигляді газотранспортної системи.

22. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють балансування електричної енергії, отриманої з невідновлюваних джерел енергії та з відновлюваних джерел енергії

23. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше одну енергетичну установку, що використовує енергію відновлюваних джерел енергії, підключають до енергетичної системи, яка надає споживачам електричну енергію, отриману з комбінованих джерел відновлюваної та невідновлюваної енергії.