Изобретение относится к энергетическим устройствам преобразования механической и тепловой энергии в механическую для последующего генерирования с ее помощью электрической энергии, причем энергетические устройства выполнены с аккумуляторами кинетической энергии инерционного типа с формированием комбинированных энергетических комплексов, которые могут быть использованы как в составе централизованных, так и для распределённых автономных систем.

Известна ветровая энергетическая установка, содержащая ветроколесо соединенное с электрогенератором и аккумулятором кинетической энергии — маховиком (см. патентный документ GB 2190554, кл. F03D 9/00, опубл. 18.11.1987).

Однако использование аккумулятора кинетической энергии только с ветроэнергетической установкой сужает возможности по стабильной подаче генерируемой электроэнергии потребителю.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является энергетический комплекс, содержащий соединенные между собой посредством электрической сети электрогенерирующие установки, в качестве которых используют ветроэнергогенераторы и/или солнечные энергетические установки и/или энергетические установки с приводом электрогенератора от двигателей внутреннего сгорания или паротурбинных установок, причем комплекс снабжен устройствами управления работой энергогенерирующих установок и аккумулирующими установками на основе аккумуляторов кинетической энергии - маховиков (см. патент RU N«2642422, опубл. 25.01.2018). Создание гибридной электростанции, которая включает в себя устройство аккумулирования энергии, может обеспечить возможность более эффективного использования существующих электрогенераторов. Устройства аккумулирования энергии с высокой скоростью отслеживания изменения нагрузки с применением электрогенераторов позволяют использовать электрогенераторы для обеспечения потребителя основной частью энергии и могут обеспечить регулирование и быстрое управление скоростью отслеживания изменения нагрузки, что создает возможности для более плавного регулирования их выходных характеристик основных электрогенераторов или вообще воздержания от изменений их выходных параметров. Устройства аккумулирования энергии могут представлять собой инерционные системы питания, такие как маховики, пневматические системы, которые сжимают газ для его высвобождения в механической системе для вращения электрогенератора, или системы с подвешенной массой, такие как системы перекачивания воды, которые подают воду на более высокий уровень рядом с гидроэлектростанцией для последующего использования при генерировании электричества.

Однако, данный энергетический комплекс не позволяет эффективно накапливать и перераспределять аккумулированную энергию, поскольку каждое аккумулирующее устройство работает по собственному графику накапливания энергии, что сужает возможности по быстрому реагированию на изменение нагрузки и снижает возможности по надежному снабжению потребителя электрической энергией. Технической проблемой, решаемой в изобретении, является устранение или снижение влияния указанных недостатков на работу энергетического комплекса.

Технический результат, достигаемый в изобретении, заключается в повышении надежности и увеличении эффективности аккумулирования механической энергии за счет ее накапливания всеми электрогенерирующими установками и постоянного выравнивания количества аккумулированной энергии между аккумулирующими установками с передачей электрических компенсационных мощностей от аккумулирующих установок, имеющих относительно высокое количество аккумулированной энергии, к аккумулирующим установкам, имеющим низкое количество аккумулированной энергии, через электрическую сеть, что позволяет избежать провалов в подаче электрической энергии при возникновении пиковых нагрузок на электрогенерирующих установках.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что распределенный энергетический комплекс содержит соединенные между собой посредством электрической сети электрогенерирующие установки, в качестве которых используют ветроэнергогенераторы и/или солнечные энергетические установки и/или энергетические установки с приводом электрогенератора от двигателей внутреннего сгорания или паротурбинных установок, причем комплекс снабжен устройствами управления работой энергогенерирующих установок и аккумулирующими установками на основе аккумуляторов кинетической энергии - маховиков, при этом аккумулирующей установкой снабжена каждая электрогенерирующая установка, при этом аккумулирующие установки выполнены на основе аккумулятора кинетической энергии с ленточным супермаховиком, подключены к обратимой электромашине и снабженной средствами подключения как к электрогенерирующим установкам, входящим в состав энергетического комплекса, так и к независимым источникам электрической энергии с возможностью посредством устройства управления регулирования соотношения количества аккумулированной энергии между нижним и верхним его пределами на каждой из аккумулирующих установок, при этом количество аккумулированной энергии регулируют для выравнивания количества аккумулированной энергии между аккумулирующими установками с передачей электрических компенсационных мощностей от аккумулирующих установок, имеющих относительно высокое количество аккумулированной энергии, к аккумулирующим установкам, имеющим низкое количество аккумулированной энергии, через электрическую сеть.

Описываемый энергетический комплекс позволяет постоянно проводить мониторинг, балансировку производства, аккумулирования, передачи, и потребления электроэнергии для нужд ее потребителей, в условиях, когда множество пространственно распределенных производителей электроэнергии, аккумуляторов кинетической энергии и потребителей электрической энергии электрически связаны линиями электропередач. Управление количеством аккумулированной энергии, позволяющее регулировать соотношение количества запасенной энергии между нижним и верхним его пределами с уравновешиванием количества запасенной энергии между множеством аккумулирующих установок с передачей электрических компенсационных мощностей из аккумулирующих установок, имеющих относительно высокое количество аккумулированной энергии, к аккумулирующим установкам, имеющим относительно низкое количество аккумулированной энергии, через электрическую сеть, где в качестве систем хранения энергии использованы только накопители кинетической энергии в виде ленточных супермаховиков, которые обеспечивают наиболее высокие показатели по разрывобезопасности, механически соединённых с обратимыми электромашинами и электрически подключенных как к электрогенерирующим установкам, входящим в энергетический комплекс, так и к независимым источникам электроэнергии позволяет решить поставленную, раскрытую выше, техническую задачу.

На чертеже схематически представлен описываемый энергетический комплекс.

Распределенный энергетический комплекс содержит соединенные между собой посредством электрической сети 1 электрогенерирующие установки 2, в качестве которых используют ветроэнергогенераторы и/или солнечные энергетические установки и/или энергетические установки с приводом электрогенератора от двигателей внутреннего сгорания или паротурбинных установок.

Энергетический комплекс снабжен устройствами управления 3 работой энергогенерирующих установок 2 и аккумулирующими установками 4 на основе аккумуляторов кинетической энергии - маховиков.

Аккумулирующей установкой 4 снабжена каждая электрогенери- рующая установка 2, при этом аккумулирующие установки 4 выполнены на основе аккумулятора кинетической энергии с ленточным супермаховиком, подключены к обратимой электромашине и снабженной средствами подключения как к электрогенерирующим установкам 2, входящим в состав энергетического комплекса, так и к независимым источникам электрической энергии 5 с возможностью посредством устройства управления 3 регулирования соотношения количества аккумулированной энергии между нижним и верхним его пределами на каждой из аккумулирующих установок 4.

Количество аккумулированной энергии регулируют для выравнивания количества аккумулированной энергии между аккумулирующими установками 4 с передачей электрических компенсационных мощностей от аккумулирующих установок 4, имеющих относительно высокое количество аккумулированной энергии, к аккумулирующим установкам 4, имеющим низкое количество аккумулированной энергии, через электрическую сеть 5.

Энергогенерирующие установки 2 снабжены измерительными устройствами 6 для передачи информации на устройства управления 3 работой энергогенерирующих установок 2 и аккумулирующих установок 4.

Каждая электрогенерирующая установка 2 и аккумулирующая установка 4 посредством измерительного устройства 6, например собственного программируемого контроллера, управляется работой аккумулирующих установок 4, в том числе процессом накопления кинетической энергии и ее расходования, и работой электрогенерирующих установок 4. Кроме того измерительное устройство 6 обеспечивает связь с устройством управления 3, например по открытым каналам связи с использованием криптозащиты. Связь может осуществляться по проводным и беспроводным каналам связи: с помощью модема по силовым линиям 8, по сети Ethernet, по WiFi, , GSM, LoRa и другим беспроводным каналам связи, причем для учета накопленной, потребленной и выданной электроэнергии (активная, реактивная, полная электроэнергия), а так же для мониторинга параметров сети (фазные токи, напряжения, частота) в каждой электрогенерирующей установке 2 и каждой аккумулирующей установке 4 интегрирован двунаправленный трехфазный счетчик электроэнергии. Таким образом, путем обработки получаемой информации устройствами управления 3, которые могут включать центральный пульт управления, компьютерную систему обработки информации, центральный сервер, различные облачные сервисы, обеспечивается эффективное перераспределение накопленной кинетической энергии и ее надежное накапливание и хранение, что позволяет практически безинерционно регулировать подачу электроэнергии потребителю 7 в периоды пиковых нагрузок и также быстро перераспределять накопленную энергию между множеством аккумулирующих установок 4, поддерживая у потребителя 7 требуемые параметры подачи электрической энергии.