ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при создании автономных интегрированных энергоустановок (ИЭУ).
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является автономная система энергопитания (АСЭП), содержащая генератор энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов (патент РФ №2277273 С1, Кл. Н01M 8/06, 2006).
Недостатком известной АСЭП является низкая эффективность функционирования.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности функционирования ИЭУ.
Указанный технический результат достигается тем, что ИЭУ содержит генераторы энергии постоянного тока, электрохимический накопитель энергии, электролизер, ЭХГ на основе топливных элементов, при этом ИЭУ дополнительно содержит DC/DC преобразователи, блок коммутационной аппаратуры (БКА) с автоматическими выключателями, снабженными входами дистанционного отключения, и устройством защиты отключения, информационные входы которого соединены с плюсовыми выводами генераторов энергии, а управляющие выходы соединены с входами дистанционного отключения автоматических выключателей, DC/AC преобразователи, при этом силовые входы БКА соединены с
положительными выводами генератора энергии, а силовые выходы подключены к входам DC/DC преобразователя, выходы DC/DC преобразователя соединены с положительными выводами электрохимического накопителя энергии, ЭХГ, электролизера и положительными входами DC/AC преобразователей, а отрицательные выводы генераторов энергии, DC/DC преобразователей, электрохимического накопителя энергии, электролизера, ЭХГ, и DC/AC преобразователей объединены общей шиной, между минусом электрохимического накопителя и общей шиной включен датчик тока, выход которого соединен с информационным входом устройства защитного отключения.
Целесообразно, чтобы в качестве генераторов энергии была взята солнечная или ветряная энергоустановки. Указанные установка является возобновляемыми экологически чистыми генераторами энергии и обладают высокой эффективностью.
Целесообразно, чтобы в качестве ЭХГ был взят ЭХГ на основе топливных элементов с полимерным электролитом. ЭХГ с полимерным электролитом прост в эксплуатации и обладает высокой эффективностью.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".
Сущность полезной модели поясняется чертежом и описанием работы заявленной ИЭУ.
На фи.1 приведена функциональная схема ИЭУ
ИЭУ включает генераторы энергии 1, например солнечные, или ветряные генераторы, DC/DC преобразователи 2, электрохимический накопитель энергии 3, электролизер 4, ЭХГ
5, DC/AC преобразователи 6, блок коммутационной аппаратуры 7 с автоматическими выключателями 8 и устройством защитного отключения 9, датчик тока 10, включенный между электрохимическим накопителем энергии и общим минусом ИЭУ.
г
п
г
п
г
п
ИЭУ функционирует следующим образом. Генераторы энергии 1 подключены к входам DC/DC преобразователей 2 через автоматические выключатели блока коммутационной аппаратуры 7. DC/DC преобразователи 2 согласуют напряжение генераторов энергии 1 с напряжением электрохимического накопителя энергии 3, электролизера 4, ЭХГ. В зависимости от знака разности ΔР суммарной мощности Р генераторов энергии 1 и суммарной мощности Р потребителей электроэнергии электрохимический накопитель энергии может находиться в режиме заряда, когда ΔР=Р-Р>0, или в режиме разряда, если ΔР=Р-Р<0.
min
max
max
min
Напряжение накопителя энергии 3 может изменяться в диапазоне от заданного минимального значения V при разряде до заданного максимального значения V при заряде. При избытке мощности генераторов 1 и достижении напряжения накопителя энергии 3 максимального значения V, включается электролизер 4 и преобразует избыточную мощность генераторов 1 в запас реагентов: водорода и кислорода. При недостатке мощности генераторов и достижении напряжения электрохимического накопителя энергии 3 минимального значения V включается ЭХГ 5 и, используя запасенные реагенты (водород и кислород), обеспечивает дополнительную энергию ИЭУ. DC/AC преобразователи обеспечивают регулирование переменных напряжения (220 В, 50 Гц, 3×380 В, 50 Гц) для питания потребителей энергией переменного тока. Объединение минусов генераторов энергии 1, электрохимического накопителя энергии 3, электролизера 4 и
ЭХГ 5 DC/DC преобразователя и DC/AC общей шиной обеспечивает общий контур минусовой цепи, который может быть использован в качестве заземления контура ИЭУ. Этот контур позволяет упростить средства защиты персонала от поражения электрическим током. Наличие двух накопителей энергии - электрохимического и на основе водородного цикла позволяет эффективно использовать избыточную мощность генераторов энергии. Датчик тока 10 контролирует ток утечки ИЭУ на общую минусовую шину. Величина тока характеризует величину сопротивления изоляции ИЭУ. Величина тока утечки контролируется устройством защиты отключения 9. При достижении тока утечки предельной величины устройство защиты отключения 9 выдает команду на автоматические выключатели 8 для отключения генераторов энергии 1. Контроль тока утечки повышает эффективность функционирования ИЭУ Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленная ИЭУ может быть реализована с достижением заявленного технического результата, т.е. она соответствуют критерию «промышленная применимость».