В энергосистеме с маховиком для хранения энергии используется маховик (см. Накопление энергии с маховиком ), и она может быть сравнительно небольшим хранилищем с пиковой мощностью до 20 МВт. Обычно он используется для некоторой стабилизации электросетей, чтобы помочь им оставаться на частоте сети и служить в качестве накопителя для краткосрочной компенсации. В отличие от обычных гидроаккумулирующих электростанций, таких как гидроаккумулирующие электростанции мощностью до 1000 МВт, преимущества маховиковых гидроаккумулирующих электростанций могут быть получены с установкой в диапазоне от нескольких кВт до нескольких десятков МВт. [1] В этом применении они сопоставимы с аккумуляторными электростанциями .
Возможные области применения - это места, где электрическая энергия может быть получена и сохранена, и ее необходимо снова подавать, чтобы компенсировать, например, колебания в диапазоне секунд в ветровой или солнечной энергии. Эти складские помещения состоят из отдельных маховиков модульной конструкции. Энергия до 150 кВт может поглощаться или выделяться на маховике. За счет комбинации нескольких таких маховик-аккумуляторов, которые по отдельности размещаются в заглубленных подземных вакуумных резервуарах, может быть достигнута общая мощность до нескольких десятков МВт. Электрические соединения приводят в действие низковольтные двигатели через промежуточную цепь постоянного тока, а системы преобразователей энергии сравнимы с теми, которые используются в установках, используемых в системах передачи постоянного тока высокого напряжения. [2]
Иногда аккумуляторные электростанции строятся с системами аккумулирования энергии с маховиком для экономии заряда аккумулятора. Маховики лучше справляются с резкими колебаниями. [3] [4]
Примеры применения
Торможение и ускорение автомобиля
В транспортных средствах маховики с малым накопителем мощности используются в качестве дополнительного механизма с батареями для накопления энергии торможения путем рекуперации . Мощность может быть сохранена в краткосрочной перспективе, а затем возвращена обратно в фазу ускорения транспортного средства с очень большими электрическими токами. Это экономит заряд батареи. [5]
Торможение и ускорение трамвая - сглаживание мощности
Хранение маховика оказалось полезным в трамваях . Во время торможения (например, по прибытии на станцию ) обнаруживаются высокие пики энергии, которые не всегда могут быть возвращены в электросеть из-за потенциальной опасности перегрузки системы. Электростанции, аккумулирующие энергию с маховиком, находятся в контейнерах на обочине путей и забирают избыточную электрическую энергию. Например, в Цвикау ежегодно восстанавливается до 200 МВт-ч энергии на тормозную систему . [6]
Регулирование частоты электросети
В Стефентауне, штат Нью-Йорк , Beacon Power работает на электростанции с маховиком, в которой имеется 200 маховиков мощностью 25 кВтч и мощностью 100 кВт. Вместе это дает мощность 5 МВт и 20 МВт. Агрегаты работают с максимальной скоростью 15 000 об / мин. Маховик ротора состоит из намотанных волокон углепластика , заполненных смолой. Установка предназначена в первую очередь для регулирования частоты. Эта услуга продается в энергосистему Нью-Йорка. [7]
Stadtwerke München (SWM, Мюнхен , Германия ) использует систему накопления энергии с маховиком для стабилизации энергосистемы, а также для контроля энергии и компенсации отклонений от возобновляемых источников энергии. Завод происходит от Jülich Stornetic GmbH. Система состоит из 28 маховиков и имеет мощность 100 кВтч и мощность 600 киловольт-ампер (кВА). Маховики вращаются с максимальной скоростью 45 000 об / мин. [8]
В Онтарио , Канада , Temporal Power Ltd. с 2014 года эксплуатирует гидроаккумулирующую электростанцию с маховиком. Она состоит из 10 стальных маховиков. Каждый маховик весит четыре тонны и имеет высоту 2,5 метра. Максимальная частота вращения 11500 об / мин. Максимальная мощность 2 МВт. Система используется для частотного регулирования. После успешного трехлетнего испытательного периода система должна быть расширена до 20 МВт и 100 МВт. [9]
Сдвиг во времени по возобновляемым источникам энергии
В городе Фресно в Калифорнии работают электростанции с маховиком, построенные компанией Amber Kinetics для хранения солнечной энергии, которая вырабатывается в избыточном количестве днем, для потребления в ночное время. [10]
Развернутые системы
На острове Аруба в настоящее время расположена гидроаккумулирующая электростанция мощностью 5 МВт, построенная Temporal Power Ltd. [11] [12] . Остров намерен к 2020 году полностью перевести свои источники энергии на возобновляемые источники энергии. [13]
Потеря энергии
Теперь (с 2013 года) можно построить систему хранения с маховиком, которая теряет всего 5 процентов энергии, хранящейся в ней, в день (т.е. скорость саморазряда). [14]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Schwungrad-Speicherkraftwerk в Hazle Городке, Пенсильвания (США), Betreiberseite beaconpower
- ^ Силовая электроника , Darstellung der Leistungselektronik, Betreiberseite beaconpower
- ^ zdf-video , ZDF - Planet E - Schwungradspeicher
- ^ utilitydive.com , PG&E заключает контракт на накопление энергии на 75 МВт, мощность которого планируется увеличить до 580 МВт.
- ^ zdf-video , ZDF - Planet E - Schwungradspeicher
- ^ zdf-video , ZDF - Planet E - Schwungradspeicher, Минута 17:03
- ^ cleanthinking.de BEACON Power, США
- ^ aachener-zeitung.de Stadtwerke München vermarkten Jülicher Speicher
- ^ thestar.com Электроэнергия Онтарио пробует себе в ход
- ^ kvpr.org Проект Фресно для хранения солнечной электроэнергии с помощью маховика
- ^ https://energystorageforum.com/news/aruba-partners-byd-emissions-free-2020
- ^ "Высокоэффективные системы накопления энергии маховиком: временная мощность" . www.ieso.ca . Проверено 8 августа 2020 .
- ^ Issuu.com Инновационный проект маховика поддерживает переход Aurba к 100% возобновляемой энергии
- ^ zdf-video , ZDF, февраль 2013 - Planet E - Schwungradspeicher, Minute 24:35 на немецком языке