Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии
Ключевые слова:
изолированные энергорайоны, гибридные накопитель и энеркокомплекс, водородные накопители, суперконденсаторы, ветроэнергетическая установка
Аннотация
Цели исследования — изучение особенностей работы генерирующих установок, функционирующих на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в составе гибридного энергокомплекса и определение требований, предъявляемых генерирующими установками на базе ВИЭ к накопительным системам по объемам запасаемой энергии, режимам приема и отдачи мощности на продолжительных, средних и коротких интервалах времени.
На примере данных реального потребителя, расположенного на острове Попова, смоделированы энергетические комплексы, выполнены расчеты и анализ их рабочих режимов.
Определены технические требования, предъявляемые установками к эксплуатационным характеристикам накопителей энергии по объемам запасаемой энергии, режимам приема и выдачи мощности на разных интервалах времени.
Полученные результаты важны для разработки эффективных систем накопления энергии гибридных энергокомплексов, функционирующих на основе ВИЭ, обеспечивающих повышение их надежности и технико-экономической эффективности.
Исходя из проведенных расчетов и анализа режимов работы гибридного энергокомплекса с ВИЭ установлено, что для удовлетворения требованиям комплекса необходимо применение в его составе гибридного накопителя энергии, в котором сочетаются различные источники электрической энергии, одни из которых, ввиду их высокой энергоемкости (например, водородные накопители электроэнергии), можно рассматривать как источники энергии для сезонного и суточного регулирования, а другие (суперконденсаторы), — как источники мощности в режимах приема и отдачи импульсов мощности на секундных интервалах времени.
Литература
1. Елистратов В.В. Технологические и технико-экономические особенности энергокомплексов на основе ВИЭ для сложных природно-климатических условий // Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы: Материалы V Междунар. конф. Махачкала, 2017. Т. 1. С. 42—46.
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry // Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017. Pp. 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Шевердиев Р.П., Тягунов М.Г. Гибридный энергокомплекс гарантированного энергоснабжения с водородным аккумулированием энергии // Энергетика. Технологии будущего: Сборник докл. II Науч.-техн. конф. студентов М.: Изд-во МЭИ, 2019. С. 18—19.
5. Обухов С.Г., Плотников И.А., Масолов В.Г. Анализ режимов работы накопителей энергии в автономных гибридных электростанциях с возобновляемыми источниками энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 13—15. С. 55—67.
6. Ганс В.С. Балансировка волатильности — пределы немецкой зеленой революции [Электрон. ресурс] www.aftershock.news/?q=node/620466 (дата обращения 01.04.2020).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems // Solar Energy. 2001. V. 70(4). Pp. 349—359.
9. Попель О.С., Тарасенко А.Б., Филиппов С.П. Энергоустановки на основе топливных элементов: современное состояние и перспективы // Теплоэнергетика. 2018. № 12. C. 5—23.
10. Бредихин С.И. и др. Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки. М: Из-во НТФ «Энергопрогресс», 2017.
11. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Изд-во МЭИ, 2005.
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000. Pp. 27—30.
13. Батенин В.Г. Баранов Н.Н. Создание новых видов автономных энергоустановок на основе методов прямого преобразования энергии // Известия РАН. «Серия Энергетика».1997. № 2. С. 3—28.
14. Бердников Р.Н. и др. Гибридный накопитель электроэнергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 2(7). С. 40—51.
15. Козюков Д.А. Гибридные накопители электроэнергии в ветросолнечных установках // Инновационная наука. 2015. Т. 1. № 7. С. 33—35.
16. Марьенков С.А. Гибридный накопитель электрической энергии для сетей с распределенной генерацией на основе возобновляемых источников электрической энергии // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 02(56). Ч. 3. С. 120—123.
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review // Prog. Nat. Sci. 2009. V. 19. Pp. 291—312.
18. Деньщиков К.К., Жук А.З. Гибридный накопитель электроэнергии на базе аккумуляторов и суперконденсаторов [Электрон. ресурс] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumulyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (дата обращения 05.10.2019).
---
Для цитирования: Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 62—70. DOI: 10.24160/1993¬6982-2020-4-62-70.
#
1. Elistratov V.V. Tekhnologicheskie i Tekhniko-ekonomicheskie Osobennosti Energokompleksov na Osnove VIE Dlya Slozhnykh Prirodno-klimaticheskikh Usloviy. Vozobnovlyaemaya Energetika: Problemy i Perspektivy: Materialy V Mezhdunar. Konf. Makhachkala, 2017;1:42—46. (in Russian).
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry. Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017: 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Sheverdiev R.P., Tyagunov M.G. Gibridnyy Energokompleks Garantirovannogo Energosnabzheniya s Vodorodnym Akkumulirovaniem Energii. Energetika. Tekhnologii Budushchego: Sbornik Dokl. II Nauch.-tekhn. Konf. Studentov M.: Izd-vo MEI, 2019:18—19. (in Russian).
5. Obukhov S.G., Plotnikov I.A., Masolov V.G. Analiz Rezhimov Raboty Nakopiteley Energii v Avtonomnykh Gibridnykh Elektrostantsiyakh s Vozobnovlyaemymi Istochnikami Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2008;13—15:55—67. (in Russian).
6. Gans V.S. Balansirovka Volatil'nosti — Predely Nemetskoy Zelenoy Revolyutsii [Elektron. Resurs] www.aftershock.news/?q=node/620466 (Data Obrashcheniya 01.04.2020). (in Russian).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems. Solar Energy. 2001;70(4):349—359.
9. Popel' O.S., Tarasenko A.B., Filippov S.P. Energoustanovki na Osnove Toplivnykh Elementov: Sovremennoe Sostoyanie i Perspektivy. Teploenergetika. 2018;12:5—23. (in Russian).
10. Bredikhin S.I. i dr. Statsionarnye Energeticheskie Ustanovki s Toplivnymi Elementami: Materialy, Tekhnologii, Rynki. M: Iz-vo NTF «Energoprogress», 2017. (in Russian).
11. Korovin N.V. Toplivnye Elementy i Elektrokhimicheskie Energoustanovki. M.: Izd-vo MEI, 2005. (in Russian).
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000:27—30.
13. Batenin V.G. Baranov N.N. Sozdanie Novykh Vidov Avtonomnykh Energoustanovok na Osnove Metodov Pryamogo Preobrazovaniya Energii. Izvestiya RAN. «Seriya Energetika».1997;2:3—28. (in Russian).
14. Berdnikov R.N. i dr. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii dlya ENES na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov. Energiya Edinoy Seti. 2013;2(7):40—51. (in Russian).
15. Kozyukov D.A. Gibridnye Nakopiteli Elektroenergii v Vetrosolnechnykh Ustanovkakh. Innovatsionnaya nauka. 2015;1;7:33—35. (in Russian).
16. Mar'enkov S.A. Gibridnyy Nakopitel' Elek-tricheskoy Energii dlya Setey s Raspredelennoy Generatsiey na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Elektricheskoy Energii. Mezhdunarodnyy Nauchno-issledovatel'skiy Zhurnal. 2017;02(56);3:120—123. (in Russian).
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review. Prog. Nat. Sci. 2009;19:291—312.
18. Den'shchikov K.K., Zhuk A.Z. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov [Elektron. resurs] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumu-lyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (Data Obrashcheniya 05.10.2019).
---
For citation: Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Determining the Type of Energy Storage Devices for RES-Based Hybrid Energy Complexes to Suit the Energy Complex Operation Modes. Bulletin of MPEI. 2020;4:62—70. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982¬2020-4-62-70.
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry // Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017. Pp. 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Шевердиев Р.П., Тягунов М.Г. Гибридный энергокомплекс гарантированного энергоснабжения с водородным аккумулированием энергии // Энергетика. Технологии будущего: Сборник докл. II Науч.-техн. конф. студентов М.: Изд-во МЭИ, 2019. С. 18—19.
5. Обухов С.Г., Плотников И.А., Масолов В.Г. Анализ режимов работы накопителей энергии в автономных гибридных электростанциях с возобновляемыми источниками энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 13—15. С. 55—67.
6. Ганс В.С. Балансировка волатильности — пределы немецкой зеленой революции [Электрон. ресурс] www.aftershock.news/?q=node/620466 (дата обращения 01.04.2020).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems // Solar Energy. 2001. V. 70(4). Pp. 349—359.
9. Попель О.С., Тарасенко А.Б., Филиппов С.П. Энергоустановки на основе топливных элементов: современное состояние и перспективы // Теплоэнергетика. 2018. № 12. C. 5—23.
10. Бредихин С.И. и др. Стационарные энергетические установки с топливными элементами: материалы, технологии, рынки. М: Из-во НТФ «Энергопрогресс», 2017.
11. Коровин Н.В. Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. М.: Изд-во МЭИ, 2005.
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000. Pp. 27—30.
13. Батенин В.Г. Баранов Н.Н. Создание новых видов автономных энергоустановок на основе методов прямого преобразования энергии // Известия РАН. «Серия Энергетика».1997. № 2. С. 3—28.
14. Бердников Р.Н. и др. Гибридный накопитель электроэнергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 2(7). С. 40—51.
15. Козюков Д.А. Гибридные накопители электроэнергии в ветросолнечных установках // Инновационная наука. 2015. Т. 1. № 7. С. 33—35.
16. Марьенков С.А. Гибридный накопитель электрической энергии для сетей с распределенной генерацией на основе возобновляемых источников электрической энергии // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 02(56). Ч. 3. С. 120—123.
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review // Prog. Nat. Sci. 2009. V. 19. Pp. 291—312.
18. Деньщиков К.К., Жук А.З. Гибридный накопитель электроэнергии на базе аккумуляторов и суперконденсаторов [Электрон. ресурс] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumulyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (дата обращения 05.10.2019).
---
Для цитирования: Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Влияние режимов работы гибридных энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии на определение типа аккумуляторов энергии // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 62—70. DOI: 10.24160/1993¬6982-2020-4-62-70.
#
1. Elistratov V.V. Tekhnologicheskie i Tekhniko-ekonomicheskie Osobennosti Energokompleksov na Osnove VIE Dlya Slozhnykh Prirodno-klimaticheskikh Usloviy. Vozobnovlyaemaya Energetika: Problemy i Perspektivy: Materialy V Mezhdunar. Konf. Makhachkala, 2017;1:42—46. (in Russian).
2. Tyagunov M. Distributed Energy System's is Future of the World's Power Industry. Proc. 2nd Intern. Conf. Appl. Information Technology to Renewable Energy Processes and Systems. Amman: University of Petra, 2017: 113—117.
3. Elbaset Mohamed A.A., Abdelwahab S.A.M., Ibrahim H.A., Eid M.A.E. Performance Analysis of Photovoltaic Systems with Energy Storage Systems. Heidelberg: Springer Intern. Publ., 2019.
4. Sheverdiev R.P., Tyagunov M.G. Gibridnyy Energokompleks Garantirovannogo Energosnabzheniya s Vodorodnym Akkumulirovaniem Energii. Energetika. Tekhnologii Budushchego: Sbornik Dokl. II Nauch.-tekhn. Konf. Studentov M.: Izd-vo MEI, 2019:18—19. (in Russian).
5. Obukhov S.G., Plotnikov I.A., Masolov V.G. Analiz Rezhimov Raboty Nakopiteley Energii v Avtonomnykh Gibridnykh Elektrostantsiyakh s Vozobnovlyaemymi Istochnikami Energii. Al'ternativnaya Energetika i Ekologiya. 2008;13—15:55—67. (in Russian).
6. Gans V.S. Balansirovka Volatil'nosti — Predely Nemetskoy Zelenoy Revolyutsii [Elektron. Resurs] www.aftershock.news/?q=node/620466 (Data Obrashcheniya 01.04.2020). (in Russian).
7. Oberhofer A. Energy Storage Technologies & Their Role in Renewable Integration. San Diego: Global Energy Network Institute, 2012.
8. Jones A.D., Underwood C.P. A Thermal Model for Photovoltaic Systems. Solar Energy. 2001;70(4):349—359.
9. Popel' O.S., Tarasenko A.B., Filippov S.P. Energoustanovki na Osnove Toplivnykh Elementov: Sovremennoe Sostoyanie i Perspektivy. Teploenergetika. 2018;12:5—23. (in Russian).
10. Bredikhin S.I. i dr. Statsionarnye Energeticheskie Ustanovki s Toplivnymi Elementami: Materialy, Tekhnologii, Rynki. M: Iz-vo NTF «Energoprogress», 2017. (in Russian).
11. Korovin N.V. Toplivnye Elementy i Elektrokhimicheskie Energoustanovki. M.: Izd-vo MEI, 2005. (in Russian).
12. Smith D. Large Utilities Tom to Solid Oxide Systems. Nottingham: Modern Power Syst. Germany Suppl., 2000:27—30.
13. Batenin V.G. Baranov N.N. Sozdanie Novykh Vidov Avtonomnykh Energoustanovok na Osnove Metodov Pryamogo Preobrazovaniya Energii. Izvestiya RAN. «Seriya Energetika».1997;2:3—28. (in Russian).
14. Berdnikov R.N. i dr. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii dlya ENES na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov. Energiya Edinoy Seti. 2013;2(7):40—51. (in Russian).
15. Kozyukov D.A. Gibridnye Nakopiteli Elektroenergii v Vetrosolnechnykh Ustanovkakh. Innovatsionnaya nauka. 2015;1;7:33—35. (in Russian).
16. Mar'enkov S.A. Gibridnyy Nakopitel' Elek-tricheskoy Energii dlya Setey s Raspredelennoy Generatsiey na Osnove Vozobnovlyaemykh Istochnikov Elektricheskoy Energii. Mezhdunarodnyy Nauchno-issledovatel'skiy Zhurnal. 2017;02(56);3:120—123. (in Russian).
17. Chen H. е. а. Progress in Electrical Energy Storage System: a Critical Review. Prog. Nat. Sci. 2009;19:291—312.
18. Den'shchikov K.K., Zhuk A.Z. Gibridnyy Nakopitel' Elektroenergii na Baze Akkumulyatorov i Superkondensatorov [Elektron. resurs] www.docplayer.ru/30757314-Gibridnyy-nakopitel-elektroenergii-na-baze-akkumu-lyatorov-i-superkondensatorov-d-t-n-denshchikov-k-k-d-f-m-n-zhuk-a-z.html (Data Obrashcheniya 05.10.2019).
---
For citation: Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Determining the Type of Energy Storage Devices for RES-Based Hybrid Energy Complexes to Suit the Energy Complex Operation Modes. Bulletin of MPEI. 2020;4:62—70. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982¬2020-4-62-70.
Опубликован
2020-01-14
Выпуск
Раздел
Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии (05.14.08)
