Система выработки энергии и способ ее эксплуатации

Система выработки энергии и способ ее эксплуатации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе выработки энергии, резервному электропитанию, способу монтирования центра обработки данных, контроллеру системы выработки энергии, энергетической системе и способу эксплуатации системы выработки энергии.

Уровень техники

Уровень техники представлен, например, в публикации не прошедшей экспертизу патентной заявки Японии 2009-197587, в которой описана ветроэнергетическая установка. Поскольку эта ветроэнергетическая установка способна вырабатывать электроэнергию таким образом, что на ее генерирующую мощность не влияют ограничения, налагаемые на аккумуляторную батарею, она не только делает более доступной мощность, генерируемую из энергии ветра, но также уменьшает требуемую емкость аккумуляторной батареи. Ветроэнергетическая установка содержит переключающее устройство, которое электрически соединяет преобразователь или обратный преобразователь с двумя аккумуляторными батареями каждый. В данном случае преобразователь соединен с ветряным турбогенератором, а обратный преобразователь соединен с сетью энергоснабжения.

Раскрытие изобретения

При использовании известной технологии снижения колебаний выходной мощности возобновляемого источника энергии, обеспечиваемого аккумуляторной батареей, невозможно прогнозировать колебания выходной мощности возобновляемого источника энергии. Соответственно, невозможно эффективно устранять колебания выходной мощности. Вследствие этого согласно стандарту качества электроэнергии энергетической системы и с учетом возможностей регулирования выходной мощности на существующих крупномасштабных электростанциях успешным считается снижение колебаний до определенного уровня. Тем не менее, при использовании возобновляемого источника энергии в качестве стабильного источника энергии для микросети или другой изолированной энергетической системы, независимой от магистральной энергетической системы, такое снижение колебаний до определенного уровня является неприемлемым, в частности, с точки зрения качества электроэнергии и частоты колебаний. Кроме того, выходную мощность, генерируемую из энергии ветра, сложно прогнозировать и адаптировать к постоянно изменяющимся запросам потребителей электроэнергия.

Согласно одной из особенностей настоящего изобретения предложена система выработки энергии, в которую входит энергетическая установка на основе возобновляемого источника энергии, преобразователь для преобразования энергии в переменный ток (AC) и постоянный ток (DC), первая аккумуляторная батарея и вторая аккумуляторная батарея. Система выработки энергии содержит контроллер, который накапливает выходную мощность энергетической установки в первой аккумуляторной батареи или второй аккумуляторной батарее, побуждает аккумуляторную батарею, в которой не накапливается выходная мощность энергетической установки, подавать энергию в энергетическую систему (сеть), сравнивает общую степень заряженности и общую степень разряженности, и определяет момент, в который заряжаемая аккумуляторная батарея и разряжаемая аккумуляторная батарея меняются ролями.

Настоящее изобретение позволяет эффективно использовать выходную мощность возобновляемого источника энергии, включая ее колебания, и обеспечивать электроснабжение в соответствии с запросами потребителей электроэнергии путем разрядки аккумуляторной батареи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая сравнительный пример системы выработки энергии,

на фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно второму варианту и третьему варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая способ эксплуатации способ эксплуатации системы выработки энергии согласно второму варианту осуществления в идеальных условиях,

на фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая способ эксплуатации системы выработки энергии согласно второму варианту осуществления для применения в условиях низкой скорости ветра,

на фиг.6 - диаграмма, иллюстрирующая способ эксплуатации системы выработки энергии согласно второму варианту осуществления для применения в условиях высокой скорости ветра,

на фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая способ эксплуатации системы выработки энергии согласно второму варианту осуществления для применения в условиях высокой потребности в электроэнергии,

на фиг.8 - диаграмма, иллюстрирующая способ эксплуатации системы выработки энергии согласно второму варианту осуществления для применения в безветренных условиях,

на фиг.9 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.10 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая способ эксплуатации системы выработки энергии согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.12 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.13 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения,

на фиг.14 - функциональная блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы выработки энергии согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения, и

на фиг.15 - другая функциональная блок-схема, иллюстрирующая другую конфигурацию системы выработки энергии согласно восьмому варианту осуществления.

Подробное описание осуществления изобретения

Прежде всего, рассмотрим фиг.2, на которой проиллюстрирован сравнительный пример базовой конфигурации ветроэнергетической системы с использованием аккумуляторной батареи для компенсации колебаний выходной мощности возобновляемого источника энергии.

Как показано на фиг.2, позицией 1 обозначен ветряной турбогенератор;

позицией 2 обозначен преобразователь; позицией 3 обозначена аккумуляторная батарея; позицией 4 обозначен повышающий трансформатор; и позицией 5 обозначена система передачи электроэнергии.

Выходная мощность ветряного турбогенератора 1 изменяется с изменением скорости ветра. В энергетической системе необходим постоянный баланс потребности в электроэнергии и электроснабжения. В случае непредсказуемого колебания нарушается баланс потребности в электроэнергии и электроснабжения, что вызывает, например, колебание частоты. Для поддержания постоянного качества электроэнергии в энергетической системе (в частности, поддержания постоянной частоты в энергетической системе), необходимо надлежащая компенсация колебаний. Соответственно, колебания выходной мощности компенсируются путем зарядки аккумуляторной батареи 3, когда колеблющаяся выходная мощность превышает среднюю выходную мощность, и, напротив, разрядки аккумуляторной батареи 3, когда колеблющаяся выходная мощность является более низкой, чем средняя выходная мощность. После того, как колебания выходной мощности компенсированы, повышающий трансформатор 4 преобразует результирующее напряжение в соответствующее напряжение, которое затем доставляется в систему 5 передачи электроэнергии.

Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Первый вариант осуществления

На фиг.1 проиллюстрирован первый вариант осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1, позицией 1 обозначен ветряной турбогенератор, который является одним из примеров генератора на основе возобновляемого источника энергии. Позицией 6 обозначен контроллер; позицией 7 обозначен стабилизатор зарядной мощности; позицией 8 обозначена заряжаемая аккумуляторная батарея (аккумуляторная батарея, которая должна заряжаться); позицией 9 обозначена разряжаемая аккумуляторная батарея (аккумуляторная батарея, которая должна разряжаться); позицией 10 обозначен стабилизатор разрядной мощности; и позицией 11 обозначена энергетическая система, соединенная с потребителями.

Производительность стабилизатора 7 мощности определяется на основании среднегодовой расчетной производительности ветряного турбогенератора 1. Производительность стабилизатора 10 мощности определяется на основании максимальных потребностей потребителей в электроэнергии. Вся выходная мощность ветряного турбогенератора 1 временно накапливается в аккумуляторной батарее 8 через стабилизатор 7 мощности. На энергетическую систему не влияют даже колебания, вызываемые ветряным турбогенератором 1. Аккумуляторная батарея 9 разряжается и снабжает электроэнергией энергетическую систему 11 в соответствии с потребностью в электроэнергии.

Заряжаемая аккумуляторная батарея 8 и разряжаемая аккумуляторная батарея 9 переключаются контроллером 6 в надлежащий момент. Например, когда переключение осуществляется таким образом, что зарядка длится 12 часов сутки, а разрядка длится остальные 12 часов в сутки, надлежащим моментом является момент, когда количество электроэнергии, накопленной в течение 12-часовой зарядки, равно количеству электроэнергии, расходуемой в течение 12-часовой разрядки.

В описанную систему выработки энергии согласно первому варианту осуществления входит энергетическая установка, стабилизаторы мощности или источники бесперебойного питания (UPS) и две аккумуляторные батареи. Энергетическая установка использует энергию ветра, солнечную энергию или другой возобновляемый источник энергии для выработки электроэнергии. Стабилизаторы мощности или источники бесперебойного питания преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока или мощность постоянного тока в мощность переменного тока. В одной из аккумуляторных батарей накапливается вся выходная мощность энергетической установки, которая использует возобновляемый источник энергии. Другая аккумуляторная батарея снабжает электроэнергией потребителей путем подачи электроэнергии в энергетическую систему. Система выработки энергии также содержит контроллер, который переключает заряжаемую аккумуляторную батарею и разряжаемую аккумуляторную батарею в тот момент, когда общее количество электроэнергии, накопленной заряжаемой аккумуляторной батареей за счет использования выходной мощности энергетической установки, равно общему количеству электроэнергии, расходуемой из разряжаемой батареи для подачи электроэнергии в энергетическую систему. Согласно применяемому способу эксплуатации возобновляемого источника энергии на основе аккумуляторных батарей колебания выходной мощности возобновляемого источника энергии полностью компенсируются аккумуляторной батареей, в которой накапливается вся выходная мощность энергетической установки на основе возобновляемого источника энергии. Кроме того, аккумуляторная батарея, разряжаемая с целью подачи электроэнергии в энергетическую систему, позволяет снабжать потребителей электроэнергией в точном соответствии с потребностью в электроэнергии.

Как описано выше, система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления содержит ветряной турбогенератор 1, который представляет собой энергетическую установку с использованием возобновляемого источника энергии; стабилизаторы мощности или источники 7, 10 бесперебойного питания, которые представляют собой преобразователи для преобразования энергии в мощность переменного тока и мощность постоянного тока; первую аккумуляторную батарея 8; и вторую аккумуляторную батарею 9. Система выработки энергии также содержит контроллер, который накапливает выходную мощность энергетической установки в первой аккумуляторной батарее или во второй аккумуляторной батарее, побуждает аккумуляторную батарею, в которой не накапливается выходная мощность энергетической установки, подавать энергию в энергетическую систему, сравнивает общую степень заряженности и общую степень разряженности, и определяет момент, в который заряжаемая аккумуляторная батарея и разряжаемая аккумуляторная батарея меняются ролями. Сконфигурированная, как описано выше, система выработки энергии позволяет полностью использовать выходную мощность возобновляемого источника энергии, включая ее колебания, и обеспечивать электроснабжение в соответствии с запросами потребителей электроэнергии путем разрядки аккумуляторной батареи. За счет того, что контроллер осуществляет переключение между заряжаемой аккумуляторной батарей и разряжаемой аккумуляторной батарей в момент, когда общее количество накопленной электроэнергии равно общему количеству расходуемой электроэнергии, может обеспечиваться более эффективная работа.

Второй вариант осуществления

На фиг.3 проиллюстрирован второй вариант осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.3, позицией 1 обозначен ветряной турбогенератор, который является одним из примеров генератора на основе возобновляемого источника энергии; позицией 7 обозначен стабилизатор зарядной мощности; позицией 8 обозначена заряжаемая аккумуляторная батарея; позицией 9 обозначена разряжаемая аккумуляторная батарея; позицией 10 обозначен стабилизатор разрядной мощности; позицией 5 обозначена энергетическая система, соединенная с потребителями; и позицией 12 обозначен дизель-генератор.

Производительность стабилизатора 7 мощности определяется на основании среднегодовой расчетной производительности ветряного турбогенератора 1. Производительность стабилизатора 10 мощности на основании максимальных потребностей потребителей в электроэнергии. Вся выходная мощность ветряного турбогенератора 1 временно накапливается в аккумуляторной батарее 8 через стабилизатор 7 мощности. На энергетическую систему не влияют даже колебания, вызываемые ветряным турбогенератором 1. Аккумуляторная батарея 9 разряжается и снабжает электроэнергией энергетическую систему 5 в соответствии с потребностью в электроэнергии.

Заряжаемая аккумуляторная батарея 8 и разряжаемая аккумуляторная батарея 9 переключается в надлежащий момент. Например, когда переключение осуществляется таким образом, что зарядка длится 12 часов сутки, а разрядка длится остальные 12 часов в сутки, надлежащим моментом является момент, когда количество электроэнергии, накопленной в течение 12-часовой зарядки, равно количеству электроэнергии, расходуемой в течение 12-часовой разрядки.

Если в рассматриваемом варианте осуществления при определении степени заряженности и остающегося количества электроэнергии в заряжаемой аккумуляторной батарее 8 и разряжаемой аккумуляторной батарее 9, выходной мощности ветряного турбогенератора 1 и потребности потребителей в электроэнергии количество подаваемой электроэнергии оценивается как недостаточное для удовлетворения потребности в электроэнергии, в качестве резервного электропитания приводится в действие дизель-генератор. Посредством контроллера 6 выполняется последовательность операций приведения в действие дизеля-генератора. В рассматриваемом варианте осуществления микросеть, изолированная от магистральной энергетической системы, может использовать ветряной турбогенератор в качестве стабильного источника энергии.

Далее описан проиллюстрированный на фиг.4 способ эксплуатации согласно рассматриваемому варианту осуществления в идеальных условиях. По горизонтальной оси отложено время суток. Сверху вниз указаны: относительная суточная потребность потребителей в электроэнергии, относительная выходная мощность ветряного турбогенератора, СЗ заряжаемой аккумуляторной батареи, СЗ разряжаемой аккумуляторной батареи и относительная выходная мощность дизеля-генератора. СЗ является сокращенным обозначением состояния заряда аккумуляторной батареи. Емкость заряда аккумуляторных батарей не может использоваться полностью. Использование зарядных емкостей составляет от 30 до 100% главным образом из-за их ограниченной долговечности.

В рассматриваемом варианте осуществления предполагается, что аккумуляторные батареи заряжаются в течение 12 часов и разряжаются в течение 12 часов. Также предполагается, что переключение происходит в момент Т. Моментом Т на фиг.4 является момент, в который целочисленное значение потребности в электроэнергии, определенной на основании потребности потребителей в электроэнергии, преобладавшей за предыдущие сутки, сокращается наполовину. В момент Т общее количество, отображаемое целочисленным значением потребности - 1 в электроэнергии, равно общему количеству, отображаемому целочисленным значением потребности - 2 в электроэнергии. Аккумуляторная батарея - 1 имеет полный заряд выходной мощностью ветряного турбогенератора с момента, когда СЗ составляет 30%, и продолжает заряжаться, пока СЗ не достигнет 100%. Поскольку выходная мощность, генерируемая энергией ветра, изменяется, процесс зарядки изменяется ступенчато. В это время аккумуляторная батарея - 2 разряжается с момента, когда СЗ составляет 100%, с целью подачи электроэнергии в энергетическую систему. Процесс разрядки продолжается, пока СЗ не достигнет 30%. В момент Т аккумуляторная батарея - 1 имеет СЗ, составляющее 100%, а аккумуляторная батарея - 2 имеет СЗ, составляющее 30%. В момент Т аккумуляторная батарея - 1 и аккумуляторная батарея - 2 меняются своими ролями. Иными словами, циклы аккумуляторной батареи - 1 и аккумуляторной батареи - 2 между СЗ 30% и СЗ 100%, соответственно, повторяются ежесуточно и разнесены друг от друга на половину цикла. Предполагается, что при выполнении описанной операции доводится до максимума срок службы аккумуляторных батарей.

На фиг.5 проиллюстрирован способ эксплуатации согласно рассматриваемому варианту осуществления для применения в условиях низкой скорости ветра. По горизонтальной оси отложено время суток. Сверху вниз указаны: относительная суточная потребность потребителей в электроэнергии, относительная выходная мощность ветряного турбогенератора, СЗ заряжаемой аккумуляторной батареи, СЗ разряжаемой аккумуляторной батареи и относительная выходная мощность дизеля-генератора.

При низкой скорости ветра в аккумуляторной батарее - 1 накапливается небольшое количество электроэнергии. Соответственно, даже если аккумуляторная батарея - 1 заряжается в течение 12 часов, ее СЗ не достигает 100%. Аккумуляторная батарея - 2, которая должна разряжаться, начинает разряжаться, когда ее СЗ является меньшим, чем 100%. Соответственно, самим аккумуляторным батареям сложно снабжать электроэнергией энергетическую систему. В такой ситуации может приводиться в действие дизель-генератор в качестве резервного электропитания для поддержания надлежащего баланса потребности в электроэнергии и снабжения энергетической системы.

На фиг.6 проиллюстрирован способ эксплуатации согласно рассматриваемому варианту осуществления для применения для применения в условиях высокой скорости ветра. По горизонтальной оси отложено время суток. Сверху вниз указаны: относительная суточная потребность потребителей в электроэнергии, относительная выходная мощность ветряного турбогенератора, СЗ заряжаемой аккумуляторной батареи, СЗ разряжаемой аккумуляторной батареи и относительная выходная мощность дизеля-генератора.

Поскольку в ситуации, проиллюстрированной на фиг.6, выходная мощность, генерируемая энергией ветра, является высокой, СЗ аккумуляторной батареи - 1 достигает 100% до наступления момента Т. В этом случае осуществляется регулирование шага ветряного турбогенератора, чтобы уменьшить количество вырабатываемой электроэнергии.

на фиг.7 проиллюстрирован способ эксплуатации согласно рассматриваемому варианту осуществления для применения в условиях высокой потребности в электроэнергии. По горизонтальной оси отложено время суток. Сверху вниз указаны: относительная суточная потребность потребителей в электроэнергии, относительная выходная мощность ветряного турбогенератора, СЗ заряжаемой аккумуляторной батареи, СЗ разряжаемой аккумуляторной батареи и относительная выходная мощность дизеля-генератора.

Аккумуляторная батарея-1 переходит от зарядки к разрядке в момент Т. При высокой потребности в электроэнергии даже в случае начала процесса разрядки при СЗ, составляющем 100%, СЗ достигает 30% за меньшее время, чем 12 часов. В такой ситуации приводится в действие дизель-генератор в качестве резервного электропитания.

На фиг.8 проиллюстрирован способ эксплуатации согласно рассматриваемому варианту осуществления для применения в безветренных условиях. По горизонтальной оси отложено время суток. Сверху вниз указаны: относительная суточная потребность потребителей в электроэнергии, относительная выходная мощность ветряного турбогенератора, СЗ заряжаемой аккумуляторной батареи, СЗ разряжаемой аккумуляторной батареи и относительная выходная мощность дизеля-генератора. Если в ситуации, проиллюстрированной на фиг.8, в аккумуляторной батарее остается какое-либо количество энергии, она может подаваться в энергетическую систему. Тем не менее, в такой ситуации энергетическая система в основном снабжается электроэнергией, генерируемой дизелем-генератором.

Как описано ранее, система выработки энергии согласно второму варианту осуществления предусматривает способ эксплуатации возобновляемого источника энергии на основе батарей согласно первому варианту осуществления. Кроме того, если выходная мощность возобновляемого источника энергии является меньшей, чем потребность микросети, изолированной от энергетической системы, содержащей дизель-генератор или другой распределенный источник питания, может использоваться способ эксплуатации возобновляемого источника энергии с использованием аккумуляторной батареи, позволяющей распределенному источнику питания действовать как резервное электропитание, и с использованием дизеля-генератора или другого распределенного источника питания в качестве резервного электропитания, когда выходная мощность возобновляемого источника энергии является нулевой или малой в зависимости от погоды, времени года и времени суток. Это позволяет более эффективно применять возобновляемый источник энергии в качестве стабильного источника энергии для микросети, изолированной от магистральной энергетической системы.

Согласно второму варианту осуществления использование дизеля-генератора в качестве резервного электропитания позволяет эффективно применять возобновляемый источник энергии в качестве стабильного источника энергии для микросети, изолированной от магистральной энергетической системы.

Третий вариант осуществления

Далее со ссылкой на фиг.3 и 9 описан третий вариант осуществления настоящего изобретения. Части, идентичные частям рассмотренных выше вариантов осуществления, опущены.

На фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая систему выработки энергии согласно третьему варианту осуществления. В системе выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления ветряной турбогенератор 1 соединен с первой аккумуляторной батарей 8 посредством стабилизатора 7 зарядной мощности. Вторая аккумуляторная батарея 9 соединена с системой 5 передачи электроэнергии посредством стабилизатора 10 разрядной мощности. Система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления содержит переключатель соединений (не показанный на фиг.3) для переключения соединений первой аккумуляторной батареи 8 и второй аккумуляторной батареи 9. Когда переключатель соединений осуществляет переключение в состояние, проиллюстрированное на фиг.3, первая аккумуляторная батарея 8 соединена со стабилизатором 10 разрядной мощности, вторая аккумуляторная батарея 9 соединена со стабилизатором 7 зарядной мощности. Система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления дополнительно содержит контроллер 6, который управляет ветряным турбогенератором 1, переключателем соединений, стабилизатором 7 мощности, стабилизатором 10 мощности и дизелем-генератором 12. Дизель-генератор 12 соединен с системой 5 передачи электроэнергии.

Электроэнергия, генерируемая ветряным турбогенератором 1, преобразуется из мощности переменного тока в мощность постоянного тока стабилизатором 7 зарядной мощности и накапливается в аккумуляторной батарее 8. В то же время, электроэнергия, накапливаемая в аккумуляторной батарее 9, преобразуется из мощности постоянного тока в мощность переменного тока стабилизатором 10 разрядной мощности, выводится и передается системе 5 передачи электроэнергии в соответствии с потребностью в электроэнергии системы 5 передачи электроэнергии. Когда установлено определенное состояние переключения, контроллер 6 переключает переключатель соединений без отсоединения системы 5 передачи электроэнергии от нагрузки. Соответственно, электроэнергия, генерируемая ветряным турбогенератором 1, накапливается в аккумуляторной батарее 9 и передается из аккумуляторной батареи 8 системе 5 передачи электроэнергии. Подробности состояния переключения переключателя будут описаны далее. Переключение аккумуляторных батарей может осуществляться, например, ежесуточно в определенные моменты времени. В качестве альтернативы, число переключений аккумуляторных батарей устанавливается предварительно, и контроллер 6 определяет момент переключения аккумуляторных батарей в соответствии с прогнозированной потребностью в электроэнергии или прогнозированной выработкой электроэнергии. В качестве другой альтернативы, переключение аккумуляторных батарей осуществляется в непостоянном режиме в соответствии с количеством остающейся мощности аккумуляторной батареи.

Номинальная мощность стабилизатора 7 зарядной мощности определяется на основании среднегодовой расчетной производительности ветряного турбогенератора 1.

Номинальная мощность стабилизатора 10 разрядной мощности определяется на основании максимальной потребности потребителей в электроэнергии. Величина максимальной потребности в электроэнергии может быть равна, например, максимальному количеству электроэнергии, потребляемой в час всеми потребителями, подключенными к системе 5 передачи электроэнергии, в течение последнего одного года. В качестве альтернативы, величина максимальной потребности в электроэнергии может определяться путем суммирования заданного запаса прочности и величины максимальной потребности в электроэнергии. Если потребность системы 5 передачи электроэнергии изменяется без превышения производительности стабилизатора разрядной мощности, она может обеспечиваться за счет электроэнергии разряжаемой аккумуляторной батареи, то есть электроэнергии, вырабатываемой генератором на основе возобновляемого источника энергии. Стабилизаторы мощности обычно имеют высокий кпд при работе с производительностью, близкой к верхнему пределу. Соответственно, когда производительность стабилизаторов мощности определяется, как описано выше, может осуществляться эффективное преобразование мощности.

Емкость аккумуляторных батарей 8, 9 может определяться в соответствии с максимальной потребностью в электроэнергии потребителей системы 5 передачи электроэнергии или на основании среднегодовой расчетной производительности ветряного турбогенератора 1. Если в используемой конфигурации переключатель соединений осуществляет переключение два раза в сутки, большая часть электроэнергии для системы 5 передачи электроэнергии может обеспечиваться за счет электроэнергии генератора на основе возобновляемого источника энергии, когда емкость установлена на уровне половины потребности в электроэнергии за репрезентативные сутки с использованием кривой потребности в электроэнергии для системы 5 передачи электроэнергии. Кроме того, если емкость аккумуляторных батарей равна половине ожидаемого количества электроэнергии, которую вырабатывает каждые сутки ветряной турбогенератор 1, электроэнергия возобновляемого источника энергии может использоваться без потерь. Напротив, если в используемой конфигурации разрешено увеличение количества электроэнергии, поступающей в систему 5 передачи электроэнергии из дизеля-генератора 12 или магистральной энергетической системы (не показанной), емкость аккумуляторной батареи может быть уменьшена, что значительно сказывается на стоимости. Емкость аккумуляторных батарей зависит от периода, в течение которого осуществляется управление переключениями. При чрезмерно высокой емкости аккумуляторной батареи увеличивается стоимость. При чрезмерно низкой емкости аккумуляторной батареи становится невозможным полностью использовать электроэнергию, вырабатываемую генератором на основе возобновляемого источника энергии.

Система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления имеет конфигурацию, в которой ветряной турбогенератор 1 соединен с энергетической системой посредством аккумуляторных батарей и переключателя соединений. Соответственно, вся выходная мощность ветряного турбогенератора 1 неизбежно временно накапливается в аккумуляторной батарее 8 посредством стабилизатора 7 мощности. Следовательно, выгода состоит в том, что даже при колебаниях электроэнергии ветряного турбогенератора 1 система 5 передачи электроэнергии остается незатронутой такими колебаниями. Кроме того, даже при слишком малом количестве вырабатываемой электроэнергии для подачи в систему 5 передачи электроэнергии из-за низкой выходной мощности генератора на основе возобновляемого источника энергии система 5 передачи электроэнергии может снабжаться за счет накопления всей вырабатываемой электроэнергии в аккумуляторной батарее.

Помимо этого, аккумуляторная батарея 9 разражается и посредством стабилизатора 10 разрядной мощности снабжает электроэнергией систему 5 передачи электроэнергии в соответствии с потребностью в электроэнергии. Соответственно, выгода состоит в том, что систему 5 передачи электроэнергии может подаваться количество электроэнергии, превышающее мгновенную производительность ветряного турбогенератора 1. Если для подавления колебаний выходной мощности просто устанавливают аккумуляторную батарею малой емкости, как показано на фиг.2, такое регулирование невозможно осуществлять, поскольку чрезмерная разрядка ухудшает способность стабилизации выходной мощности. Тем не менее, когда в системе выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления используется аккумуляторная батарея большой емкости, заряжаемая в течение полусуток, и соответствующий согласующий стабилизатор разрядной мощности, электроэнергия может подаваться соответствующим образом даже в случае неожиданного всплеска потребности в электроэнергии. Это позволяет обеспечивать систему выработки энергии с высокой устойчивостью к перегрузкам.

Система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления является экономически эффективной с другой точки зрения, поскольку она выгодно позволяет использовать ветряной турбогенератор 1 с меньшей производительностью, чем максимальная мгновенная потребность системы 5 передачи электроэнергии, при условии обеспечения стабильности системы 5 передачи электроэнергии. Упомянутое ранее преимущество также может обеспечиваться, когда аккумуляторная батарея установлена отдельно для снабжения дополнительной электроэнергией системы 5 передачи электроэнергии, например, в периоды пиковой нагрузки. Тем не менее, в таком случае должен осуществляться сложный процесс управления, поскольку помимо колебания потребности в электроэнергии необходимо принимать во внимание колебания производительности ветряного турбогенератора. В то же время, система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления является выгодной в том смысле, что ее заданное назначение достигается просто путем управления стабилизатором разрядной мощности как обычным источником бесперебойного питания.

Энергетическая система может быть стабилизирована, даже если система 5 передачи электроэнергии является крупномасштабной системой, соединенной с магистральной энергетической системой посредством мощной линии передачи. Тем не менее, если система 5 передачи электроэнергии является маломасштабной системой, рассчитанной на удаленную изолированную малонаселенную территорию и т.п., система выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления обеспечивает увеличенную выгоду, поскольку колебания выходной мощности ветряного турбогенератора 1, вероятно, будут оказывать значительное влияние на стабильность энергетической системы.

За счет стабильного снабжения электроэнергией системы выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления ветряной турбогенератор 1 способен выполнять множество или предпочтительно большую часть операций снабжения электроэнергией системы 5 передачи электроэнергии. Это выгодно в том смысле, что больше не требуется предусматривать, подключать, обслуживать и часто использовать различные источники резервного электропитания. Например, может быть сконфигурирована независимая энергетическая система путем подключения к системе 5 передачи электроэнергии только системы выработки энергии с генератором на основе возобновляемого источника энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления и дизелем-генератором в качестве источников питания или путем использования упомянутых двух источников питания для обеспечения большей части потребности в электроэнергии. Энергетическая система с описанной конфигурацией позволяет сокращать расход топлива для дизеля-генератора при условии осуществления управления с целью снижения частоты работы дизеля-генератора 12.

В рассматриваемом варианте осуществления предполагается, что ветряной турбогенератор 1 используется в качестве источника питания аккумуляторных батарей. Тем менее, упомянутые выгоды рассматриваемого варианта осуществления могут обеспечиваться аналогичным образом, если количество электроэнергии, которое обеспечивается используемым возобновляемым источником энергии, невозможно без труда стабилизировать. Источники питания на основе такого возобновляемого источника, у которых сложно стабилизировать количество вырабатываемой ими энергии, включают, например, солнечный теплогенератор, солнечный фотоэлектрический генератор, различные генераторы на основе энергии океана и гидрогенератор.

Заряжаемой аккумуляторной батареей является аккумуляторная батарея, которая в настоящее время используется в целях зарядки и соединена со стабилизатором зарядной мощности. Разряжаемой аккумуляторной батареей является аккумуляторная батарея, которая в настоящее время используется в целях разрядки и соединена со стабилизатором разрядной мощности. Иными словами, заряжаемая аккумуляторная батарея 8 и разряжаемая аккумуляторная батарея 9 не рассчитаны на конкретное применение. Следовательно, их можно называть первой аккумуляторной батареей и второй аккумуляторной батареей.

Рассмотрим регулирование постоянного напряжения, осуществляемое при переключениях заряжаемой аккумуляторной батареи 8 и разряжаемой аккумуляторной батареи 9 согласно первому и второму вариантам осуществления.

Далее со ссылкой на фиг.9 подробно описан пример конфигурации системы выработки энергии согласно рассматриваемому варианту осуществления. В рассматриваемом варианте осуществления аккумуляторная батарея 8 (образованная не показанными аккумуляторными батареями 81-84), аккумуляторная батарея 9 (образованная не показанными аккумуляторными батареями 91-94), стабилизатор 7 зарядной мощности и стабилизатор 10 разрядной мощности соединены посредством переключателя 20 соединений. Устройства, соединяемые с переключателем 20 соединений, могут быть образованы множество устройств, и