СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВИЗ
В предыдущем параграфе было рассказано об основных аккумулирующих системах, которые могут быть использованы для аккумулирования энергии ВИЭ. Выбора той или иной аккумулирующей системы в проекте, зависит от множества факторов, таких как стоимость» энергоэффективностъ, надежность, скорость переключения между режимами заряда и др. Проведем сравнительный анализ вышеописанных систем.
В общем виде цикл аккумулирование можно представить в виде 3 этапов (рис. 4.20)
Преобразование первичного источника энергии в вид аккумулируемой энергии.
|
Ев (возобновляемая энергия)
I ■ /AV і (полезна* L1 L0 Iі/ Ч энергия) Полезная энергия = возобновляемая энергия — затраты на собственные нужды — потери E„(t) = Ев — [W, + W0(t) + W2] — [L, + L0(t) + LJ Рис, 4.20 Цикл аккумулирования |
На каждом этапе имеют место затраты на собственные нужды и потери, которые зависят от метода аккумулирования времени хранения и конструкции АС. Потери на преобразование различными АС приведены в таблице 4.2
Таблица 4.2
|
КПД преобразования аккумулирующих систем
|
Запасенную АС энергию можно представить в виде;
Ел = СКп-Кп
где: С — константа, Кп — количественный показатель, Ки — качественный показатель.
Потери энергии при хранении возникают из-за потерь в количестве или (и) в качестве энергии (Табл.4.3), которые в свою очередь зависят от конструкции АС и времени хранения.
Выбирая АС для систем энергоснабжения необходимо учесть, вид преобразуемой энергии, режимы работы системы и сферы применения, что может значительно снизить потребность в аккумулировании.
|
Причины потерь энергии АС при хранении
Примечание: С-константа; количественные показатели: q-заряд, W- сток реки, V — объем, со — скорость вращения; качественные показатели: U — напряжение, Н— напор, Р — давление, I — момент инерции. |
Сравнительные характеристики основных аккумулирующих систем приведены в табл. 4.4. Области применения АС изображены на рис. 4.21
В качестве маломощных систем (до ЮОкВ) с длительным временем хранения аккумулированной энергии эффективны конденсаторные батареи, инерционные накопители энергии и электрохимические аккумуляторы.
В качестве систем регулирования частоты и бесперебойного питания могут быть рекомендованы конденсаторные батареи, инерционные накопители и СПИН средней мощности со временем хранения аккумулированной энергии до нескольких минут.
В качестве систем средней мощности (100 кВт-10 МВт) и длительным временем хранения энергии могут быть использованы регенеративные топливные элементы и высокоэнергоемкие натриевые батареи, однако вопрос экологичности таких систем остается открытым.
Для аккумулирования больших объемов энергии с длительным временем хранения, что применимо к «большой» энергетике возможно использование только гидро- и пневмо — аккумулирование.
Таким образом, для станций на основе ВИЭ при наличии ГЭС (ГАЭС) с достаточным объемом водохранилища наилучщим вариантом является применение гидравлического аккумулирования.
При параллельной работе в энергокомплексе ГЭС и станции ВИЭ, не происходит двойного преобразования энергии ВИЭ.
Электрическая энергия, выработанная ВИЭ, запасается в качестве ресурса водной энергии с эффективностью -100%. Преобразование аккумулированного станцией ВИЭ объема воды производится в необходимое время агрегатами ГЭС эффективностью -90%
Таблица.4.4
|
Сравнительные характеристики основных аккумулирующих систем
|
|
|
Мощность
Рис. 4.21 Области применения АС