CZ30903U1 - Kombinovaný zdroj elektrické energie - Google Patents

Kombinovaný zdroj elektrické energie Download PDF

Info

Publication number
CZ30903U1
CZ30903U1 CZ2017-33826U CZ201733826U CZ30903U1 CZ 30903 U1 CZ30903 U1 CZ 30903U1 CZ 201733826 U CZ201733826 U CZ 201733826U CZ 30903 U1 CZ30903 U1 CZ 30903U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
power
source
quasi
power source
combined
Prior art date
Application number
CZ2017-33826U
Other languages
English (en)
Inventor
Libor DoleĹľal
Josef HavlĂ­k
Original Assignee
C-Energy Planá s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C-Energy Planá s.r.o. filed Critical C-Energy Planá s.r.o.
Priority to CZ2017-33826U priority Critical patent/CZ30903U1/cs
Publication of CZ30903U1 publication Critical patent/CZ30903U1/cs
Priority to SK8-2018U priority patent/SK8336Y1/sk
Priority to DE202018100233.3U priority patent/DE202018100233U1/de
Priority to PL127061U priority patent/PL127061U1/pl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • H02J13/13—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network characterised by the transmission of data to equipment in the power network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in networks by storage of energy using batteries or super capacitors with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for feeding a single network from two or more generators or sources in parallel; Arrangements for feeding already energised networks from additional generators or sources in parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14—Energy storage units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Description

Oblast techniky
Technické řešení se týká kombinovaného zdroje elektrické energie, který obsahuje alespoň jeden zdroj elektrické energie schopný vyrábět elektrickou energii a alespoň jeden kvazizdroj elektrické energie schopný akumulovat a zpětně uvolňovat elektrickou energii, oba napojené na společný elektrický uzel pro vyvedení výkonu, připojitelný na elektrizační soustavu, a operativně propojené obousměrnou komunikací s řídícím systémem. Technické řešení je využitelné v energetice.
Dosavadní stav techniky
V současné době energetika disponuje širokou škálou typů energetických zařízení (tepelná, plynová, vodní, větrná atp.), která jsou v principu schopná realizovat pouze dodávky elektrické energie a jsou označovaná jako zdroje energie. Dále jsou k dispozici energetická zařízení schopná elektrickou energii akumulovat, a to ve formě elektrické nebo prostřednictvím jiné formy energie (energie potenciální, kinetická, chemická, atp.) a následně tuto akumulovanou elektrickou energii zpětně uvolňovat. Zde jsou označovaná jako kvazizdroje energie. Každé z těchto zařízení (dále jen „zdroje a kvazizdroje“) ovšem disponují omezeným výčtem vlastností, a tedy mají i omezené využití, pokud jsou chápána a využívána jednotlivě.
Některé zdroje a kvazizdroje v rámci elektrizačních soustav po celém světě jsou schopné efektivně vyrábět, popř. uvolňovat velké množství elektrické energie, jiné je naopak efektivní provozovat na nízkých výkonech nebo jen v teplé či studené záloze pro jejich jinak neefektivní provoz. Další význačnou vlastností, kterou se zdroje a kvazizdroje mohou lišit, je rychlost změny výkonu. U některých je tato vlastnost (ovšem v rámci omezených rozsahů) poměrně vysoká, u jiných vysoce omezená a u některých je řízení výkonu v podstatě nemožné a výkon je závislý například pouze na počasí. Dále by se dalo hovořit o disponibilitě, která se opět může velice lišit, protože některé zdroje a kvazizdroje dokážou realizovat požadavky na dodávky výkonu i několik let nepřetržitě, jiné opět závisí například i na počasí. U kvazizdrojů je navíc disponibilita závislá na kapacitě, neboli na množství energie, kterou jsou schopné pojmout.
Tyto zdroje a kvazizdroje jsou nedílnou součástí elektrizačních soustav sloužících k transportu elektrické energie od zdroje dodávky k místu spotřeby. Ovšem specifikum elektrické energie je její doposud velmi obtížná skladovatelnost, a tak je v podstatě nutné v každém okamžiku zajistit rovnováhu mezi množstvím dodávané a spotřebovávané elektrické energie. Z tohoto faktu plynou vysoké nároky na prostředky pro udržení stability elektrizační soustavy, ve které obecně platí priorita dorovnat změnu na straně spotřeby adekvátní reakcí na straně výroby. V tomto smyslu se poté přenášejí i vysoké nároky na regulační schopnosti zdrojů a kvazizdrojů, zejména z pohledu jejich dynamických vlastností - flexibility a disponibility. V současné době proti zmíněné nerovnováze v elektrizační soustavě hrají ještě skutečnosti, že kromě značně proměnlivé hodnoty spotřeby jsou do ní zapojované zdroje s omezenou mírou řiditelnosti, přičemž jejich svorkový výkon bývá velmi často závislý pouze na počasí. Jsou to například větrné elektrárny, fotovoltaické elektrárny atp. Proto je důležité, aby se rozšířilo a posílilo spektrum zdrojů, které je schopné tyto nerovnováhy odstranit.
Podstata technického řešení
Podstata technického řešení spočívá zejména v unikátním zapojení a vzájemné spolupráci zdrojů a kvazizdrojů. Spojením zdroje elektrické energie a kvazizdroje elektrické energie do jednoho uceleného uzlu, kdy specifika tohoto spojení jsou popsána dále, dojde ke vzniku kombinovaného zdroje elektrické energie.
Kombinovaný zdroj elektrické energie tedy obsahuje alespoň jeden zdroj elektrické energie schopný vyrábět elektrickou energii a alespoň jeden kvazizdroj elektrické energie schopný odebírat, akumulovat a zpětně uvolňovat elektrickou energii, každý napojený na společný elektrický uzel pro vyvedení výkonu připojitelný na elektrizační soustavu, přičemž každý zdroj elektrické energie je operativně propojený obousměrnou komunikací s řídícím systémem, který obsahuje
- 1 CZ 30903 U1 alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje elektrické energie, každý kvazizdroj elektrické energie je operativně propojený obousměrnou komunikací s řídícím systémem, který obsahuje alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje elektrické energie a alespoň jeden regulační prostředek pro řízení odběru elektrické energie kvazizdrojem ze zdroje elektrické energie nebo z elektrizační soustavy při akumulaci elektrické energie v kvazizdroji elektrické energie, a řídící systémy a jsou navíc obousměrnou komunikací propojeny s nadřazeným řídícím systémem.
To znamená, že je-li použito například více zdrojů energie, každý z nich může mít svůj vlastní regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje elektrické energie, nebo mohou být regulační prostředky pro řízení svorkového výkonu zdroje elektrické energie sdruženy všechny do jednoho zařízení, nebo mohou být použity jiné typy sdružení regulačních prostředků, například do několika skupin. Výše uvedené analogicky platí i pro kvazizdroj e.
Všechny řídicí systémy, popř. jejich sdružené formy, jsou navíc obousměrnou komunikací propojeny s nadřazeným řídicím systémem. Komunikace přitom může probíhat v rámci jednoho výrobního závodu, například elektrárny, nebo mohou být jednotlivé prvky od sebe vzdálené.
Kombinovaný zdroj elektrické energie podle technického řešení je výhodně realizovaný tak, že řídicí systémy zdrojů a řídicí systémy kvazizdrojů jsou zapojeny v jednom celku s nadřazeným řídicím systémem a vytvářejí tak kombinovaný řídicí systém, například v rámci jedné rozvodny.
V jednom provedení technického řešení kombinovaného zdroje elektrické energie jsou tedy řídicí systémy zdroje a kvazizdroje integrovány v jednom celku jako kombinovaný řídicí systém, který obsahuje alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje, alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje a alespoň jeden regulační prostředek pro řízení odběru elektrické energie kvazizdroj em. Kombinovaný řídicí systém může ovšem obsahovat řídicí systémy pro více zdrojů a kvazizdrojů.
V dalším provedení může být kombinovaný řídicí systém integrován v jednom celku s nadřazeným řídicím systémem.
Výhodně mohou být regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje a regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje stejné. Tak lze vytvořit např. rozšířitelný modulární systém s minimálním počtem různých prvků.
Kombinací se zde také rozumí funkční kombinace příslušných řídicích systémů, tedy kombinovaný řídicí systém nemusí být složen ze stejných prvků, součástek apod. jako jednotlivé řídicí systémy zdroje, kvazizdroje a nadřazený řídicí systém ale postačuje, že vykonávají analogické funkce.
Elektrizační soustavou se zde rozumí zařízení sloužící k transportu elektrické energie jako komodity od zdroje dodávky k místu spotřeby.
Zdrojem energie se v následujícím textu rozumí zařízení, které je v principu schopné pouze vyrábět elektrickou energii, tedy realizovat pouze dodávky elektrické energie do elektrizační soustavy nebo do kvazizdroje a nikoli odběry elektrické energie z elektrizační soustavy nebo z kvazizdroje. Příkladem zdroje elektrické energie může být zařízení zvolené ze skupiny, kterou tvoří tepelný zdroj (jako uhelný, plynový, paroplynový zdroj, jako elektrárna nebo teplárna), akumulační nebo průtočná vodní elektrárna, větrná elektrárna, fotovoltaická elektrárna atp., popř. v jakékoli vzájemné kombinaci.
Kvazizdroj em se rozumí zařízení, které má schopnost akumulovat elektrickou energii přímo nebo i nepřímo, tedy prostřednictvím jiné formy energie (např. mechanické, chemické atp.), a akumulovanou energii v případě potřeby zpětně uvolňovat. Kvazizdroje tedy v principu mohou nabývat vlastností spotřebiče nebo zdroje, jelikož jsou schopné realizovat jak odběry elektrické energie z elektrizační soustavy nebo ze zdroje (při akumulaci energie), tak i dodávky elektrické energie do elektrizační soustavy (při uvolňování energie).
Jako příklad konkrétního technického provedení kvazizdroje je možno uvést systém akumulace elektrické energie (SAE) elektrochemického typu sestávající obvykle ze dvou základních celků
-2CZ 30903 U1 baterie elektrochemického typu a střídače (měniče), popřípadě doplněných transformátorem. Elektrická energie je v režimu odběru proměněna na chemickou formu energie a uložena v baterii a v režimu dodávek je naopak chemická forma energie z baterie zpětně uvolněna ve formě elektrické energie a požadovaných elektrických parametrů.
Dalším příkladem kvazizdrojů elektrické energie je přečerpávací vodní elektrárna, elektrárna se zásobníkem tlakového plynu, setrvačníkový zásobník energie apod.
Svorkami se obecně rozumí hranice zdroje, kvazizdroje nebo kombinovaného zdroje, na které dochází k realizaci požadovaných parametrů. Svorkami zdroje elektrické energie se rozumí elektrické rozhraní mezi zdrojem a společným uzlem pro vyvedení výkonu. Svorkami kvazizdroje se rozumí elektrické rozhraní mezi kvazizdrojem a společným uzlem pro vyvedení výkonu. A svorkami kombinovaného zdroje se rozumí elektrické rozhraní mezi kombinovaným zdrojem a místem připojení k elektrizační soustavě. Připojení na elektrizační soustavu je nejčastěji přes blokový transformátor.
Takto vzniklý kombinovaný zdroj poté disponuje optimální kombinací vlastností získaných spoluprací zdroje a kvazizdroje, kdy kombinovaný zdroj nabízí širší spektrum využití a funkcionalit a dokáže tak velice efektivně vykonávat funkci zdroje potřebného pro řešení výše popsaných problémů v elektrizační soustavě.
Kombinovaný zdroj se vyznačuje vysokou disponibilitou, vysokými regulačními rozsahy a navíc při vhodném navržení parametrů kvazizdroje elektrické energie vůči zdroji (nebo naopak), se kterým má spolupracovat, také postačující rychlostí realizovat změny výkonu. Další výhody kombinovaného zdroje jsou uvedeny v příkladové části.
Kombinovaný zdroj z pohledu zmíněných celků, ze kterých se skládá (zdroj a kvazizdroj), svým způsobem také nabízí lepší a efektivnější provoz jich samotných. Například pro systémy akumulace elektrické energie se při spolupráci se zdrojem nabízí možnost docílit vhodným způsobem řízení, tj. prostřednictvím řídicího systému, omezení počtu cyklů (dodávky - odběry elektrické energie), hloubku vyčerpání kapacity (hloubka vybití baterie) nebo řídit nabíjení baterie šetrným způsobem, a tím vším docílit delší životnosti systémů akumulace elektrické energie. Tím, že je kvazizdroj zapojen do společného uzlu pro vyvedení výkonu společně se zdrojem, se také snižují nároky na kapacitu systémů akumulace elektrické energie, dále také na snížení investičních nákladů, snížení nároků na prostor, nižší dopady na životní prostředí apod.
Objasnění výkresů
Obr. 1 principiální technologické schéma kombinovaného zdroje
Obr. 2 příklady provedení řídicích systémů
Obr. 3 příklad realizace změny výkonu tepelného zdroje v krátkém čase
Obr. 4 příklad funkce systému akumulace elektrické energie při použití pro uvolnění velkého množství výkonu během krátkého času
Obr. 5 příklad spolupráce zdroje „tepelný zdroj“ s kvazizdrojem typu „SAE“ systému akumulace elektřiny elektrochemického typu
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1 Kombinovaný zdroj-systém akumulace energie aplikovaný ve struktuře tepelného zdroje Dále jsou přehledně srovnány charakteristické vlastnosti jednotlivých součástí kombinovaného zdroje a vlastnosti výsledného kombinovaného zdroje:
Vlastnosti tepelného zdroje
- vysoká míra disponibility dodávek energií
- možnost velkých regulačních rozsahů
-3 CZ 30903 U1
- pro mnohé způsoby použití nedostatečná rychlost změny výkonu
- bez externího zdroje nemožnost startu ze tmy
- v případě ostrovního provozu s vysoce proměnlivou velikostí zátěže nastává problém s udržením jeho stability
- principiálně disponuje pouze funkcí dodávek elektrické energie do elektrizační soustavy
- do jisté míry úzké portfolio možností poskytování služeb pro podporu elektrizační soustavy
Vlastnosti systému akumulace elektřiny elektrochemického typu
- míra disponibility je omezena kapacitou baterie (schopnost pojmout pouze omezené množství energie) i o - možnost velkých regulačních rozsahů
- schopnost velmi vysoké rychlosti změny výkonu
- schopnost startu ze tmy bez externího zdroje napájení
- principiálně disponuje funkcemi dodávek i odběrů elektrické energie pro elektrizační soustavu (dále ES)
- vysoká přesnost při realizaci žádaných parametrů (např. elektrický výkon)
- široké portfolio možností poskytování služeb pro podporu ES
Vlastnosti kombinovaného zdroje složeného z tepelného zdroje a systému akumulace elektřiny elektrochemického typu
- vysoká míra disponibility dodávek energií
- možnost velkých regulačních rozsahů
- schopnost vysoké rychlosti změny výkonu, dostatečné pro mnohé způsoby použití
- principiálně disponuje vlastností realizovat dodávky i odběry elektrické energie pro ES
- schopnost startu ze tmy bez externího zdroje napájení
- usnadněný přechod do ostrovního režimu provozování
- zvýšená schopnost stabilního provozování v ostrovním režimu i v případě zátěže s vysoce proměnlivou velikostí
- vysoká přesnost při realizaci žádaných parametrů (např. elektrický výkon)
- široké portfolio možností poskytování služeb pro podporu ES
Principiální technologické schéma kombinovaného zdroje 15 elektrické energie je znázorněno na 30 obr. 1, kdy v tomto konkrétním případě kombinovaný zdroj 15 elektrické energie je tvořen spojením zdroje 1 elektrické energie, kterým je v tomto případě tepelný zdroj 17 elektrické energie, a kvazizdroje 2 elektrické energie, kterým jev tomto případě systém 3 akumulace elektrické energie elektrochemického typu. Z obr. 1 je též zřejmé principiální technologické schéma tepelného zdroje 17 elektrické energie tvořeného kotlem 10, turbogenerátorem 11 a elektrickým 35 generátorem 12, a systému 3 akumulace elektrické energie elektrochemického typu tvořeného vzájemně propojenými prvky baterií 8, střídačem/měničem 9 a transformátorem 6 systému akumulace elektrické energie.
Součásti elektrického uzlu 4 pro vyvedení výkonu, uzel x pro připojení zdroje 1 elektrické energie a uzel y pro připojení kvazizdroje 2 elektrické energie, jsou řízené propojeny prostřednictvím 40 rozvodny 16 na uzel z připojený přes blokový transformátor 7 do elektrizační soustavy 5.
Příklady provedení řídicích systémů je ukázaný na obr. 2. Unikátní spolupráce zdrojů 1 elektrické energie a kvazizdrojů 2 elektrické energie vzájemně spočívá ve správném nastavení parametrů řídicího systému zdroje 13z, řídicího systému kvazizdroje 13k, jejich svorkových výkonů (uzel x
-4CZ 30903 U1 a uzel y na obr. 1) prostřednictvím nadřazeného řídicího systému 14 na obr. 2 vlevo. Kombinovaný řídicí systém 13zk na obr. 2 vpravo, funkčně zahrnuje kombinaci příslušných řídicích systémů 13z, 13k a nadřazeného řídicího systému 14. Řízení u kombinovaného zdroje probíhá tak, že na realizaci žádané hodnoty výkonu kombinovaného zdroje PzaKz, kdy PzaKz je vystavována vůči uzlu z (viz obr. 1), se podílí zdroj 1 i kvazizdroj 2 současně, ovšem primárně realizaci PzaRz zajišťuje zdroj 1. Kvazizdroj 2, vzhledem k jeho schopnosti rychle realizovat žádanou hodnotu PzaKvz kvazizdroje, ovšem pouze po omezený čas, zajišťuje výkon, který je roven rozdílu PzaKz a skutečné hodnotě výkonu na svorkách kombinovaného zdroje.
Příklad funkce samotného tepelného zdroje při použití pro uvolnění velkého množství výkonu během krátkého času (srovnávací příklad)
Na grafu na obr. 3 je znázorněna situace, kdy je na tepelný zdroj 17 kladen požadavek na realizaci změny výkonu z hodnoty PÍ na hodnotu P2. Dále je zde požadavek na to, aby tato změna výkonu byla realizována co nejrychleji nebo alespoň za dobu t2-tl. Tepelné zdroje ovšem obecně mívají technologická omezení, která neumožňují požadovanou změnu výkonu v takto krátkém čase zrealizovat. Mezi tato omezení patří například provozní nebo konstrukční limity kotlů uhelných zdrojů, které nejsou schopné pro parní turbogenerátor za takto krátký čas vyvinout požadované množství páry. Proto bylo v tomto konkrétním příkladu dosaženo požadované hodnoty výkonu P2 až v čase t3. Ovšem na druhé straně problému stojí všechny výhody tepelného zdroje uvedené výše, kdy pro účely tohoto příkladu stojí za zmínku zejména disponibilita.
Příklad funkce samotného SAE při použití pro uvolnění velkého množství výkonu během krátkého času (srovnávací příklad)
Při použití systému 3 akumulace elektrické energie (SAE) elektrochemického typu pro realizaci požadavku na změnu výkonu z hodnoty PÍ na hodnotu P2 v co nej kratším čase byl pro příklad zvolen SAE s maximálním kladným výkonem Pmax+_sae menším než PÍ a tak je zřejmé, že pro zmíněný účel nelze SAE vůbec použít. Ovšem i v případě volby SAE s maximálním výkonem Pmax+_ sae větším nebo rovným P2 je zde další problém a to je kapacita SAE, která neumožňuje realizovat požadavek na realizaci nenulové hodnoty výkonu nepřetržitě, nýbrž jen omezenou dobu, stejně jako v našem případě čas t4 v obr. 4 níže. Na druhé straně při požadavku na uvolnění maximální hodnoty výkonu SAE v čase tl, byl tento požadavek realizován téměř okamžitě. Obvykle je SAE schopno tento požadavek zrealizovat v řádu jednotek sekund nebo méně.
Příklad funkce kombinovaného zdroje při použití pro uvolnění velkého množství výkonu během krátkého času (podle technického řešení)
V grafu na obr. 5 je uveden příklad spolupráce tepelného zdroje 17 s kvazizdrojem 2 (zde realizovaný jako systém 3 akumulace elektřiny elektrochemického typu), čili jde o příklad kombinovaného zdroje elektrické energie, na který je kladen tentýž požadavek jako na předchozí zdroje 1 a kvazizdroje 2 v kapitolách výše, tj. realizace změny výkonu z hodnoty PÍ na hodnotu P2 v co nej kratším časovém úseku nebo alespoň v čase t2-tl. Je tedy patrné, že za podmínky vhodného řízení dílčích prvků kombinovaného zdroje lze tomuto požadavku úspěšně dostát. Od času tl až do času t2 se podílejí narůstajícím trendem elektrického výkonu na realizaci požadavku jak tepelný zdroj 17. tak SAE. V době t2 je požadavek zrealizován, nicméně nyní je potřeba, aby tepelný zdroj 17 se svou prakticky téměř neomezenou disponibilitou převzal výkon od SAE, které v čase t3, kdy tepelný zdroj dosáhne výkonu P2, se může přestat podílet na realizaci, a nedojde tak k vyčerpání jeho kapacity. Naopak, v čase t5 je možné SAE začít připravovat na další potenciální požadavek na změnu výkonu úpravou míry využití jeho elektrické kapacity. Samozřejmě nedílnou podmínkou pro tento způsob fungování kombinovaného zdroje je i zvolení optimální velikosti parametrů SAE vůči tepelnému zdroji (zejména elektrický výkon a elektrická kapacita) nebo naopak.
Průmyslová využitelnost
Kombinovaný zdroj je schopný zastávat funkce počínaje zvyšováním kvality elektrické energie v elektrizační soustavě, přes zvýšení nezávislosti na elektrizační soustavě či jiných zdrojích až po funkce zajišťující podporu elektrizační soustavy. Konkrétně se jedná například o tzv. podpůrné
-5CZ 30903 U1 služby, které používají různí provozovatelé přenosových soustav pro zajištění jejich stability. Mezi takové podpůrné služby, které používá provozovatel české elektrizační přenosové soustavy, patří primární regulace (PR), sekundární regulace (SR), snížení výkonu (SV), minutová záloha 5-ti minutová (MZ5), minutová záloha 15-ti minutová kladná (MZ15+), minutová záloha 15-ti minutová záporná (MZ15-), sekundární regulace U/Q (SRUQ), schopnost ostrovního provozu (OP) a schopnost startu ze tmy (BS). Na příkladu 1 výše je blíže popsána taková situace, kdy je potřeba během krátkého času uvolnit velké množství výkonu, což analogicky odpovídá například výše zmíněné podpůrné službě MZ5 nebo MZ15+.
Zvyšování kvality elektrické energie zahrnuje např. stabilizaci elektrického napětí, realizaci dodávek jalového výkonu, vykrývání krátkodobých (v řádu ms až minut) výpadků elektrického napětí, filtrace vyšších harmonických, atp.
NÁROKY NA OCHRANU

Claims (9)

1. Kombinovaný zdroj elektrické energie, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden zdroj (1) elektrické energie schopný vyrábět elektrickou energii a alespoň jeden kvazizdroj (2) elektrické energie schopný odebírat, akumulovat a zpětně uvolňovat elektrickou energii, každý napojený na společný elektrický uzel (4) pro vyvedení výkonu připojitelný na elektrizační soustavu (5), přičemž každý zdroj (1) elektrické energie je operativně propojený obousměrnou komunikací s řídícím systémem (13z), který obsahuje alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje (1) elektrické energie, každý kvazizdroj (2) elektrické energie je operativně propojený obousměrnou komunikací s řídícím systémem (13k), který obsahuje alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje (2) elektrické energie a alespoň jeden regulační prostředek pro řízení odběru elektrické energie kvazizdrojem (2) ze zdroje (1) elektrické energie nebo z elektrizační soustavy (5) při akumulaci elektrické energie v kvazizdroji (2) elektrické energie, a řídící systémy (13z) a (13k) jsou navíc obousměrnou komunikací operativně propojeny s nadřazeným řídícím systémem (14).
2. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle nároku 1, vyznačující se tím, že kvazizdrojem (2) elektrické energie je systém (3) akumulace elektrické energie elektrochemického typu.
3. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle nároku 1, vyznačující se tím, že systém (3) akumulace elektrické energie elektrochemického typu obsahuje baterii (8) a střídač (9)·
4. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zdrojem (1) elektrické energie je tepelný zdroj (17).
5. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že společný elektrický uzel (4) pro vyvedení výkonu je připojitelný na elektrizační soustavu (5) přes blokový transformátor (7).
6. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že řídicí systémy (13z) a (13k) jsou integrovány v jednom celku jako kombinovaný řídicí systém (13zk), který obsahuje alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje (1), alespoň jeden regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje (2) a alespoň jeden regulační prostředek pro řízení odběru elektrické energie kvazizdrojem (2).
7. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že kombinovaný řídicí systém (13zk) je integrován v jednom celku s nadřazeným řídicím systémem (14).
-6CZ 30903 Ul
8. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu zdroje (1) a regulační prostředek pro řízení svorkového výkonu kvazizdroje (2) jsou stejné.
9. Kombinovaný zdroj elektrické energie podle nároku 4, vyznačující se tím, že
5 tepelným zdroj em (17) j e uhelný zdroj, plynový zdroj nebo paroplynový zdroj.
CZ2017-33826U 2017-06-20 2017-06-20 Kombinovaný zdroj elektrické energie CZ30903U1 (cs)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-33826U CZ30903U1 (cs) 2017-06-20 2017-06-20 Kombinovaný zdroj elektrické energie
SK8-2018U SK8336Y1 (sk) 2017-06-20 2018-01-15 Kombinovaný zdroj elektrickej energie
DE202018100233.3U DE202018100233U1 (de) 2017-06-20 2018-01-16 Kombinierte Stromquelle
PL127061U PL127061U1 (pl) 2017-06-20 2018-02-22 Kombinowane źródło energii elektrycznej

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-33826U CZ30903U1 (cs) 2017-06-20 2017-06-20 Kombinovaný zdroj elektrické energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ30903U1 true CZ30903U1 (cs) 2017-08-08

Family

ID=59655792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-33826U CZ30903U1 (cs) 2017-06-20 2017-06-20 Kombinovaný zdroj elektrické energie

Country Status (4)

Country Link
CZ (1) CZ30903U1 (cs)
DE (1) DE202018100233U1 (cs)
PL (1) PL127061U1 (cs)
SK (1) SK8336Y1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202019101113U1 (de) 2018-11-02 2019-03-19 Local Energies a.s. Schutzeinrichtung des Elektrogerätes vor Spannungsrückgang oder Stromausfall im Stromverteilungsnetz

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202019101113U1 (de) 2018-11-02 2019-03-19 Local Energies a.s. Schutzeinrichtung des Elektrogerätes vor Spannungsrückgang oder Stromausfall im Stromverteilungsnetz

Also Published As

Publication number Publication date
SK8336Y1 (sk) 2019-01-08
DE202018100233U1 (de) 2018-01-24
PL127061U1 (pl) 2019-01-02
SK82018U1 (sk) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170237260A1 (en) Energy storage system and management method thereof
Wang et al. Hybrid electric springs for grid-tied power control and storage reduction in AC microgrids
Miller et al. Utility scale battery energy storage systems
JP2019161706A (ja) 電力融通システム
GB2514092A (en) Electrical energy storage device and system
Lasseter Extended CERTS microgrid
Lachs et al. Application of battery energy storage in power systems
Lasseter et al. Extended microgrid using (DER) distributed energy resources
Chen et al. An optimal dispatch method for high proportion new energy power grid based on source-network-load-storage interaction
CZ30903U1 (cs) Kombinovaný zdroj elektrické energie
US20240039293A1 (en) Control system for dispatching optimized real and reactive power set points
US11205911B2 (en) Energy storage system
Kalaivani et al. Review of hybrid microgrid power management using renewable energy sources
JP6654327B2 (ja) 発送電システム
Mukherjee et al. The challenges of modeling distributed energy resources (ders) as blackstart resources and for volt-var optimality
JP2014073052A (ja) 電力供給システム及び蓄電システム
Ortjohann et al. Clustering power system approach with smart distribution network controller
Farag et al. The evolution for voltage and reactive power control in smart distribution systems
KR102564108B1 (ko) 전력 관리시스템
Papakonstantinou et al. A centralized automatic generation control for island systems dominated by inverter-based resources
US20180219379A1 (en) Power plant installation
Obukhov et al. The effective energy storage for hybrid power systems with renewable energy sources
Miller et al. Energy storage can enable wider deployment of distributed generation
Al-Agtash et al. Multi-Agents for Microgrids
Piasecki et al. Technical Functions of Energy Storage Systems in the LV Distribution

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20170808

MH1K Utility model surrendered

Effective date: 20180711