Комбинированная маневренная энергоустановка

Авторы патента:

H02J7/34 - параллельная работа в сетях с использованием как электрических аккумуляторов, так и других источников постоянного тока, например с целью обеспечения буферного режима (H02J 7/14 имеет преимущество)

F01K3/22 - управление, например пуск или остановка

Владельцы патента RU 2784570:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики и применяется для повышения эффективности систем энергоснабжения малых городов и поселений. Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и маневренности комбинированной энергоустановки. Технический результат достигается тем, что компрессор ГТУ соединен последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, выход которой подключен к водогрейному котлу-утилизатору, соединенному по горячей воде с тепловым потребителем. Установка, использующая возобновляемые энергоресурсы, соединена с аккумулятором, в котором накапливается электрическая энергия. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель, который присоединяется с помощью эластичной гидромуфты к валу компрессора. Вал компрессора с помощью эластичной гидромуфты отсоединяется от вала газовой турбины, что приводит к росту полезной мощности газовой турбины. 1 ил.

Комбинированная маневренная энергоустановка относится к области теплоэнергетики и применяется для повышения эффективности систем энергоснабжения малых городов и поселений.

Известна парогазовая установка (Патент РФ №2409746 РФ, МПК F01К 21/04, опубл. 20.01.2011), которая содержит паровую турбину, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор с пароперегревателем, испарителем, газоводяным подогревателем питательной воды, газопровод, электрогенератор, конденсатор, паропровод острого пара, трубопровод питательной воды, пароперегреватель котла-утилизатора связан паропроводом острого пара с входом паровой турбины, конденсатор трубопроводом питательной воды соединен с входом газоводяного подогревателя питательной воды. Недостатками данной установки являются: усложнение регулирования при покрытии переменной части графика электрической нагрузки по причине изменения температуры и расхода продуктов сгорания в газотурбинной установке, увеличение капитальных вложений в приводную паровую турбину и вспомогательное оборудование, что ограничивает область ее применения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является комбинированная установка, в которой электрическая энергия ветроэнергетической установки (ВЭУ) используется в теплоэлектронагревательных элементах (ТЭН) для подогрева воздуха перед камерой сгорания газотурбинной установки (ГТУ) (Пат. РФ №2557049. Способ работы паротурбинной установки / С.В. Жарков, А.В. Кейко, И.В. Постников, А.В. Пеньковский. Зарегистрирован 20.07.2015.).

Газотурбинная установка содержит компрессор, соединенный с теплоэлектронагревательным элементом (ТЭН) и камерой сгорания, продукты сгорания из которой подают на вход газовой турбины. К выходу газовой турбины подключен паровой котел-утилизатор, вырабатывающий пар для паротурбинной установки. Вход котла-утилизатора по пароводяному тракту соединен питательным насосом, а выход - с паровой турбиной. Привод компрессора газотурбинной установки осуществляется от газовой турбины. Электрическая энергия, вырабатываемая ВЭУ, используется в ТЭН для подогрева воздуха перед камерой сгорания.

Недостатком такого устройства является нестабильность вырабатываемой ВЭУ электрической энергии, оказывающей влияние на степень нагрева воздуха перед камерой сгорания, что приводит к колебаниям расхода топлива ГТУ в зависимости от скорости ветра и вырабатываемой мощности ветрогенератором. Кроме того в схеме присутствует двойное преобразование энергии ветра сначала в электрическую, а затем в тепловую, что снижает эффективность использования ветровой энергии.

Техническим результатом изобретения является повышение экономичности и маневренности комбинированной энергоустановки. Технический результат достигается тем, что компрессор ГТУ соединен последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, выход которой подключен к водогрейному котлу-утилизатору, соединенному по горячей воде с тепловым потребителем. Установка, использующая возобновляемые энергоресурсы, соединена с аккумулятором, в котором накапливается электрическая энергия. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель, который присоединяется с помощью эластичной гидромуфты к валу компрессора. Вал компрессора с помощью эластичной гидромуфты отсоединяется от вала газовой турбины, что приводит к росту полезной мощности газовой турбины.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), где изображена тепловая схема комбинированной энергоустановки, где позициями на фигуре указаны:

1 - ветрогенератор;

2 - преобразователь тока;

3 - аккумулятор;

4 - разъединитель;

5 - электродвигатель;

6 – эластичная гидромуфта;

7 - компрессор;

8 - камера сгорания;

9 - газовая турбина;

10 - электрогенератор;

11 – эластичная гидромуфта;

12 - котел-утилизатор;

13 - дожигающее устройство;

14 - сетевой насос;

15 - подпитка тепловой сети;

16 - потребитель тепла.

Комбинированная маневренная энергоустановка работает следующим образом. Выработанная электроэнергия ветрогенератором 1, использующим возобновляемые энергоресурсы, после преобразователя тока 2 накапливается в аккумуляторе 3. При необходимости покрытия пика электрической нагрузки напряжение от аккумулятора подается с помощью разъединителя 4 на электродвигатель 5. Вал электродвигателя эластичной гидромуфтой 6 соединяется с валом компрессора 7, эластичная гидромуфта 11 отсоединяет вал компрессора от вала газовой турбины 9 и электрогенератора 10. Продукты сгорания из камеры сгорания 8 расширяются в газовой турбине 9 и направляются в котел-утилизатор 12. При увеличении количества вырабатываемой тепловой энергии на входе в котел-утилизатор установлено дожигающее устройство 13. Циркуляция сетевой воды к потребителю тепла 16 обеспечивается сетевым насосом 14. Для компенсации утечек в тепловой сети производится подпитка 15.

Использование накопленной в аккумуляторе электрической энергии для привода компрессора позволяет увеличить полезную электрическую мощность ГТУ для покрытия пика электрической нагрузки.

Комбинированная маневренная энергоустановка, содержащая компрессор, соединенный последовательно с камерой сгорания и газовой турбиной, к выхлопу которой подключен водогрейный котел-утилизатор, соединенный по сетевой воде с тепловым потребителем, и установку, использующую возобновляемые энергоресурсы, соединенную с аккумулятором, отличающаяся тем, что она содержит электродвигатель и эластичную гидромуфту, соединяющую вал электродвигателя с валом компрессора, а также содержит дополнительно установленную эластичную гидромуфту, отсоединяющую вал компрессора от вала газовой турбины, причём при необходимости покрытия пика электрической нагрузки ток от аккумулятора подается на электродвигатель.

Изобретение относится к зарядно-разрядному устройству аккумуляторных батарей. Устройство содержит: коммутирующую аппаратуру, выпрямитель переменного напряжения, преобразователь постоянного напряжения, выходной фильтр преобразователя напряжения, датчики тока и напряжения заряда-разряда, устройство ввода-вывода, выходной фильтр преобразователя напряжения, датчики тока и напряжения заряда-разряда, инвертор напряжения рекуперации.

Электрическая архитектура гибридной силовой установки // 2778469

Изобретение относится к области электротехники, в частности к летательным аппаратам. Технический результат заключается в обеспечении подачи или отбора контролируемой мощности при помощи одной или нескольких электрических машин на валах высокого и низкого давления.

Автономная система надежного электроснабжения // 2778248

Использование: в области электротехники. Технический результат - улучшение массогабаритных и виброакустических характеристик автономной системы надежного электроснабжения при стабилизации напряжений сетей переменного и постоянного тока и гальванической развязке между сетями.

Адаптивная система электроснабжения // 2773902

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам электроснабжения. Технический результат заключается в возможности использования в транспортном средстве мощных источников потребления электроэнергии, при этом не используя бортовую сеть автомобиля как основную.

Адаптивная система электроснабжения // 2773902

Устройство электроснабжения // 2768263

Изобретение относится к области электротехники, в частности к источникам электроснабжения полевых подвижных объектов управления и связи. Технический результат заключается в исключении во время перерыва в работе разряда аккумуляторной батареи за счет диэлектрических потерь молекулярного накопителя энергии и ограничении тока заряда молекулярного накопителя, снижающего отрицательное влияние на состояние аккумуляторной батареи.

Система автономного электроснабжения // 2762163

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам автономного электроснабжения (САЭ). Технический результат заключается в повышении надежности функционирования установки и обеспечении безопасной эксплуатации и достигается тем, что САЭ содержит первичный источник энергии в виде солнечных батарей и установленные внутри термошкафа с защитным кожухом блок контроля и управления, накопитель энергии, вторичный источник энергии в виде топливного генератора на топливных элементах с метанолом, систему охлаждения и вентиляции, включающую датчики температуры, вентиляторы и нагреватели.

Гибридный энергетический комплекс // 2759192

Изобретение относится к гибридным энергетическим комплексам и предназначено для бесперебойного электро-, тепло- и холодоснабжения локальных объектов. Гибридный энергетический комплекс (ГЭК) содержит фотоэлектрический преобразователь, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполняющую роль аварийного источника питания и выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы.

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания космического аппарата // 2752874

Использование: в области электротехники для космических аппаратов (КА). Технический результат - повышение быстродействия и функциональной надежности системы электропитания (СЭП) при упрощении электрических схем.

Система управления и передачи вращательного момента на винт(ы) в беспилотных летательных аппаратах (бпла), стартер-генератор, плата управления стартером-генератором и амортизатор для этой системы // 2741136

Группа изобретений относится к области авиационной техники и может быть использована в области винтокрылых ЛА с использованием системы привода винта, в частности гибридных БПЛА, а также для распределения и управления энергией винтокрылого ЛА. Стартер-генератор системы управления и передачи вращательного момента на винт БПЛА, выполненный в виде бесколлекторного синхронного электродвигателя с постоянными магнатами на роторе, обеспечивает запуск авиационного двигателя и электроснабжение бортовой системы.

Способ работы паротурбинной установки // 2557049

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, связанной с паротурбинными установками, в частности входящими в состав парогазовых установок, с перегревом пара посредством теплоэлектронагревателя. Способ работы паротурбинной установки включает перегрев пара посредством теплоэлектронагревателя (2), питаемого от электрогенерирующей ветроэнергетической установки (3), и последующее расширение пара в турбине(4).