Гибридные технологии для создания систем накопления энергии*

Рассмотрены вопросы исследования и разработки накопителей электрической энергии на основе гибридных технологий. Проведенные исследования и анализ потребных условий применения систем накопления энергии показали, что их основные технические характеристики - запасенная энергия, отдаваемая мощность и время разряда, - не могут быть реализованы в хотя и масштабируемых, но идентичных технических устройствах. Для решения этой проблемы применяются гибридные технологии и дифференциация систем накопления энергии по условиям применения. В частности, для обеспечения качества электроснабжения практически всех конечных потребителей промышленного и частного сектора предложено использовать гибридные системы накопления на основе аккумуляторов и суперконденсаторов. Гибридные системы накопления электроэнергии такого типа имеют идентичные технические решения с рабочим напряжением 380 вольт и номинальной мощностью в зависимости от мощности используемых накопительных элементов.

Показано, что обеспечение качества электроснабжения потребителей электроэнергии нефтехимических производств, подверженных аварийным отключениям и существенным нарушениям нормативных требований по качеству электроснабжения вследствие некорректной работы питающих электрических сетей и другого высоковольтного оборудования, возможно при помощи гибридных систем накопления энергии киловольтного и мегаваттного диапазонов на основе батарей суперконденсаторов и статических компенсаторов реактивной мощности, которые позволяют поддерживать требуемый уровень и качество напряжения, повышать пропускную способность линий электропередач.

1. Schoenung, S.M. Long vs. Short-Term Energy Storage: Sensitivity Analysis / S.M. Schoenung, W. Has-senzahl // A Study for the DOE Energy Storage Systems Program. SAND REPORT. - SAND 2007-4253 Printed July 2007. - Unlimited Release.

2. Norris, B.L. NAS® Battery Demonstration at American Electric Power. A Study for the DOE Energy Storage Program / B.L. Norris, J. Newmiller, G. Peek // SANDIA REPORT. SAND 2006-6740. Unlimited Release. Printed March 2007.

3. Annual Installed Energy storage Power Capacity, Top Countries 2015-2025. Navigant Research Smart Grid, 2015.

4. Стевенсон, К.Дж. Характеристики систем хранения энергии в зависимости от применений / К.Дж. Стевенсон. - Scoltech, 2016.

5. Патент РФ 121646U1, Н0169/00ОАО. Гибридная система накопления энергии. «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» / Объединенный институт высоких температур Российской академии наук. - 27.10.2012.

6. Denschikov, K. Hybrid energy storage system based on supercapacitors and Li-ion batteries / K. Denschikov [et al.] // J. Appl. Electrochem. - 2014. - 44. - P. 543-550.

7. Патент РФ №2518453С2, Н0217/00. Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии / ООО «Системы управления хранением энергии (ООО «СУХЕ»). - 10.06.2014.

8. Патент РФ №256182С2, Н02М10/44, Н02М10/44. Батарея электрических накопителей энергии с распределенной аналитической системой управления / ООО «Системы управления хранением энергии» (ООО «СУХЕ»). - 10.09.2015.

9. Yang, X. Super Capacitor Energy Storage Based MMC for Energy Harvesting in Mine Hoist Application / X. Yang, P. Wen, Y. Xue // Energies. - 2017. - Vol. 10. - No. 9. - P. 1-11.

10. Патент РФ №2512880С2, Н0217/02. Система накопления электрической энергии на базе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов с функцией улучшения качества сети / ООО «Системы постоянного тока» (ООО «СПТ»). - 10.04. 2014.

11. Деньщиков, К.К., Гибридный накопитель энергии с использованием статических компенсаторов реактивной мощности и суперконденсаторов для обеспечения качества электроснабжения потребителей нефтегазовой индустрии / К.К. Деньщиков, А.Ю. Вараксин // Сборник научных трудов Евразийского научного объединения. - 2017. - № 12 (34). - С. 40-42.

12. Патент РФ №157189U1, Н0213/18. Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания / ОАО «Интеллектуальные энергетические системы». - 27.11.2015.

13. Матинян, А.М. Применение модульных многоуровневых преобразователей для улучшения качества электроэнергии в точке присоединения резкопеременной нагрузки / А.М. Матинян, А.В. Дроздов, А.Н. Киселев // Электротехника. Электроэнергетика. Электротехническая промышленность. - 2014. - № 1. - С. 19-23.

14. Курсупов, Д.В. Использование трехфазного трехуровневого инвертора напряжении с четвертой стойкой в автономных системах электроснабжения / Д.В. Курсупов, С.В. Брованов // Вестник кафедры «Электротехника»: Донецкий национальный технический университет. - 2009. - С. 78-81.

15. Деньщиков, К.К Гибридный накопитель электроэнергии / К.К. Деньщиков [и др.] // Энергия единой сети. 2013. - № 2 (7). - C. 40-51.

16. Деньщиков, К.К. Гибридный накопитель электроэнергии / К.К. Деньщиков [и др.] // Энергия: экономика, техника, экология. - 2015. - № 2. - C. 2-10.

17. Патент РФ №2593393С2, Н02М7/493. Многоуровневый силовой преобразователь / Шнейдер Тосиба Инвертер ЮКОРП САС (FR). - 20.06.2016.

18. Патент РФ № 257009С1, Н02М5//0, Н02М5Л112. Высоковольтный преобразователь частоты с накопителем энергии / ЗАО «НТЦ Приводная техника». 27.03.2016.

19. Behrouzian, E. Investigation of negative sequence injection capability in H-bridge Multilevel STATCOM / E. Behrouzian, M. Bongiorno, H.Z. De La Parra // Proceedings of Power Electronics and Applications 2014 -16th European Conference. - Lappeenranta, 2014.

20. Деньщиков, К. К. Суперконденсаторы в современной энергетике / К.К. Деньщиков [и др.] / Известия РАН. Энергетика. - 2011. - № 5. - С. 125-131.