Оценка влияния на энергосистему устройств и систем накопления электроэнергии

ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ, ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 11
1.1 Варианты использования систем накопления электроэнергии 15
1.2 Конструктивные особенности систем накопления электроэнергии 22
1.3 Места размещения систем накопления электроэнергии 25
1.4 Мировой опыт применения систем накопления электроэнергии 26
1.5 Отечественный опыт применения систем накопления электроэнергии 29
2 СГЛАЖИВАНИЕ ПИКОВЫХ НАГРУЗОК ЗА СЧЕТ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 31
2.1 Построение суточного графика при учете системы накопления электроэнергии 31
3 БАЛАНСИРОВКА УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ СНЭЭ 36
3.1 Анализ исходной схемы системы электроснабжения 500-220-110 кВ 38
3.2 Отключение ЛЭП, прилегающей к узлу “п/ст-240” 54
3.3 Анализ режимов сети при отключении линии 500 кВ с установленной СНЭЭ 56
4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 76
4.1 Анализ экономической выгоды СНЭЭ 77
4.2 Рассчет срока окупаемости 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 83

Весь текст будет доступен после покупки

В России с отставанием приступили к формированию промышленно-сти систем накопления электроэнергии (СНЭ), к развитию рынка и приме-нения данной технологии на территории страны.
Аналитическая компания Navigant Research провела оценку и спрогнозиро-вала глобальный рынок систем накопления энергии к 2025 году составит 80 млрд долл. США. Главной причиной роста выделяют масштабное развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Системы накопления электроэнергии – важная составляющая энерге-тического перехода, который в настоящее время запускается и в России. В связи с данным переходом требуется провести оценку влияния данных устройств на энергетическую систему страны.
СНЭЭ являются одним из самых быстрорастущих секторов электро-энергетики: за период с 2008 по 2019 гг. введенная мощность выросла в 48 раз, среднегодовые темпы роста составили 47%.
Согласно исследованию, мировая средняя стоимость литий-ионного аккумулятора за период с 2010 по 2020 гг. снизилась почти на порядок.


Рисунок 2 – Динамика снижения цен на литиевые аккумуляторы
Рост интереса к тематике СНЭЭ в отечественной научно-технической среде начался в конце 1960х гг., что соответствовало аналогичным процес-сам в мировом сообществе. Однако экономическая ситуация в стране в кон-це XX века не способствовала развитию этого направления энергетики. Из крупных проектов необходимо отметить строительство на территории РФ Кубанской и Загорской ГАЭС. За последние десятилетия ряд технологий накопления электрической энергии достиг уровня практического примене-ния. Одновременно с этим значительно снизилась стоимость основных ком-понентов (аккумуляторов, силовых преобразователей), что, в свою очередь, повысило рентабельность проектов с применением СНЭЭ. Потенциально высокие экономические показатели, а также стремительно растущая попу-лярность электромобилей резко увеличили интерес к тематике СНЭЭ, в том числе в России.
Увеличение спроса на СНЭЭ привело к появлению новых компаний, выво-дящих продукцию на рынок, что стимулирует конкуренции в форме совер-шенствования технологий, оптимизации производства, улучшению техниче-ских показателей.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ, ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Продолжительное время недостатком электричества как энергоноси-теля являлось отсутствие возможности накопления электроэнергии в доста-точном количестве. С развитием использования возобновляемых источни-ков энергии, таких как солнце и ветер, характерной особенностью примене-ния которых является неравномерный график выдачи электроэнергии, обу-словленный изменяющимися природными условиями, проблема накопления и хранения энергии становится ещё более острой. Однако, современные до-стижения в области развития различных типов подсистем накопления поз-воляют говорить о частичном решении данной проблемы.
В научных трудах, по связанным с данной работой темам, приводит-ся подробное описание типов применяемых в составе систем накопления электрической энергии (СНЭЭ) аккумулирующих элементов, и сопоставле-ние их достоинств и недостатков. Обобщая результаты сравнительного ана-лиза, в зависимости от типа применяемой подсистемы накопления, можно применить следующую классификацию СНЭЭ:
? электрические;
? механические;
? магнитные;
? электрохимические;
? тепловые.
После анализа открытых источников мной был выполнено сопостав-ление разных типов подсистем накопления и сделаны выводы по ключевым параметрам:
? наибольшую доступную мощность имеют механический (гидроак-кумулирующий и пневмо-воздушный), тепловой (криогенный) и электро-химический (литий-ионная аккумуляторная батарея (АБ)) типы подсистем накопления;
? наибольший КПД и наибольший срок службы (допустимое число циклов заряда/разряда) имеют магнитный (СПИН), механический (махови-ковый) и электрический (ионистор) типы подсистем накопления;
? наибольший капитальные затраты на единицу мощности имеют химический (ТЭВ), механический (гидроаккумулирующий) и электрохими-ческий (литий-ионная АБ) типы подсистем накопления;
? наибольший капитальные затраты на единицу энергоемкости име-ют магнитный (СПИН), механический (маховиковый) и электрохимический (литийионная АБ) типы подсистем накопления.
Уровень развития аккумулирующих элементов на сегодняшний день позволяет дополнить данную классификацию подсистемами накопления термохимического и химического типа.
Суточный зарядно-разрядный цикл обеспечивают все типы накопи-тельных систем, за исключением электрических (конденсатор, ионистор) и магнитных (СПИН) подсистем накопления.
Из приведенного выше сопоставления видно, что СНЭЭ с подсисте-мами накопления электрохимического типа (литий-ионная АБ), предостав-ляют наибольшую доступную мощность, при этом требуя наибольшие ка-питальные затраты на единицу мощности и энергоемкости, обеспечивая средние значения КПД и срока службы.
Таким образом, наиболее перспективным и рекомендуемым типом подсистемы накопления для рассматриваемых задач применения СНЭЭ, с циклами заряда/разряда продолжительностью 5 – 10 часов, являются ли-тий-ионные АБ.
Оборудование СНЭЭ относительно небольшой мощности (до нескольких МВт) удобно размещать в контейнерах. Габариты СНЭЭ определяются установленной мощностью сетевого преобразователя и ёмкостью накопите-ля. При большой ёмкости накопителей СНЭЭ компонуется в нескольких контейнерах, или разрабатываются другие варианты размещения оборудо-вания. Таже возможны варианты размещения СНЭЭ на борту судов и мор-ских буровых платформ. В таких проектах целесообразно применять сете-вые преобразователи и накопители с жидкостной системой охлаждения.
Функции, выполняемые СНЭЭ, определяются алгоритмами системы управ-ления. В простейшем случае это – заряд и разряд накопителей по некото-рому графику. При необходимости сетевой преобразователь может управ-лять также передачей реактивной мощности. Накопители в этом процессе не участвуют, но нагрузка сетевого преобразователя будет определяться пол-ной мощностью. Фильтры в составе сетевого преобразователя обеспечива-ют высокое качество электроэнергии трехфазного тока.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Правило устройства электроустановок. 7-е и 6-е издания. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2011. – 1168 с.
2. ГОСТ Р 58092.3.1-2020. Системы накопления электрической энергии (СНЭЭ) проектирование и оценка рабочих параметров: Стандартинформ, 2020. – 44 с.
3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ – Альтернативная энергетика и экология: 2015. – 6 стр.
4. Сайт Энергетическая Политика. https://energypolicy.ru.
5. Б. Г. Булатов, А.В. Коржов АСУ И ОПТИМИЗАЦИЯ. – Издательство ЮУрГУ, 2005. – 42 с.

Весь текст будет доступен после покупки