ВОЗДУХОАККУМУЛИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК F02C6/14 

Изобретение относится к аккумуляторам энергии.

Известна воздухоаккумулирующая установка, содержащая воздушный компрессор и газовую турбину, подключенные магистралями к аккумулятору сжатого воздуха и кинематически связанные соответственно с электродвигателем и электрогенератором, а также аккумулятор тепла, установленный в магистрали, соединяющей аккумулятор сжатого воздуха и газовую турбину.

Предлагается установку, содержащую воздушный компрессор и газовую турбину, подключенные магистралями к аккумулятору сжатого воздуха и кинематически связанные соответственно с электродвигателем и электрогенератором, аккумулятор тепла, установленный в магистрали, соединяющей аккумулятор сжатого воздуха и газовую турбину, снабдить ветрогенератором, а аккумулятор тепла выполнить со встроенным электронагревателем, причем электронагреватель и электродвигатель выполнить с возможностью подключения к ветрогенератору.

Такое выполнение установки дает возможность регулирования частоты вращения ветроколеса наиболее эффективным и дешевым способом-изменением нагрузки его электрогенератора с использованием встроенного в аккумулятор тепла электронагревателя как балластного сопротивления. При этом электроэнергия ветрогенератора практически полностью используется для производства стабилизированной электроэнергии, что снижает стоимость последней.

С целью снижения удельной материалоемкости установки возможно осуществление гидрокомпенсации объема при срабатывании воздуха из аккумулятора путем нагнетания туда воды насосом, а при заполнении аккумулятора воздухом срабатывание вытесняемой воды в гидротурбине.

На чертеже приведена схема станции, на которой используется предлагаемая установка.

Станция содержит электродвигатель 1, кинематически связанный с двухступенчатым компрессором воздуха 2 и гидротурбиной 3, охладители 4, аккумулятор сжатого воздуха 5, насос 6 и бак-аккумулятор воды 7, аккумулятор тепла 8 со встроенным электронагревателем 9, камеру сгорания топлива 10, газовую турбину 11 и генератор 12, а также ветроагрегат 13 с генератором 14, электрические переключатели 15, 16 и 17.

Станция работает следующим образом.

При достаточной силе ветра ветроэлектрический агрегат постоянно подключен к электродвигателю 1 с помощью переключателя 15. Электронагреватель 9 аккумулятора тепла 8 используется в это время с помощью переключателя 17 как балластная нагрузка при регулировании частоты вращения ветроколеса 13 путем изменения нагрузки его электрогенератора 14.

Электродвигатель 1 приводит во вращение компрессор 2, нагнетающий воздух в аккумулятор 5, при этом воздух после ступеней компрессора охлаждается в устройствах 4.

В период высоких электрических нагрузок воздух из аккумулятора 5 подается через аккумулятор тепла 8, где подогревается, и камеру сгорания 10 на турбину 11. Причем сжиганием соответствующего количества топлива в камере 10 поддерживается постоянная температура газа на входе в турбину 11. Таким образом, сбросная электроэнергия, запасенная в виде тепла в аккумуляторе 8, используется для подогрева воздуха, поступающего в турбину, благодаря чему снижается расход топлива, сжигаемого в камере 10.

Турбина 11 приводит во вращение генератор 12, который через переключатель 16 выдает электроэнергию в электроэнергетическую систему уже в стабилизированном виде.

При этом требования по качеству электроэнергии, производимой ветрогенератором 14, определяются лишь условиями работы компрессора 2 и электродвигателя 1.

В период провала графика электрических нагрузок, если аккумулятор 5 заряжен неполностью, электродвигатель 1 подключается с помощью переключателей 15 и 16 к ЭЭС для дозарядки аккумулятора 5 (это позволяет использовать в качестве резервирующих полупиковые станции энергосистемы, которые в период низких электрических нагрузок имеют свободную мощность). Одновременно замыкается переключатель 17 так, что вся электроэнергия, вырабатываемая ветроагрегатом, подается на нагреватель 9 аккумулятора 8.

Нагреватель потребляет всю электроэнергию, вырабатываемую ветроагрегатом, еще в двух случаях:
при недостаточной силе ветра, когда электроэнергии, вырабатываемой ветроагрегатом, не хватает даже для привода компрессора 1;
когда аккумулятор воздуха 5 заряжен полностью.

Во всех режимах работы установки в аккумуляторе 5 поддерживается постоянное давление путем гидрокомпенсации объема с помощью насоса 6 и гидротурбины 3, при работе газовой турбины 11 насос 6 потребляет часть ее мощности на нагнетание соответствующего количества вода в аккумулятор 5, при работе компрессора 2 гидротурбина 3 срабатывает соответствующий объем воды из аккумулятора 3 и передает свою мощность компрессору 2.

Аккумулятор тепла может быть выполнен на керамической засыпке расплавах солей, металлов и т.д.

Использование: в энергетике. Сущность изобретения: воздухоаккумулирующая установка содержит воздушный компрессор, газовую трубку, подключенные к аккумулятору сжатого воздуха, аккумулятор тепла, выполненный со встроенным ветрогенератором, установленным с возможностью подключения к ветрогенератору. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ВОЗДУХОАККУМУЛИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА, содержащая воздушный компрессор и газовую турбину, подключенные магистралями к аккумулятору сжатого воздуха и кинематически связанные соответственно с электродвигателем и электрогенератором, аккумулятор тепла, установленный в магистрали, соединяющей аккумулятор сжатого воздуха и газовую турбину, отличающаяся тем, что она снабжена ветрогенератором, аккумулятор тепла выполнен со встроенным электронагревателем, причем электронагреватель и электродвигатель выполнены с возможностью подключения к ветрогенератору. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена гидронасосом и гидротурбиной, подключенными магистралями к аккумулятору сжатого воздуха и кинематически связанным соответственно с газовой турбиной и воздушным компрессором.