Лекция 24. Механическое аккумулирование (гидроаккумулирующая электростанция)

1. Механическое аккумулирование энергии (гидроаккумулирующая электростанция).

2. Механическое аккумулирование энергии

1. Гидравлический аккумулятор.
Гидроаккумулирующие электростанции
(ГАЭС) состоит из двух емкостей
расположенных на разных геометрических
высотах и соединенных трубопроводом.
Гидроаккумулирующие электростанции
разделяют на ГАЭС:
• чистого аккумулирования,
• смешанного типа (ГЭС-ГАЭС).

3.

а – ГАЭС, б – ГЭС-ГАЭС

4.

Энергия
аккумулирования
E V gH
V
H
2
1
КПД аккумулирования
ГАЭС
Етурб
Енасоса
gV H hдл т
H hдл
т н г т н
gV H hдл / н H hдл

5.

l 2
l 8V 2
hдл
5 2 2
d 2g
d g T
г
l
8V 2
1
Hd 5 g 2Tразр 2
l
8V 2
1
Hd 5 g 2Tзаряд 2
Мощность выдаваемая ГАЭС
N турб gGтурб H hдл т

6. Принципиальные схемы гидросилового оборудования

По количеству машин ГАЭС разделяют:
• четырехмашинная схема насос,
гидротурбина, генератор, электродвигатель

7.

• трехмашинная схема насос (центробежный),
гидротурбина (ковшовая или радиальноосевая), обратимая электрическая машина

8.

• двухмашинная схема обратимая
гидромашина (поворотно-лопастна, радиальноосевая, диагональная), обратимая электрическая
машина

9. Продолжительность цикла аккумулирования ГАЭС:

• суточное регулирование (разрядка 4-5 часа,
зарядка 6-8 часов).
• недельное регулирование,
• сезонное регулирование,

10. Компоновка ГАЭС с подземным бассейном

Достоинства:
1. Позволяют достигать высоких напоров
1000-1500 м.
5150
kуд
113 0,07 Т 0,7 , руб/кВт
H
T – срок службы.
2. Снижают размеры отчуждения земель.

11.

Недостатки:
1. Требует наличие прочных подземных
пород (Балтийский щит южнее г. Минска).
2. Требует строительства подземных зданий
ГАЭС.

12. Инерционный аккумулятор

Кинетическая энергия вращающегося тела равна
E I 2 / 2
Маховики инерционных аккумуляторов могут
быть двух типов:
• в виде диска
I mr 2 / 2
• в виде обруча
I mr
2

13.

Максимальная скорость вращения маховика
ограничена разрывающими центробежными
силами
2
max / r
Тогда максимальная плотность энергии,
запасаемая однородным диском
Emax m r
2
2
max
/ 4 m / 4 V / 4
Удельная массовая плотность энергии
стального диска – около 0,03 МДж/кг,
стеклокомпозитных материалов
– около 0,5 МДж/кг.

14.

Преимущество инерционных аккумуляторов:
• простота изготовления,
• требуют значительно меньший срок
подзарядки, чем другие аккумуляторы,
• экологически безопасные.
Недостатки:
• значительная стоимость из-за жестких
требований к изготовлению,
• представляют значительную
физическую опасность.

15.

3. Пневматический аккумулятор
Аккумуляторы со сжатым газом нашли широкое
применение в газотурбинных установках и на
выходе компрессионных установок.
Запасенную энергию при сжатии идеального
газа можно рассчитать по уравнению
E
V1
V2
V1
dV
pdV nRT
p1V1 ln p1 / p2
V
V
2

16.

Недостатки:
• высокая стоимость,
• низкий КПД зарядки и разрядки.