Гидроаккумулирующая электростанция

(19111 31511 Е 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДД И ТЕЛЬСТВ)ЦИЯ,к, веводой гидро пол и ниж- убопро о ные тным бл е ком,что,и(56) 1. Гидроэлект Под ред. Ф.Ф.Губин 1972, с, 50-51.2. Авторское св У 746028, кл. Е 02 ( е ч а ции,ия",ские су Эн вышения зфф вности раона снабом, помещен ти с целью боты пу жена те ем увеличения К ловым аккумулят рхнюю часть вер етельетво 9/00, 197 его резерв ра.2. Э отот 1, о т что теплоия и ектро др. Тех и ч а ю щ а я с я тем, ой аккумулятор выполнен. ы, заполненной парафином ческ Ки виде ван г ермоди 974, с),иллин В.А.мика, Изд.40-43. ТРОСТАНный блненный ний ре водами о т л ключающая хиий.резер и сжатым г соединен г роагрегат щ а я с30 Цель изобретения - повьппение эффективности работы путем увеличения КПД.Цель достигается тем, что гидро- аккумулирующая электростанция снабжена тепловым аккумулятором, цомещенным в верхнюю часть верхнего резервуара.Причем тепловой аккумулятор выполнен в виде ванны, заполненной парафином.На фиг. 1 изображена схема электростанции; на фиг. 2 - графики рабочих процессов в газовом объеме верхнего резервуара. 50 55 1 105 з 8Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно кконструкции гидроаккумулирующих электростанций,Известна гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), предназначеннаядля выравнивания графиков нагрузкиэнергетических систем и состоящаяиз верхнего бассейна, нижнего бассейна и связанного с бассейнами водоводами гидроагрегатного блока. Гидроагрегатный блок расположен в здании ГАЭС и состоит из обратимой электрической машины (мотора-генератора)и обратимой гидромашины (насоса-турбины). В качестве верхнего и нижнего бассейнов используются естественные или искусственные открытые водоемы, расположенные на различной высоте,.1 .20Недостатком такой электростанцииявляется зависимость напора, а следовательно, и мощности от рельефаместности. В равнинных условиях ееэффективность уменьшается,25Наиболее близкой к изобретениюявляется гидроаккумулирующая электростанция, включающая гидроагрегатный блок, верхний резервуар, заполненный водой и сжатым газом, иннжний резервуар, соединенные трубопроводами с гидроагрегатным блоком 21,Недостатком известной ГАЭС является пониженная эффективность работы, связанная с тем, что тепло,выделяющееся при сжатии газа в процессе заполнения водой верхнего резервуара, рассеивается в окружающей среде и не используется, в результате чего происходит снижение40КПД, мощности и эффективности работы ГАЭС. 17 2ГАЭС содержит (фиг. 1) герметичный верхний резервуар 1, заполненный водой и сжатым газом, гицроагрегатный блок 2 и нижний резервуар3, Верхний резервуар 1 трубопроводом4 соединен с гидроагрегатным блоком2, который в свою очередь трубопроводом 5 с затвором б соединен с нижним бассейном 3, а последний трубопроводом 7 соединен с атмосферой.Внутри герметичного верхнего резер-.вуара 1 (в части его, не запоЛняемойводой при зарядке ГАЭС) помещен тепловой аккумулятор 8 постоянной температуры, представляющий собой ванну, наполненную легкоплавким материалом, например, парафином,ГАЭС работает следующим образом.В исходном положении нижний резервуар 3, трубопроводы 4 и 5 заполне-эны водой, затвор 6 закрыт, Верхнийрезервуар 1 заполнен сжатым газом,например, воздухом,Для зарядки ГАЭС подают электроэнергию на гидроагрегатный блок 2и открывают затвор б. Электрическая машина, работающая в режиме мотора, начинает вращать обратимую гидромашину, работающую в насосном режиме, Вода из нижнего резервуара 3по трубопроводам 5 и 4 поступает вверхний резервуар 1, сжимая в нем газ:При сжатии газа выделяется тепло,которое расплавляет легкоплавкийматериал в тепловом аккумуляторе 8,Плавление материала происходит припостоянной температуре и идет с поглощением тепла, т.е. процесс сжатия газа в резервуаре 1 при зарядке ГАЭС происходит с аккумулированием тепла при температуре, близкойк температуре плавления легкоплавкого материала, После опорожнения нижнего резервуара 3 процесс зарядкиГАЭС заканчивают, прекращают пода -чу электроэнергии на гидроагрегатныйблок 2 и затвор бзакрывают. ГАЭС находится в состоянии резерва, темепература газа в верхнем резервуареподдерживается постоянной.Процесс разрядки ГАЭС начинаетсяс открытия затвора 6. Под действиемгидростатического давления столба воды между верхним 1 и нижним 3 резервуарами и давления газа в резервуаревода по трубопроводу 4 устремляется в гидроагрегатный блок 2 и далеепо трубопроводу 5 в нижний резервуар3. Обратимая гидромашина начинает3работать в режиме турбины, а электрическая машина - в режиме генератора,Происходит подача энергии в электросеть. По мере слива воды из верхнего резервуара 1 величина газовогообъема в нем увеличивается, Расширение газа вызывает снижение его температуры, что приводит к возникновению оттока тепла от теплового аккумулятора 8. Легкоплавкий материал Озатвердевает с вьгделением тепла, идущим на подогрев газа. Благодаря наличию теплового аккумулятора. 8 расширение газа происходит при температуре, близкой к температуре этогоаккумулятора, что обеспечивает меньшее, чем в известном2 1, снижениедавления в резервуаре 1 и, следовательно, повышение эффективности работы ГАЭС. После опорожнения верхнего резервуаразатвор 6 закрывают 1ГАЭС находится в исходном положении.Эффективность предлагаемой ГАЭСпо сравнению с известной поясняетсяграфиками на фиг. 2, которые иэображают термодинамические процессы,происходящие в газовом объеме резервуара 1. (Ч - объем газа в резервуаре.11 перед зарядкой ГАЭС; У.2 - объемгаза перед разрядкой ГАЭС),30 В известной ГАЭС при отсутствии теплового аккумулятора и оттока тепла газ в процессе зарядки ГАЭС из исходного положения 9 сжимается ади 35 абатически до состояния 10. Процесс идет с выделением тепла и повышени, ем температуры . За время нахождения ГАЭС в резервуаре, благодаря рассеиванию тепла в окружающую:среду и40 отсутствию теплопритока, температура и давление газа в резервуаре 1 уменьшаются и термодинамическое состояние газа из точки 10 переходит по изохоре Ч 2=сопзг. в точку 11, лежащую45 на изотерме 9-11, соответствующейтемпературе окружающей среды. При разрядке ГАЭС вследствие отсутствия теплопритока происходит расширение газа по адиабате 11-12 с падением50 давления и охлаждением газа ниже . температуры окружающей среды, За время нахождения ГАЭС в исходном положении происходит выравнивание температуры газа в резервуаре 1 с55 температурой окружающей среды по изохоре Ч =сопзс и состояние газа иэточки 2 перемещается в исходную точку 9. 4Описанный цикл 9-10-11-12-9 в координатах давление Р-объем Ч протекает против часовой стрелки, что согласно известному 3 1 соответствуетпотере энергии, причем, чем большеплощадь такого обратного цикла, тембольше потери и меньше КПД.При зарядке предложенной ГАЭС первоначальное сжатие газа происходитиз исходного состояния 9 до состояния 13, лежащего на пересечении адпабаты 9-10 с.изотермой 14-15, соответствующей постоянной температуретеплового аккумулятора. Дальнейшийпроцесс идет по изотерме 13-14, поскольку тепло, выделяющееся при сжатии газа, отбирается тепловым аккумулятором и расходуется на плавление легкоплавкого материала при постоянной температуре, Процесс зарядки ГАЭС заканчивается в точке 14,Во время нахождения ГАЭС в резерве температура газа в резервуаре 1сохраняется постоянной из-эа уменьшения рассеивания тепла по сравнениюс известным (уменьшения перепада температур точек 14, 11 по сравнениюс точками 10, 11) и восстановленияпотерь за счет теплового аккумулятора 8 .При разрядке предлагаемой ГАЭ Спроисходит расширение газа и о и з от ерме 1 4- 1 5 с подводом тепла к г аз уо т теплового аккумулятора 8, в котором происходит затв е р де в ани е легкопл ав ко го материала с выд ел ени ем т епла при постоянной температуре , Р а зрядка заканчивается н точке 1 5 . Придостаточном о бъ еме теплового а к к умуля тора 8 циклы работы ГАЭ С пр оисходя т по из от е рме4-5 б е з возвратак исходному положению 9 .В предлагаемой ГАЭ С характерныедля известной обратные циклы сжатиярасширения , идущие с потерей энергии , вырождаются в линию , и площадьэтих циклов уменьшается , ч т о по з воля е т получить у в ели ч е н ный и о с р авнению с из в е стным ЕПИ .Увеличение эффект и вне с ти ГАЭ С посравнению с известной и а гл япн о демон стриру е т с я н з аимньи р а с. и опож е вием кривых расширения , Р а еяя 1 р е ни егаза в предлагаемой ГАЭ С ( к ри в а яГ14-15) происходит при боя шем ггавлении, чем в известной (кригая 11 - 12),что приводит к увеличению напора и, следовательно, мощности и ъ 1 фективности ГАЭС.1055817 г.2 оставитель А.Кононовехред И.Метелева Редактор Н рректор А.Зимокосо н н ал ИПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Заказ 9255/24 Тираж 673 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс