ВЕТРОГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Полезная модель относится к ветро - и гидроэнергетике, а именно к ветрогидроаакумулирующей электростанции и может быть использована для погашения пиковых нагрузок в электроэнергетических системах (ЭЭС).
Известна ветрогидроаккумулирующая электростанция (ВГАЭС), содержащая низконапорную гидроэлектростанцию (ГЭС), сообщенную с верхним аккумулирующим бассейном, водоподъемное устройство, соединенное с нижним и верхним аккумулирующими бассейнами и резервуаром, в верхней части которого расположен ветровой двигатель, соединенный с элеваторами через редуктор, и резервуар, соединенный с высоконапорной подземной ГЭС, причем ее водоподъемное устройство выполнено в виде башни с резервуаром демпферного типа в надземной части и в виде скважин в подземной части с элеваторами, соединенными с ветровым двигателем (RU 2114319, F 03 D9/02, опубл. 27.06.1998).
Недостатками этой ВГАЭС являются сложность и нестандартность ее конструкции, также ввиду того, что одним из компонентов технологической схемы является низконапорная ГЭС, то, естественно, сконструированная впоследствии ВГАЭС будет маломощной. Также существенным недостатком является то, что ветроагрегат и низконапорная ГЭС не могут находиться поодаль друг от друга, что усложняет выбор оптимального места для строительства ВГАЭС.
Известны типовые ГАЭС включающие верхний и нижний аккумулирующие бассейны, сообщенные трубопроводами со встроенными в них гидравлическими насосами обратимого действия, работающими как в двигательном, так и в генераторном режимах, которые соединены со сборными шинами ГАЭС.
Предлагаемая полезная модель решает задачу вспомогательного электропитания гидравлических насосов обратимого действия ГАЭС от ветроагрегатов ВЭС, в результате чего происходит гидравлическое аккумулирование энергии ветра.
Данная задача решается тем, что ветрогидроаккумулирующая электростанция, включает электрически связанные между собой и электроэнергетической системой ВЭС и типовую ГАЭС, содержащую верхний и нижний аккумулирующие бассейны, сообщенные трубопроводами со встроенными в них гидравлическими насосами
обратимого действия, работающими как в двигательном, так и в генераторном режимах, которые соединены со сборными шинами ГАЭС, а сборные шины ВЭС и ГАЭС соединены между собой линией электропередачи или кабельной линией. При этом если уровни напряжения на сборных шинах ВЭС и ГАЭС различны, то они соединены через согласующий трансформатор напряжения.
На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой ветрогидроаккумулирующей электростанции.
Установка включает типовую ГАЭС, содержащую верхний аккумулирующий бассейн 1 (водохранилище или емкости), нижний аккумулирующий бассейн 2 (водохранилище или река), соединенные трубопроводами 3 с запорной арматурой 4 дистанционного управления, гидравлические насосы обратимого действия 5, способные работать, как в генераторном, так и в двигательном режимах, встроенные в трубопроводы 3 и через выключатели 6 соединенные со сборными шинами 7 ГАЭС. Установка также включает ВЭС, содержащую ветрогенераторы 8, соединенные через выключатели 9 со сборными шинами 10 ВЭС. Сборные шины ГАЭС и ВЭС соединены между собой через согласующий трансформатор напряжения 11 и выключатели 12 и 13 линией электропередачи 14 (ЛЭП) или кабельной линией. Сборные шины ВЭС через трансформатор напряжения 15 и выключатели 16 и 17 соединены с электроэнергетической системой ЭЭС. Сборные шины ГАЭС через трансформаторы 18 и 19 и выключатели 20, 21, 22, 23 также соединены с ЭЭС. Все выключатели снабжены разъединителями. Мощность ВЭС определяется мощностью агрегатов ГАЭС.
Работа схемы в различных режимах осуществляется в результате переключения выключателей 12, 16, 20 и 22. Остальные выключатели и разъединители предназначены для вывода присоединений в ремонт, потому в большинстве случаев они находятся в нормально-замкнутом положении. Так же, при проектировании электрической схемы ГАЭС-ВЭС необходимо предусмотреть трансформаторные отпайки от сборных шин энергосистемы для отбора мощности на собственные нужды ВЭС и ГАЭС
Примеры совместной работы ВЭС и ГАЭС:
Пример 1. Работа ВЭС на высоких и средних скоростях ветра при порожнем верхнем бассейне ГАЭС:
Происходит замыкание контактов выключателей 12 и 13 (выключатели 16, 20, 22 разомкнуты). После чего мощность, вырабатываемая ВЭС (в результате наличия ветра, необходимого для запуска ветротурбин) перетекает по линии через трансформатор 11 на сборные шины 7 ГАЭС, и напряжение необходимого уровня подается на обмотки гидравлических насосов обратимого действия 5, настроенных в двигательный режим. В
результате чего, верхний бассейн ГАЭС (или система из несколько связанных между собой баков - емкостей) начинает заполняться водой. Затем, после наполнения бассейна, во время наступления пиковых режимов в энергосистеме (нехватке активной мощности) выключатель 12 размыкается, выключатель 20 замыкается, открываются задвижки запорной арматуры 4 и происходит сброс воды на лопатки турбин гидравлических насосов обратимого действия 5, настроенных в генераторный режим, и, таким образом, через трансформатор 18 происходит выдача мощности в энергосистему.
Пример 2. Работа ВЭС на высоких и средних скоростях ветра при заполненном верхнем бассейне ГАЭС:
Т.к бассейны ГАЭС уже являются заполненными водой, то мощность, вырабатываемая ВЭС, передается в энергосистему через трансформатор 15 по средством отключения выключателя 12 и включением выключателя 16, а во время наступления пикового режима, замыкаются контакты выключателя 20, и происходит выдача мощности в энергосистему по аналогии с примером 1
Пример 3. Работа ВЭС на низких скоростях ветра при порожнем верхнем бассейне ГАЭС:
В виду того, что скорость ветра не достаточна для ввода в работу ветрогенераторов ВЭС, сопровождающейся невозможностью выдачи электроэнергии для приведения в действие насосов ГАЭС, то напряжение на них подается за счет питания от энергосистемы через трансформатор 19, посредством отключения выключателей 16, 20, 12 и включением выключателя 22.
Преимуществом предложенной установки является то, что имеется возможность ее сконструировать как на базе существующей типовой ГАЭС, так и на базе ВЭС. Кроме того, ВЭС и ГАЭС могут быть размещены на значительном расстоянии друг от друга.
Предложенная ветрогидроаккумулирующая электростанция способна выдавать электроэнергию в ЭЭС, а точнее сглаживать пики нагрузки в ЭЭС в любое время суток за счет того, что основное электропитание гидравлических насосов обратимого действия ГАЭС осуществляется от электросети, а вспомогательное от ветрогенераторов ВЭС (при наличии ветра в районе ее расположения), в результате чего происходит гидравлическое аккумулирование энергии ветра.