Энергетическая система

Союз Советскик Социалнстическик ВеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ро 744848(51)М. Кл. Н 02 У 15/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к электротехнике, в частности к энергетическим системам с накопителями электрической энергии, и может быть использовано для временного. выравнивания нагрузки в энергосистеме.Известны энергетические системы, включающие гидро аккумулирующую электрическую станцию с линией электропередачи и приемниками электрической энергии 1. Гидроаккумулирующие электростанции обычно включают в себя либо обратимые гидроагрегаты с турбиной и 5 генератором, которые могут работать как мотор-насос, либо специальные насосы для перекачки воды из нижнего бьефа в верхнийв период минимального потребления электрической энер гии в энергосистеме. При перекачкеводы из нижнего бьефа в верхний происходит преобразование электрической энергии в потенциальную энергию воды, которая накапливается в 25 верхнем бьефе, играющем роль накопителя энергии, Накопленная энергия используется для приведения в действие генераторов станции и выработки энергии в период пикового потребле- ЗО 2ния электрической энергии в энергосистеме как резерв мгновенного ввода и т.д, Известные энергосистемы нашли применение на практике, однако для создания гидроаккумулирующих электростанций требуется определенное сочетание природных условий, капитальные вложения, а сроки их сооружения достаточно велики. Кроме того, создание больших водохранилищ само по себе нарушает сложившееся равновесие в окружающей среде. Известна также наиболее близкая к изобретению энергетическая система, включающая электрическую стан-, цию с линией электропередачи, приемники электрической энергии, преобразователь электрической энергии в энергию сжиженного газа (электролизер для получения водорода и кислорода из воды и сжижители газов), накопители сжиженного газа и преобразователь энергии сжиженного газа в электрическую энергию (2)В данной системе в качестве энер гоносителя используется (наряду с электроэнергией) водород; при преобразовании его в электрическуюэнергию он используется в качестветоплива,Однако установки и технология получения водорода весьма сложны; освоенная промлаленностью технологияпроизводства водорода основываетсяна использовании природных горючихматериалов запасы которых ограничены. Перспективная технология получения водорода - электролизом кз воды - достаточно сложна и требуетспециальной очистки водр, Кроме того, природные запасы воды также небезграничны.При сжиании водорода в атмосфере воздуха образуются окислы азота,загрязняющие атмосферу. Прк этомспособность к утечке, скорость рассеяния, воспламеняемость у водородаи его производных значительно больше, чем у традиционных видов топли"ва, что предъявляет повышенные требования к технике безопасности н таких системах, усложняет самк скстеьы и их эксплуатацию.Цель изобретения - повышение экокомичности и упрощение. эксплуатацииэнергетической систеьи, а также уменьшение влияния системы на окружающую среду.Указанная цель достигается тем, что в энергетической системе, включающей электрическую станцию с линией электропередачи, приемники электрической энергии, преобразователь зле ктриче ской эн ер гик н э нер гик сжиженного газа, накопители сжкженного газа и преобразователь энергиисжиженного газа в электрическуюэнергию, преобразователь злектркческой энергии в энергию сжиженного газа выполнен в виде двух агрегатонагрегата сжижения и агрегата разделения воздуха на азот и кислород, а преобразователь энергии сжиженного газа выполнен в виде газотурбоагрегата, турбина которого подсоединена к накопителю сжиженного азота через промежуточный теплообменный аппарат, а турбогенератор - к линии электропередачи. Электрическая станция может бытьвыполнена тепловой, причем холодкльники энергоагрегатоз указанной электростанции совмещены с промежуточным теплообменным аппаратом газотурбоагрегата.Турбогенератор газотурбоагрегата может быть соединен непосредственно с приемниками электрической энергии через дополнительную линию электропередачи.Жидкий и газообразный азот являются химически нейтральными веществами, что упрощает меры, вызываете требованиями техники безопасности и соответственно упрощает эксплуатацию система.госкстеме и нагрузками з часы минимального потребления, однако принципиально возможны и другие случаи использования предлагаемой энергосистемы.Электрическая станция в предлагаемой системе может быть выполнена вниде тепловой; в этом случае холодильники электроаграгатоз электростанции, н которых происходит охлаждение конденсата, целесообразно конструктивно совместить с промежуточным теплообменным аппаратом газотурбоагрегата. Благодаря этому осуществляется теплообмен между конденсатом тепловой станции к парогазомазота, в 1 аезультате чего понуждаетсяКПД отдельных агрегатон к энергоск стемы в целом.Описанная знергетк инская .гстемаможет быть снабжена также дополнительной линией электропереда н: соединяющей турбогенератор гавот:боагрегата непосредственно с приемниками электрической энергии.,В случае, еслк приеьпккк э ектркческой энергии расположены на расстоянии, позволяющем осуществлятькх электро снабжен ке к а ген",:раторнамнапряжении, т. е, гран оформляя, зтопозволяет уменьшить пстерк энергиик расчетный пик энергии н системе,что ведст к сокращению затрат ка еесооружение,25 30 Э 5 40 50 На чертеже приведена блок-сх маэнергосистемы,Приведенный на чертеже вариантвыполнения энергосистемы включаеттепловую электрическую станпкю 1,соединенную через подстанцию 2 слинией 3 электропередачи, преобразователь 4 электрической энергии зэнергию жидкого азота (агрегат сжкКроме того, при использованииазота в предлагаемой энергосистеме он не подвергается химическим изменениям, а лишь изменяется его физическое состояние (газ - жидкость газ), вследствие чего не образуется соединений, способных загрязнять атмосферу. Появляется возмойность получения сбалансированнога кругоно рота азота в цикле: атмосфера - аппараты получения жидкого азота - механизмы преобразования энергии жидко го азота в электроэнергию - газообразный азот - атмосфера.Благодаря высокому содержаниюазота в атмосфере (78,80) и высокой 15 подвижности газа при функционировании предлагаемой системы состав атмосферы в окружающей систему среде практически не изменяется.Применение предлагаемой энергети ческой системы наиболее целесообразно в тех случаях, когда з течение суток существует значительная разница между пиковыми нагрузками н энер 744848жения и разделения воздуха на азоти кислород), получающий электроэнергию от электростанции 1 по линии 5,йакопители б и 7 сжиженного газаазота и кислорода соответственно(емкости с тепловой изоляцией), 5К накопителю жидкого азота черезпромежуточный теплообменный аппарат8 подсоединена газовая турбина 9.Аппарат 8 может быть конструктивно.совмещен с холодильником энергоагре Огата электростанции (на чертеже этосовмещение отражено линией А, соединяющей электростанцию 1 с теплообменным аппаратом 8), На валу турбины 9 находится электрический генератор 10, присоединейный к линии 3электропередачи через подстанцию 11,Энергосистема может быть снабженатакже дополнительной линией 12 электропередачи, соединяющей турбогенератор 10 непосредственно с цотребителякз 13, присоединенными также клинии 3 электропередачи через подстанцию 14,Распределительные устройства, переключательные пункты и прочие необходимые элементы энергосистемы наданной схеме не изображены.Энергетическая система работаетследующим образом.В часы минимального потребленияэлектроэнергии в энергосистеме потребители 13 питаются электроэнергией от электростанции 1 через линию3 электропередачи и подстанции 2 и14. Часть энергии электростанции 35(излишек мощности) по линии 5 поступает на электропривод агрегата 4 слкижения и разделение воздуха.Агрегат 4 потребляет атмосферныйвоздух, который посредством электрической энергии, превращается вэнергию жидкого азота, накапливаемого в емкости 6. В емкости 7 накапливается жидкий кислород.В часы пикового потребления 45электроэнергии агрегат 4 отключенот электростанции 1; жидкий азот иземкости б поступает в промежуточныйтеплообменный аппарат 8, где происходит теплообмен между поступающейс электростанции по линии А горячейводой и жидким азотом, азот нагрева"ется до температуры примерно 20-30 О Си превращается в парогаз с давлением около 600 атм, поступающий на газовую турбину 9 и приводящий ее вдвижение. Отработанный азот при температуре, блцзкой к окружающей, выбрасывается в атмосферу. Генератор10, приводимый в движение газовойтурбиной 9, питает электроэнергией либо линию 3, либо непосредственно потребителей 13, покрывая тем самым дефицит мощности в энергосистеме,По предварительным расчетам КПД пиковой установки в предлагаемой энергосистеме составит 36 (эту величину можно признать вполне удовлетворительной, так как существующие пиковые установки имеют КПД порядка 20-25).Описываемая энергосистема технически реализуема и экономически целесообразна уже в настоящее время, что выгодно отличает ее от энергетических систем, основанных на использовании водорода.Формула изобретения1., Энергетическая система, содержащая электрическую станцию с линией электропередачи, приемники электрической энергии, преобразовательэлектрической энергии в энергию сжиженного газа, накопители сжиженногогаза и преобразователь энергии сжи"женного газа в электрическую энергиюи приемники электрической энергии,о т л и ч а ю щ а я с я тем, .что,с целью повышения экономичности и1 прощения эксплуатации, преобразователь электрической энергии в энергию сжиженного газа выполнен в виде двух агрегатов - агрегата сжижения воздуха и агрегата разделениявоздуха наазот и кислород, а преобразователь энергии сжиженного газа выполнен в виде газотурбоагрегата, турбина которого подсоединена кнакопителю сжиженного азота черезпромежуточный дополнительно введенный теплообменный аппарат, а турбогенератор - к линии электропередачи.2, Система по и. 1, отличающ а я с я тем, что электрическаястан 1 ня выполнена тепловой, причемхолодильники энергоагрегатов указанной электростанции совмещены с промежуточным теплообменным аппаратомгазот обоагрегата.3, Система по пп. 2 и 3, о тли"ч а ю щ а я с я тем, что турбогенератор газотурбоагрегата соединеннепосредственно с приемниками электрической энергии через дополнительную линию электропередачи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ес,е)с 1 г 1 к 11 аТзю 1 г 1 зсЬаХ 1,19 77, т. 76, 9 3, с. 53-59.2. Природа, 1977, 9 3,с. 3-17.744848 Составитель Л. Дементьеватор Т. Кузьмина Техред И. Нинц Корректор Н, ГригоРУ одписное д, 4 илиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 3677/11 ЦНИИПИ Гос по дела 113035, Мо