Перспективы применения накопителей электроэнергии в энергетических системах
Ключевые слова:
накопитель электроэнергии, система управления накопителем, альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, повышение энергоэффективности, система электроснабженияАннотация
В работе исследуется возможность использования накопителей электроэнергии различных типов в энергетических системах. Проводится сравнительный анализ таких типов накопителей как: электрохимические, электрические, электромагнитные, механические. Анализируются свойства свинцово-кислотных, никель-кадмиевых, натрий-серных, литий-ионных аккумуляторов, суперконденсаторов, сверхпроводящих магнитов, кинетических накопителей с выявлением преимуществ и недостатков их использования; рассматриваются области их применения. Рассматривается возможность интеграции накопителей с возобновляемыми источниками энергии. Выполняется анализ усредненных графиков нагрузки для зимнего и летнего периодов; обосновывается актуальность использования накопителя для сглаживания пиков графиков нагрузки потребления. Предлагается схемное решение подключения накопителя электроэнергии с системой управления для сети электроснабжения среднего класса напряжения. Подключение накопителя в такой системе предусмотрено на стороне 0,4 кВ с использованием преобразовательных устройств. Использование AC-DC преобразователя с системой управления в такой системе осуществляет регулирование потоков активной мощности с тем, выполняя двустороннее преобразование энергии в случае накапливания энергии накопителем и отдачи энергии в сеть.
Метрики
Библиографические ссылки
ГОСТ
1. Соснина Е.Н., Шалухо А.В., Эрдили Н.И. Повышение эффективности использования возобновляемых источников энергии в составе виртуальной электростанции на основе мультиагентного управления // Вестник Чувашского университета. – 2022. – № 3. – С. 103-113. DOI: 10.47026/1810-1909-2022-3-103-113. EDN: HDVPGG
2. Белоусов А.В., Жилин Е.В., Прасол Д.А. Разработка имитационной модели распределительной электрической сети 10 кВ для исследования возможности применения систем накопления электроэнергии с целью повышения энергоэффективности // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 10. – С. 45-54. EDN: UHUTFS
3. Анализ влияния возобновляемых источников энергии с силовыми преобразователями на процессы в современных энергосистемах / Н.Ю. Рубан, А.Б. Аскаров, М.В. Андреев и др. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2020. – № 36. – С. 7-30. DOI: 10.15593/2224-9397/2020.4.01. EDN: WNUSQG
4. Добрего К.B. К вопросу создания гибридных систем накопления электроэнергии // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2023. – Т.66, № 3. – С. 215-232. DOI: 10.21122/1029-7448-2023-66-3-215-232. EDN: AVOTEY
5. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В. Исследование режимов работы изолированной системы электроснабжения с управляемыми установками распределенной генерации, накопителями электроэнергии и двигательной нагрузкой // Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 5. – С. 184-194. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-5-184-194. EDN: DUEYAC
6. Eroǧlu F., Kurtoǧlu M., Vural A. M. Bidirectional DC–DC converter based multilevel battery storage systems for electric vehicle and large‐scale grid applications: A critical review considering different topologies, state‐of‐charge balancing and future trends // IET Renewable Power Generation. – 2021. – Vol. 15, Is. 4. – P. 915-938. DOI: 10.1049/rpg2.12042
7. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В. Изолированная система электроснабжения с энергетическими роутерами и возобновляемыми источниками // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. – 2021. – Т. 24, № 2. – С. 124-134. DOI: 10.22213/2413-1172-2021-2-124-134. EDN: VUQWJO
8. Мухаметова Л.Р., Ахметова И.Г., Стриелковски В. Инновации в области хранения энергии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 33-40. DOI: 10.30724/1998-9903-2019-21-4-33-40. EDN: KSXNJW
9. Beeker É., Lavergne R. Le stockage de l’électricité: la solution à l’intégration des EnR intermittentes? // Annales des Mines-Responsabilité et environnement.– 2019. – Vol. 93, Is. 1. – P. 33-40. DOI: 10.3917/re1.093.0033
10. Electrochemical energy storage devices working in extreme conditions / M. Chen, Y. Zhang, G. Xing et al. // Energy & Environmental Science. – 2021. – Vol. 14, Is. 6. – P. 3323-3351. DOI: 10.1039/D1EE00271F
11. Yudhistira R., Khatiwada D., Sanchez F. A comparative life cycle assessment of lithium-ion and lead-acid batteries for grid energy storage // Journal of Cleaner Production. – 2022. – Vol. 358. – P. 13199. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131999
12. A new dual-ion hybrid energy storage system with energy density comparable to that of ternary lithium ion batteries / He S., Wang S., Chen H. et al. // Journal of Materials Chemistry A. – 2020. – Vol 8, Is. 5. – P. 2571-2580. DOI: 10.1039/C9TA12660K
13. Yang Z., Zhu F., Lin F. Deep-reinforcement-learning-based energy management strategy for supercapacitor energy storage systems in urban rail transit // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. – 2020. – Vol. 22, Is. 2. – P. 1150-1160.
DOI: 10.1109/IESES53571.2023.10253686
14. Korkmaz S., Kariper İ. A. Graphene and graphene oxide based aerogels: Synthesis, characteristics and supercapacitor applications // Journal of Energy Storage. – 2020. – Vol. 27. – P. 101038. DOI: 10.1109/IESES53571.2023.10253686
15. Zimmermann A.W., Sharkh S.M. Design of a 1 MJ/100 kW high temperature superconducting magnet for energy storage // Energy Reports. – 2020. – Vol. 6. – P. 180-188. DOI: 10.1016/j.egyr.2020.03.023
16. Andriyanov S.D., Zhuravleva L.A. Electric Drive of Kinetic Energy Storage // 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon). – Vladivostok: IEEE, 2020. – P. 9271185. DOI: 10.1109/FarEastCon50210.2020.9271185. EDN: FGJKCU
17. Latent thermal energy storage technologies and applications: A review / H. Jouhara, A. Żabnieńska-Góra, N. Khordehgah et al. // International Journal of Thermofluids. – 2020. – Vol. 5. – P. 100039. DOI: 10.1016/j.ijft.2020.100039
18. Юферев Л.Ю. Разработка базового источника напряжения для микросети на возобновляемых источниках энергии // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. – 2021. – Том 68, № 1(42). – С. 39-43. DOI: 10.22314/2658-4859-2021-68-1-39-43. EDN: LEOYXT
19. Рыжова Е.Л. Повышение энергоэффективности на железнодорожном транспорте путем применения систем накопления энергии // Интеллектуальная электротехника. – 2023. – № 2(22). – С. 36-48. DOI: 10.46960/2658-6754_2023_2_36. EDN: BIOAFN
APA
1. Sosnina, E. N., Shaluho, A. V., & Jerdili, N. I. (2022). Povyshenie jeffektivnosti ispol'zovanija voz-obnovljaemyh istochnikov jenergii v sostave virtual'noj jelektrostancii na osnove mul'tiagentnogo upravlenija [Increasing the efficiency of using renewable energy sources as part of a virtual power plant based on multi-agent control]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 3, 103-113.
https://doi.org/10.47026/1810-1909-2022-3-103-113 [In Russian]
2. Belousov, A. V., Zhilin, E .V., & Prasol D. A. (2022). Razrabotka imitacionnoj modeli raspredeli-tel'noj jelektricheskoj seti 10 kV dlja issledovanija vozmozhnosti primenenija sistem nakoplenija jelektrojenergii s cel'ju povyshenija jenergojeffektivnosti [Development of a simulation model of a 10 kV electrical distribution network to study the possibility of using electricity storage systems to improve energy efficiency]. Jelektroobo-rudovanie: jekspluatacija i remont, 10, 45-54. [In Russian]
3. Ruban, N. Ju., Askarov, A. B., Andreev, M. V., Kievec, A. V., & Rudnik, V. E. (2020). Analiz vlijanija vozobnovljaemyh istochnikov jenergii s silovymi preobrazovateljami na processy v sovremennyh jenergosistemah [Analysis of the influence of renewable energy sources with power converters on processes in modern energy systems]. Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politehnicheskogo universiteta. Jelektrotehnika, informacionnye tehnologii, sistemy upravlenija, 36, 7-30. https://doi.org/10.15593/2224-9397/2020.4.01 [In Russian]
4. Dobrego K. B. (2023). K voprosu sozdanija gibridnyh sistem nakoplenija jelektrojenergii [On the issue of creating hybrid electricity storage systems]. Jenergetika. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij i jenergeticheskih ob#edinenij SNG, 66(3) , 215-232. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-3-215-232 [In Russian]
5. Bulatov, Ju. N., Krjukov, A. V., & Suslov, K. V. (2021). Issledovanie rezhimov raboty izolirovannoj sistemy jelektrosnabzhenija s upravljaemymi ustanovkami raspredelennoj generacii, nakopiteljami jelektrojenergii i dvigatel'noj nagruzkoj [Study of operating modes of an isolated power supply system with controlled distributed generation installations, electricity storage devices and motor load]. Problemy jenergetiki, 23(5) , 184-194. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2021-23-5-184-194 [In Russian]
6. Eroǧlu, F., Kurtoǧlu, M., & Vural, A.M. (2021). Bidirectional DC–DC converter based multilevel battery storage systems for electric vehicle and large‐scale grid applications: A critical review considering different topologies, state‐of‐charge balancing and future trends. IET Renewable Power Generation, 15(5) , 915-938. https://doi.org/10.1049/rpg2.12042
7. Bulatov, Ju. N., Krjukov, A. V., & Suslov, K. V. (2021). Izolirovannaja sistema jelektrosnabzhenija s jenergeticheskimi routerami i vozobnovljaemymi istochnikami [Isolated power supply system with energy routers and renewable sources]. Vestnik IzhGTU ime-ni M.T. Kalashnikova, 24(2) . 124-134. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-2-124-134 [In Russian]
8. Muhametova L. R., Ahmetova I. G., & Strielkovski V. (2019). Innovacii v oblasti hranenija jenergii [Innovation in Energy Storage]. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy jenergetiki, 21(4) , 33-40. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-33-40 [In Russian]
9. Beeker, É., & Lavergne, R. (2019). Le stockage de l’électricité: la solution à l’intégration des EnR intermittentes?. Annales des Mines-Responsabilité et environnement, 93(1) , 33-40. https://doi.org/10.3917/re1.093.0033 [In French]
10. Chen, M., Zhang, Y., Xing, G., Chou, S. L., & Tang, Y. (2021). Electrochemical energy storage devices working in extreme conditions. Energy & Environmental Science, 14(6) , 3323-3351. https://doi.org/10.1039/D1EE00271F
11. Yudhistira, R., Khatiwada, D., & Sanchez, F. (2022). A comparative life cycle assessment of lithium-ion and lead-acid batteries for grid energy storage. Journal of Cleaner Production, 358, 131999.
http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131999
12. He, S., Wang, S., Chen, H., Hou, X., & Shao, Z. (2020). A new dual-ion hybrid energy storage system with energy density comparable to that of ternary lithium ion batteries. Journal of Materials Chemistry A, 8(5) , 2571-2580. https://doi.org/10.1039/C9TA12660K
13. Yang, Z., Zhu, F., & Lin, F. (2020). Deep-reinforcement-learning-based energy management strategy for supercapacitor energy storage systems in urban rail transit. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 22(2) , 1150-1160. https://doi.org/10.1109/IESES53571.2023.10253686
14. Korkmaz, S., & Kariper, İ. A. (2020). Graphene and graphene oxide-based aerogels: Synthesis, characteristics and supercapacitor applications. Journal of Energy Storage, 27, 101038.
https://doi.org/10.1109/IESES53571.2023.10253686
15. Zimmermann, A. W., & Sharkh, S. M. (2020). Design of a 1 MJ/100 kW high temperature superconducting magnet for energy storage. Energy Reports, 6, 180-188. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.03.023
16. Andriyanov, S. D., & Zhuravleva, L. A. (2020, October). Electric Drive of Kinetic Energy Storage. In 2020 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/FarEastCon50210.2020.9271185
17. Jouhara, H., Żabnieńska-Góra, A., Khordehgah, N., Ahmad, D., & Lipinski, T. (2020). Latent thermal energy storage technologies and applications: A review. International Journal of Thermofluids, 5, 100039. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2020.100039
18. Juferev L.Ju. (2021). Razrabotka bazovogo istochnika naprjazhenija dlja mikroseti na vozobnov-ljaemyh istochnikah jenergii [Development of a basic voltage source for a microgrid using renewable energy sources]. Jelektrotehnologii i jelektrooborudovanie v APK, 68(1) . 39-43. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2021-68-1-39-43 [In Russian]
19. Ryzhova E.L. (2023). Povyshenie jenergojeffektivnosti na zheleznodorozhnom transporte putem primenenija sistem nakoplenija jenergii [Increasing energy efficiency in railway transport through the use of energy storage systems]. Intellektual'naja jelektrotehnika, 2(22) . 36-48. https://doi.org/10.46960/2658-6754_2023_2_36 [In Russian]
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
URN
Лицензия
Copyright (c) 2023 Жилин Е.В., Долгаль С.В., Малышева А.Д.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
