UA154317U

UA154317U - METHOD OF COMBINED ENERGY SUPPLY OF CONSUMERS OF INDUSTRIAL ENTERPRISES

Info

Publication number: UA154317U
Application number: UAU202303341U
Authority: UA
Original assignee: Устенко Ірина Михайлівна
Priority date: 2023-07-07
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2023-11-01

Abstract

Спосіб комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і невідновлюваних джерел енергії включає перетворення енергії від щонайменше одного відновлюваного джерела енергії в електричну енергію постійного струму, її акумулювання, перетворення електроенергії постійного струму в електроенергію змінного струму та подачу до споживача. Комбіноване споживання промислового підприємства розподіляють за постійною та змінною групами споживання, електроенергію від промислової електромережі направляють до змінної групи споживання, електроенергію від відновлюваного джерела енергії першочергово подають до постійної групи споживання, переключають споживача постійної групи споживання до промислової електромережі при зниженні рівня акумульованої енергії до нижнього допустимого порогового значення.The method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources includes the conversion of energy from at least one renewable energy source into direct current electricity, its accumulation, conversion of direct current electricity into alternating current electricity and supply to the consumer. The combined consumption of an industrial enterprise is distributed according to constant and variable consumption groups, electricity from the industrial power grid is directed to the variable consumption group, electricity from a renewable energy source is primarily supplied to the constant consumption group, the consumer of the constant consumption group is switched to the industrial electricity network when the level of accumulated energy is reduced to the lower permissible level threshold value.

Description

Корисна модель належить до енергетики, зокрема до комбінованого енергозабезпечення споживачів, наприклад промислових підприємств, підключених як до промислової електромережі змінного струму, так і до відновлюваних джерел енергії, і може бути використана при організації безперебійного електропостачання споживачів промислових підприємств енергією змінного струму з навантаженням великої потужності.The useful model belongs to the energy industry, in particular to the combined energy supply of consumers, for example, industrial enterprises connected to both the industrial alternating current grid and renewable energy sources, and can be used in the organization of uninterrupted electricity supply of consumers of industrial enterprises with alternating current energy with a large power load.

Відомий спосіб живлення споживачів від електроенергетичної системи, що працює на відновлюваних джерелах енергії, відповідно до якого електроенергію, що виробляється установками на цих джерелах (вітро-, гідро-, фотоелектрична станція), через електрогенератор подають безпосередньо в електричну мережу споживачів (Дж. Твайдел, А. Узйр "Возобновляемьсе источники знергии". - М.: Знергоатомиздат, 1990. - б. 234).A well-known method of powering consumers from an electric power system operating on renewable energy sources, according to which the electricity produced by installations on these sources (wind, hydro, photovoltaic power plants) is fed directly into the electrical network of consumers through an electric generator (J. Twidel, A. Uzyr "Renewable sources of energy". - M.: Znergoatomizdat, 1990. - p. 234).

Однак, при такому способі живлення споживачів у зазначеній системі виникають проблеми із забезпеченням якості електроенергії та надійності електропостачання споживачів, викликані нестабільністю потоку енергії у відновлюваному джерелі: сила вітру, інтенсивність хвилі, потоку світлової енергії і т. д., і які не можуть бути вирішені через відсутність можливостей забезпечення демпфірування енергосистемою електричних коливань імовірнісного характеру при виробництві електроенергії від відновлюваного джерела.However, with this method of powering consumers in the specified system, problems arise with ensuring the quality of electricity and the reliability of electricity supply to consumers, caused by the instability of the energy flow in a renewable source: wind power, wave intensity, light energy flow, etc., and which cannot be solved due to the lack of opportunities to provide damping by the energy system of electrical fluctuations of a probabilistic nature during the production of electricity from a renewable source.

Для згладжування коливань потужності, що генерується, та погодження її з режимом електроспоживання використовуються акумулятори енергії: електричні батареї, установки акумулювання повітря, гідроакумулюючі електростанції (Материаль! советско-японского знергетического симпозиума. - Иркутск: 1980. - б. 277-283).Energy accumulators are used to smooth out the fluctuations of the generated power and match it with the power consumption mode: electric batteries, air storage units, hydroaccumulating power plants (Materials of the Soviet-Japanese de-energized symposium. - Irkutsk: 1980. - p. 277-283).

Відомі способи забезпечення безперебійного постачання електроенергії та енергетичні установки на їх основі мають низьку ефективність споживання енергії, тому що не забезпечують безперебійне акумулювання і автоматичне регулювання енергії від різних джерел споживання та розподілення електроенергії при передачі до споживачів в умовах постійної зміни параметрів як промислової електромережі (піки та провали), так і відновлюваних джерел енергії (нестабільність параметрів потоку енергії, що виробляється).Known methods of ensuring an uninterrupted supply of electricity and energy installations based on them have low efficiency of energy consumption, because they do not ensure uninterrupted accumulation and automatic regulation of energy from various sources of consumption and distribution of electricity during transmission to consumers in conditions of constant changes in the parameters of an industrial power grid (peaks and failures), as well as renewable energy sources (instability of the parameters of the produced energy flow).

Відомий спосіб генерування та розподілення енергії реалізований в енергетичній системі (міжнародна заявка РСТ УМО2010046767 від 29.04.2010, МПК РОЗВ 13/14, РОЗВ 13/16, гОЗО 9/00), що складається із відновлюваних джерел: вітрогенератора, системи для генерування таThe known method of energy generation and distribution is implemented in an energy system (international PCT application UMO2010046767 dated 29.04.2010, IPC ROZV 13/14, ROZV 13/16, гОЗО 9/00), which consists of renewable sources: a wind generator, a system for generating and

Зо перетворення механічної енергії, елементів для перетворення сонячної енергії, що з'єднані разом паралельно і утворюють єдиний агрегат для генерування та розподілення енергії, причому кожний генератор має окремий перемикач і блок для управління (контролю) та установки у визначене положення для їх приєднання, часткового використання та відключення або незалежного використання.From the conversion of mechanical energy, elements for the conversion of solar energy, which are connected together in parallel and form a single unit for generating and distributing energy, and each generator has a separate switch and unit for management (control) and installation in a specified position for their connection, partial use and disconnection or independent use.

Відомий спосіб дозволяє перетворювати енергію (вітру, сонця) або механічної енергії у електричну з безперервним накопиченням у електричній акумуляторній батареї і передавати її споживачам.The known method allows you to convert energy (wind, sun) or mechanical energy into electrical energy with continuous storage in an electric battery and transfer it to consumers.

Недоліками такого способу генерування та регулювання подачі електроенергії до споживача є неможливість розподілення енергопотоків на різні групи споживання промислових підприємств (наприклад групу постійного споживання та групу змінної потужності споживання) з пріоритетним використанням енергії від відновлюваних джерел енергії для першої групи постійного споживання, а енергії промислової електромережі - для другої групи змінної потужності споживання.The disadvantages of this method of generating and regulating the supply of electricity to the consumer are the impossibility of distributing energy flows to different consumption groups of industrial enterprises (for example, a group of constant consumption and a group of variable power consumption) with priority use of energy from renewable energy sources for the first group of constant consumption, and the energy of the industrial power grid - for the second group of variable power consumption.

Окрім цього, даний відомий спосіб не забезпечений режимом резервування для подачі енергії з промислової електромережі до споживачів при зниженні потоків електроенергії від генераторів відновлюваних джерел енергії.In addition, this known method is not provided with a backup mode for supplying energy from the industrial power grid to consumers in the event of a decrease in the flow of electricity from generators of renewable energy sources.

В цілому такі недоліки відомого способу знижують ефективність забезпечення відповідальних споживачів якісною електроенергією при найменшій собівартості її виробки.In general, such shortcomings of the known method reduce the effectiveness of providing responsible consumers with high-quality electricity at the lowest cost of its production.

Відомий спосіб живлення споживачів електричної енергії промислової електромережі змінного струму і локального відновлюваного джерела енергії, який полягає у тому, що включення на мережу споживача відбувається паралельно (Мипіеапи, А.І. Вгаїси, М.-А. Сів, 10 Е. Сеапда-Оріїтаї сопігої ої м/іпа епегду зузієтв-Гомагаз а діобаї! арргоаси, 5ргіпдетг, Гопаоп, 2008, 283 радев.). Такий спосіб можна визначити як амплітудне підмішування.A well-known method of powering consumers of electric energy of the industrial electrical network of alternating current and local renewable energy source, which consists in the fact that the connection to the consumer network occurs in parallel (Mipieapi, A.I. Vgaisi, M.-A. Siv, 10 E. Seapda-Oriitai sopigoi oi m/ipa epegdu zuzietv-Gomagaz a diobai! arrgoasi, 5rgipdetg, Gopaop, 2008, 283 radev.). This method can be defined as amplitude mixing.

Недоліками даного способу живлення є необхідність синхронізації генераторів та інверторів відновлюваних джерел енергії з промисловою електромережею, ускладнення системи управління (систем релейного захисту і автоматики), необхідність контролю генерації активної потужності відновлюваних джерел енергії для запобігання її перетоку в промислову електромережу.The disadvantages of this power supply method are the need to synchronize generators and inverters of renewable energy sources with the industrial power grid, the complication of the control system (relay protection and automation systems), the need to control the generation of active power of renewable energy sources to prevent its flow into the industrial power grid.

Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є спосіб безперебійного бо електропостачання споживачів електроенергетичної системи (патент рф Мо 2153752 відThe closest analogue to the useful model is the method of uninterrupted power supply to consumers of the electric power system (patent of the Russian Federation Mo 2153752 from

07.05.1999, МПК НОгУ 3/28, НОгО 3/32), що працює на відновлюваних джерелах енергії, що включає перетворення енергії первинного відновлюваного джерела в електричну енергію змінного струму за допомогою електрогенератора при одночасному управлінні його режиму роботи, перетворення за допомогою випрямляча електричної енергії змінного струму в електричну енергію постійного струму, накопичення цієї енергії в акумуляторі, що заряджається від випрямляча, перетворення за допомогою інвертора електричної енергії постійного струму в електричну енергію змінного струму і видачу її на навантаження споживача, причому в електроенергетичній системі використовують принаймні ще одне автономне відновлюване джерело енергії що одночасно працює з першим відновлюваним джерелом енергії, а накопичення електричної енергії здійснюють шляхом акумулювання сумарної електричної енергії постійного струму, отриманої в результаті перетворення енергії кожного одночасно працюючого первинного відновлюваного джерела енергії, при цьому обсяг накопиченої енергії в акумуляторі визначають ємністю, яку розраховують за величиною добового споживання навантаженням споживача, а управління режимом роботи генератора здійснюють шляхом вимірювання ємнісного опору акумулятора в процесі його зарядки при підтримці величини напруги зарядки, заданої в діапазоні між мінімальною і максимальною величинами напруги на навантаженні споживача.07.05.1999, IPC NOgU 3/28, NOgO 3/32), operating on renewable energy sources, which includes the conversion of the energy of the primary renewable source into electrical energy of alternating current with the help of an electric generator while simultaneously controlling its operating mode, conversion with the help of a rectifier of electric alternating current energy into direct current electrical energy, storage of this energy in a battery that is charged from a rectifier, conversion of direct current electrical energy into alternating current electrical energy with the help of an inverter and its delivery to the consumer's load, and at least one more autonomous renewable energy is used in the electrical energy system an energy source that simultaneously works with the first renewable energy source, and the accumulation of electrical energy is carried out by accumulating the total direct current electrical energy obtained as a result of the energy conversion of each simultaneously operating primary renewable energy source, while the amount of stored energy in the battery is determined by the capacity, which is calculated by the amount of daily consumption by the consumer's load, and the control of the generator's operating mode is carried out by measuring the capacitive resistance of the battery during its charging while maintaining the value of the charging voltage, set in the range between the minimum and maximum voltage values on the consumer's load.

Технічним результатом даного відомого способу є підвищення надійності електропостачання споживачів за рахунок збільшення тривалості режиму споживання пікових навантажень споживачем, внаслідок використання накопичувача з необхідною величиною ємності, що забезпечує необхідну електроенергію для добового режиму споживання, і за рахунок зниження втрат на додаткове регулювання параметрів джерела змінного струму, а також розширення функціональних можливостей способу за рахунок забезпечення розширення діапазону потужностей енергосистеми, які значно перевищують потужності відновлюваних джерел енергії і за рахунок збільшення числа споживачів, що підключаються до енергосистеми.The technical result of this known method is an increase in the reliability of electricity supply to consumers due to the increase in the duration of the peak load consumption mode by the consumer, due to the use of a storage device with the required capacity, which provides the necessary electricity for the daily consumption mode, and due to the reduction of losses due to additional adjustment of the parameters of the alternating current source, as well as expanding the functionality of the method by ensuring the expansion of the range of power system capacities, which significantly exceed the capacities of renewable energy sources and by increasing the number of consumers connected to the power system.

Недоліками такого способу живлення споживачів електричної енергії є низька ефективність управління у результаті неможливості розподілення енергопотоків на різні групи споживання промислових підприємств (наприклад групу постійного споживання та групу змінної потужності споживання) з пріоритетним використанням енергії від відновлюваних джерел енергії дляThe disadvantages of this method of supplying electricity consumers are low management efficiency as a result of the impossibility of distributing energy flows to different consumption groups of industrial enterprises (for example, a group of constant consumption and a group of variable power consumption) with priority use of energy from renewable energy sources for

Зо першої групи постійного споживання, а енергії промислової електромережі - для другої групи змінної потужності споживання.From the first group of constant consumption, and the energy of the industrial power grid - for the second group of variable power consumption.

Ознаками даного відомого аналога, що співпадають з ознаками корисної моделі, що заявляється, є спосіб комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і не відновлюваних джерел енергії, що включає перетворення енергії від щонайменше одного відновлюваного джерела енергії в електричну енергію постійного струму, її акумулювання, перетворення електроенергії постійного струму в електроенергію змінного струму та подачу до споживача.The features of this known analogue, which coincide with the features of the claimed useful model, are a method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources, which includes the transformation of energy from at least one renewable energy source into direct current electrical energy, its accumulation, conversion of direct current electricity into alternating current electricity and supply to the consumer.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і не відновлюваних джерел електроенергії, у якому за рахунок нової сукупності суттєвих ознак забезпечується підвищення ефективності енергозабезпечення промислових підприємств з одночасним зниженням собівартості вироблення та споживання електроенергії.The basis of the useful model is the task of improving the method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable sources of electricity, in which, due to a new set of essential features, the efficiency of energy supply of industrial enterprises is ensured with a simultaneous decrease in the cost of production and consumption of electricity.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і не відновлюваних джерел енергії, що включає перетворення енергії від щонайменше одного відновлюваного джерела енергії в електричну енергію постійного струму, її акумулювання, перетворення електроенергії постійного струму в електроенергію змінного струму та подачу до споживача, відповідно до корисної моделі, комбіноване споживання промислового підприємства розподіляють за постійною та змінною групами споживання, електроенергію від промислової електромережі направляють до змінної групи споживання, електроенергію від відновлюваного джерела енергії першочергово подають до постійної групи споживання, переключають споживача постійної групи споживання до промислової електромережі при зниженні рівня акумульованої енергії до нижнього допустимого порогового значення.The task is solved by the fact that in the method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources, which includes the conversion of energy from at least one renewable energy source into direct current electricity, its accumulation, conversion of direct current electricity into alternating current electricity and supply to the consumer, according to the utility model, the combined consumption of the industrial enterprise is distributed according to constant and variable consumption groups, electricity from the industrial power grid is directed to the variable consumption group, electricity from a renewable energy source is primarily supplied to the constant consumption group, the consumer of the constant consumption group is switched to the industrial power grid when the level of accumulated energy drops to the lower permissible threshold value.

Доцільно у способі комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і не відновлюваних джерел електроенергії, як відновлюване джерело енергії використовувати перетворення сонячної енергії в електроенергію за допомогою власного обладнання, установленого на промисловому підприємстві.It is expedient in the method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable sources of electricity, as a renewable source of energy to use the conversion of solar energy into electricity with the help of own equipment installed at the industrial enterprise.

Указані суттєві ознаки складають суть корисної моделі.The specified essential features make up the essence of a useful model.

Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляються, і досягнутим результатом існує 60 причино наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним.There is a cause-and-effect relationship between the set of essential features of the claimed method and the achieved result, which is explained as follows.

Особливістю запропонованої корисної моделі є те, що даний спосіб використовує відновлювані і не відновлювані джерела енергії при спільній роботі в єдиній електричній мережі низької напруги на промисловому підприємстві з пріоритетним використанням енергії від відновлюваних джерел для вироблення електричної енергії за допомогою обладнання, установленого на власному підприємстві направленої для живлення постійної групи споживання та живленням електроенергією від промислової мережі змінної групи споживання.A feature of the proposed useful model is that this method uses renewable and non-renewable energy sources when working together in a single low-voltage electrical network at an industrial enterprise with priority use of energy from renewable sources for the production of electrical energy using equipment installed at its own enterprise for power supply of a permanent group of consumption and power supply of electricity from the industrial network of a variable group of consumption.

Таке комбіноване розподілення енергій від різних джерел споживання забезпечує найбільш ефективне використання електроенергії на промисловому підприємстві з найменшою собівартістю її виробництва.This combined distribution of energy from various sources of consumption ensures the most efficient use of electricity at an industrial enterprise with the lowest cost of its production.

Сукупність суттєвих ознак, що приведена у формулі корисної моделі повною мірою забезпечує можливість досягнення поставленої задачі.The set of essential features given in the formula of the useful model fully ensures the possibility of achieving the set task.

Нижче приводиться опис запропонованого способу комбінованого енергозабезпечення споживачів промислових підприємств з використанням відновлюваних і не відновлюваних джерел енергії.Below is a description of the proposed method of combined energy supply to consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources.

Дана корисна модель пояснюється конкретним прикладом виконання, який однак не є єдино можливим, але наочно демонструє можливість досягнення даною сукупністю ознак заданого технічного результату.This useful model is explained by a specific implementation example, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving a given technical result with this set of features.

Спосіб, що заявляється, реалізують за схемою, яка представлена на кресленні.The claimed method is implemented according to the scheme presented in the drawing.

Як відновлювані джерела енергії використовуються, наприклад, енергія сонця, але можливо використання енергії повітря, води, тепла, механічної та інших видів енергії або сполучення різних видів енергії.As renewable energy sources are used, for example, the energy of the sun, but it is possible to use the energy of air, water, heat, mechanical and other types of energy or a combination of different types of energy.

Потік сонячного електромагнітного випромінювання в фотоелектричному модулі сонячної батареї 1 трансформується в електроенергію постійного струму і через контролер заряду батареї блока управління 2 заряджає блок акумуляторних батарей 3. Одночасно блок акумуляторних батарей З може заряджатися також від інших відновлюваних джерел енергії.The flow of solar electromagnetic radiation in the photovoltaic module of the solar battery 1 is transformed into direct current electricity and, through the battery charge controller of the control unit 2, charges the storage battery unit 3. At the same time, the storage battery unit C can also be charged from other renewable energy sources.

Блок управління 2 аналізує стан заряду блока акумуляторних батарей З і при достатньому рівні подає напругу постійного струму на інверторний пристрій 4, де перетворюється в напругу змінного струму і далі через керований силовий комутатор 5 по сигналу блока управління 2 подається до постійної групи споживання 6 промислового підприємства.The control unit 2 analyzes the state of charge of the storage battery unit C and, at a sufficient level, supplies the direct current voltage to the inverter device 4, where it is converted into an alternating current voltage and then through the controlled power switch 5, according to the signal of the control unit 2, it is supplied to the constant consumption group 6 of the industrial enterprise.

Зо До першої групи постійного споживання 6 можуть належати споживачі допоміжних процесів і підсобних приміщень та інші, що потребують постійного живлення електроенергією.З The first group of constant consumption 6 may include consumers of auxiliary processes and utility rooms and others that require constant power supply.

Напруга змінного струму промислової електромережі 7 через керований силовий комутатор 5 подається на змінну групу споживання 8 промислового підприємства.The AC voltage of the industrial power grid 7 through the controlled power switch 5 is supplied to the variable consumption group 8 of the industrial enterprise.

До змінної групи споживання 8 належить обладнання, на якому реалізуються основні технологічні процеси, що можуть мати змінний характер роботи.Variable consumption group 8 includes equipment on which the main technological processes are implemented, which may have a variable nature of work.

При зниженні рівня заряду блока акумуляторних батарей З нижче мінімально допустимого значення блок управління 2 подає команду на резервне підключення промислової енергомережі 7 до групи постійного споживання 6.When the charge level of the storage battery unit C drops below the minimum permissible value, the control unit 2 sends a command to the backup connection of the industrial power grid 7 to the group of constant consumption 6.

Блок управління 2 контролює роботу всієї системи енергоживлення споживача різних груп споживання промислового підприємства (постійного та змінного) що відповідно наперед заданого алгоритму контролює процес живлення електроенергією на основі комбінованого використання відновлюваних та невідновлюваних джерел енергії.Control unit 2 controls the operation of the entire power supply system of the consumer of various consumption groups of the industrial enterprise (permanent and variable), which, according to a predetermined algorithm, controls the power supply process based on the combined use of renewable and non-renewable energy sources.

Особливістю реалізації даного способу є те, що відновлювані джерела енергії монтуються на конкретному підприємстві для вироблення власної більш дешевої енергії, ніж вартість промислової енергії.A feature of the implementation of this method is that renewable energy sources are installed at a specific enterprise to produce its own cheaper energy than the cost of industrial energy.

Такий спосіб комбінованого розподілення енергій від різних джерел споживання забезпечує найбільш ефективне використання електроенергії на промисловому підприємстві з найменшою собівартістю її виробництва.This method of combined energy distribution from various sources of consumption ensures the most efficient use of electricity at an industrial enterprise with the lowest cost of its production.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources, which includes the conversion of energy from at least one renewable energy source into direct current electrical energy, its accumulation, conversion of direct current electricity into alternating current electricity and supply to the consumer, which is different by the fact that the combined consumption of an industrial enterprise is distributed according to constant and variable consumption groups, electricity from the industrial power grid is directed to the variable consumption group, electricity from a renewable energy source is primarily supplied to the constant consumption group, the consumer of the constant consumption group is switched to the industrial electricity network when the level of accumulated energy decreases to the lower permissible threshold value.

2. The method of combined energy supply of consumers of industrial enterprises using renewable and non-renewable energy sources according to claim 1, which differs in that the conversion of solar energy into electricity using its own equipment installed at the industrial enterprise is used as a renewable energy source. ; 7 in ' o 8 | Shk a