Гидроаккумулирующая установка Советский патент 1981 года по МПК E02B9/00 F03B13/00 

двигателя и сидящая на одном валу с ним турбина, работая в насосном , перекачивает воду из нижнего резервуара в верхний, создавая одновременно дополнительную нагрузку системы. Во втором случае запасенная в верхнем резервуаре вода пропускается в часы пика нагрузки через турбины ГАЭС и генератор вырабатывает электроэнергию, а вода переходит в нижний резервуар.

Однако ГАЭС требуют для сооружения определенных топогеологических условий, которые при данном водоеме позволили бы соорул :ить два резервуара с перепадом уровней между ними не менее 80-100 м (чем больше, тем лучше). Такие условия отнюдь не всегда имеются.

Сооружение ГАЭС в некоторых средних условиях требует сравнительно больших (примерно 160 руб/кВт установленной мощности), капиталовложений с достаточно длительным омертвлением их во время строительства, а также привлечения людских сил, материалов и техники. Кроме того, в силу конструктивных особенностей силового оборудования ГАЭС время пуска ее из насосного режима в генераторный занимает 8-10 мин, что ограничивает возможность использования ГАЭС для улучшения динамической устойчивости энергосистем в периоде заряда. Эти недостатки снижают эффективность и надежность известной конструкции.

Целью изобретения является иовышение эффективности и надежности установки путем устранеиия отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что аккумулятор энергии выполнен в виде полой емкости, расположенной в водоеме и кинематически соединенной с реверсивными генераторами.

На чертеже изображен схематичный разрез гидроаккумулирующей установки.

Энергосистема 1 электрически связана с реверсивным генератором 2, представляющим собой генератор электрической энергии, который может работать в двух режимах: прямом (генераторном) и обратном (двигательном). Вал 3 реверсивного генератора 2 кинематически соединен с полой емкостью 4, расположенный в водоеме 5. Полая емкость 4 может фиксироваться в затопленном ноложении стопором (на чертеже не показан).

Установка работает следующим образом.

Во время избытка мощности в энергосистеме 1, например во время прохождения «ночного нровала нагрузки, полая емкость запасает энергию. При этом реверсивный генератор 2 работает в двигательном режиме, создавая дополнительную нагрузку в энергосистеме (необходимую во время прохождения провала нагрузки) погружением полой емкости 4 в водоем 5. При этом (без

учета потерь на трение) запасаемая энергия определяется выражением

Ali7.(pgl/-MgjA,

где р - нлотность воды;

g - ускорение свободного падения;

V - объем полой емкости (погруженной

части);

М - масса полой емкости; h - глубина погружения. Если масса полой емкости 4 мала и имеет форму параллелепипеда с площадью основания 6 и высотой Н, то получаем

W - - (ft - Н).

Предположив, что полая емкость имеет размеры 10X10X10 м и что она погружается на глубину 10 м, можно рассчитать величину запасаемой энергии по формуле

.б-Ю Дж.

Хранение энергии осуществляется следующим образом: стопор фиксирует положение полой емкости 4 под водой в водоеме 5.

Во время прохождения максимума нагрузки, когда в энергосистеме имеется дефицит пиковой мощности, аккумулятор энергии работает в режиме выдачи накопленной энергии. При этом стопор отпускается. Под действием выталкивающей силы полая емкость 4 всплывает, а так как она кинематически связана с реверсивным генератором 2, работающим в генераторном режиме, то нри этом в энергосистему отдается накопленная энергия, вычисленная по формуле (за вычетом потерь на трение).

Поскольку в изобретении отсутствуют два элемента нрототипа - турбины и верхнего резервуара, экономический эффект его может быть приближенно оценен стоимостью их сооружения. Надо отметить также, что эта оценка заниженная, так как здесь не учтен ряд факторов, например стоимость земли под сооружение верхнего резервуара, стоимость земляных и бетонных работ при сооружении здания ГАЭС, вспомогательное оборудование, ряд монтажных работ и т. д.

Экономический эффект будет также обеспечиваться тем, что аккумулятор энергии в виде полой емкости, дополняя функции ГЭС и ГАЭС в части генерирования дешевых кратковременных пиковых мощностей, способствует дальнейшему повышению динамической устойчивости энергосистем, особенно в наиболее критические моменты времени.

В целом эффективность может быть оценена величиной снижения удельных капиталовложений примерно на половину. Так, для установленной мощности ГАЭС 1200 МВт и при удельных капиталовложениях 160 руб/кВт экономический эффект составит

1200-103.0,5-160 100 млн. руб.

Установка может также использоваться в тех автономных системах, в которых к пиковым мощностям предъявляются дополнительные требования, определяемые спецификой их работы (бесшумность, отсутствие загрязнения воздушной среды и т. д.).

Формула изобретения

Гидроаккумулируюш,ая установка, включающая водоем, реверсивные генераторы и аккумулятор энергии, отличающаяся

тем, что, с целью повышения ее эффективности и надежности, аккумулятор энергии выполнен в виде полой емкости, расположенной в водоеме и кинематически соединенной с реверсивными генераторами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гидроэнергетические установки. Под ред. Щавелева Д. С., 1976, с. 9, 10.

2.Король Л. А. Гидравлическое аккумулирование энергии, 1975, с. 5.

/

/

/сз:

/

/А /Л

В энергосисте /