Анализ возможных вариантов повышения топливной эффективности автономных систем электроснабжения на базе ДГУ

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ	2
1	АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ	4
1.1	Требования, предъявляемые к автономным системам электроснабжения	4
1.2	Виды автономных систем электроснабжения	5
1.3	Использование ДГУ в автономных системах электроснабжения	11
1.4	Накопители энергии в СЭС	16
1.5	Цель и задачи выпускной квалификационной работы	22
2	ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ	22
2.1	Выбор и характеристика объекта электроснабжения	22
2.2	Расчет электрических нагрузок объекта электроснабжения	23
2.3	Выбор числа и мощности электроагрегатов ДЭС	34
2.4	Схема построения автономной системы электроснабжения поселка на базе дизель-генераторных установок	50
3	АНАЛИЗ И ВЫБОР СИСТЕМЫ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ	52
3.1	Описание встроенной батареи в систему дизель-генератора	52
3.2	Определение размеров системы	53
3.3	Применение АКБ в ДЭС	58
3.4	Дизельные электростанции с переменной частотой вращения	60
3.5	Применение инверторной ДГУ и АКБ	65
Список использованных источников	68











ВВЕДЕНИЕ

      Самым большим в мире государством по площади зон децентрализованного электроснабжения является Российская Федерация. К центральным электрическим сетям не подключено около 70% территории России. По различным оценкам здесь проживает от 10 до 20 млн. человек.К таким территориям относятся Дальний Восток, Сибирь, северные территории и некоторые другие регионы. Одной из основных задач страны является надежное и качественное энергоснабжение данных районов. Энергообеспечение таких потребителей возможно с помощью малой энергетики. В России ведущую часть малой энергетики составляют дизельные электростанции, их насчитывается около 47 тыс., а установленная мощность достигает 15 млн.кВт.
      Дизельные электростанции, обладая высокой надежностью, достаточно большим моторесурсом и долговечностью, не заменимы в качестве автономных источников основного и резервного электроснабжения.Однако топлива необходимые для работы дизельной электростанции завозиться из удаленных центров водными, автомобильными транспортом, а иногда даже вертолетом, что делает его доставку дорогим. Кроме этого доставка топлива зависит от погоды, от времени года, поэтому доставка топлива не всегда возможна.
      Очевидно, что при современном уровне электрификации ее стратегической задачей является повышение надежности и энергетической эффективности малой энергетики России, без успешного решения которой
невозможно социально-экономическое развитие многих регионов РФ.
      Помочь потребителям можно совершенствуя схему электроснабжения,
тем самым сокращая недоотпуск электроэнергии потребителям и  соответственно уменьшая наносимый им материальный ущерб, но капитальные расходы на ее эксплуатацию увеличиваются[1].
      Целью диссертационной работы является анализ возможных вариантов повышения топливной эффективности автономных систем электроснабжения на базе ДГУ. 
      В первом разделе работы проведен анализ требований, предъявляемых к автономным системам электроснабжения. Проведен аналитический обзор схем построения ДЭС. Определены пути повышения эффективности дизельной электростанции (использование ИБП, инверторных ДЭС).
      Во втором разделе  выбран объект электроснабжения, рассчитаны электрические нагрузки и построены суточные графики для разных сезонов года. Произведен выбор числа и мощности электроагрегатов ДЭС, рассчитан расход топлива выбранных ДГУ. Разработана схема построения поселка с учетом выбранной ДЭС. 
      В третьемразделе произведен анализ и выбор системы накопителей энергии, определено оптимальное количество АКБ. Рассчитан расход топлива для различных вариантов. 
      В четвертом разделе произведено технико-экономическое сравнение вариантовсистемы электроснабжения, выбран наиболее оптимальный вариант.
      Пятый раздел содержит факторы, влияющие на персонал при обслуживании ДГУ. Определены чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть при работе дизельного двигателяи рассмотрены меры для предотвращения таких ситуаций.
      В заключении подводятся итоги магистерской диссертации. Формулируются основные выводы по результатам работы.
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
 АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 Требования, предъявляемые к автономным системам электроснабжения

      Система электроснабжения представляет собой совокупность источников и систем преобразования, передачи и распределения электрической энергии.В систему электроснабжения не входятпотребители (или приёмники электроэнергии).
      К системам электроснабжения предъявляются следующие основные требования:
      – безопасность обслуживания элементов СЭС;
      – надёжность системы и бесперебойность электроснабжения потребителей;
      – качество электроэнергии на вводе к потребителю;
      – унификация (модульность, стандартизация);
      – большая степень автоматизации;
      – экономичность, включает в себя такие понятия, как энергоэффективность и энергосбережение;
      – эргономичность;
      – экологичность.
      Особенностями АСЭ являются:
      – малое количество ЭП, в результате график нагрузок является резко переменный;
      – большое число однофазных ЭП, как следствие, несимметрия нагрузки.
      Конфигурация СЭС представляет собой схему расположения источников электроэнергии, входящих в СЭС,устройств распределения, передачи, преобразования электроэнергии (электростанции, ЛЭП, трансформаторные подстанции, распределительные устройства и т. д.).
      Система электроснабжения может включать в себя:
      – источники электроэнергии: ГЭС, ТЭС, ветрогенератор,солнечная батарея;
      – систему передачи электроэнергии: ВЛ, КЛ, электропроводка;
      – систему преобразования электроэнергии: трансформатор, автотрансформатор, выпрямитель, преобразователь частоты, конвертор;
      – систему распределения электроэнергии: открытое распределительное устройство, закрытое распределительное устройство;
      –релейную защиту и системуавтоматизации: защита от перенапряжения, грозозащита, защита от короткого замыкания, дуговая защита;
      – систему управления и сигнализации: система диспетчерской связи, автоматизированная система контроля и управления энергией (АСКиУЭ), автоматизированная система коммерческого учёта энергией (АСКУЭ);
      – операционную систему: технологические карты, графики нагрузки, графики регламентного технологического обслуживания;
      – систему собственных нужд: системы обогрева, освещения, вентиляции в зданиях и сооружениях, где размещены элементы СЭС;
      – систему гарантированного электропитания для самых ответственных потребителей:источник бесперебойного питания (ИБП), система автономного электроснабжения (САЭ), система резервного электроснабжения (СРЭ), мобильная система аварийного электроснабжения (МСАЭ)[2].
      
 Виды автономных систем электроснабжения

      Автономное электроснабжение – это независимое электропитание объекта, т.е когда электроэнергия не подается от централизованной сети, а вырабатывается исключительно внутренними источниками. 
      АСЭ широко применяют в промышленной индустрии, строительстве, сельском и коммунальном хозяйствах. Они работают на предприятиях, в аэропортах, морских и речных портах, в энергоблоках больниц, в фермерских хозяйствах, в системах аварийного энергоснабжения, на объектах оборонного комплекса – везде, где необходимо электричество, а сеть либо отдалена, либо работает с перебоями.
      Электроэнергия, которая необходима для питания таких объектов, должна вырабатываться бесконечно и при любых условиях, это ключ нормальной жизнедеятельности. Источник энергии должен быть предпочтительно возобновляемым и безвредным.
      Наиболее распространенными и доступными сегодня системами, которыми решается автономная электрификация, можно назвать следующие виды оборудования:
      – дизельные электростанции;
      – солнечные электростанции;
      – ветроэнергетические установки;
      – портативные гидроэлектростанции.
      Рассмотрим особенности работы, преимущества и недостатки каждой из этих систем.
      К дизельным электростанциям относятся установки, в которых электрический генератор работает от двигателя внутреннего сгорания, использующего в качестве топлива бензин или дизельное топливо. Это оборудование вполне доступно сегодня в разных категориях мощности. 
      Современная промышленность в области электротехники предлагает сегодня массу различного генераторного оборудования, которое отличается ни только ценой, но и принципом по которому происходит генерация электроэнергии. 
      Обычный электрогенератор – это устройство, которое использует углеводородное топливо в качестве основного источника энергии, которая механическим путем преобразуется в электрическую. На рисунке 1.1 представлен общий вид дизель-генератора.
      
      Рисунок 1.1 – Общий вид дизель-генератора 
      
      Топливо используется для приведения в движение двигателя, который непосредственно соединяется с альтернатором (электрогенератором переменного тока). Альтернатор преобразует механическую энергию двигателя в электрическую за счет системы постоянных магнитов и обмотки ротора.
      Качество вырабатываемой электроэнергии напрямую зависит от стабильности работы двигателя, поэтому он должен вращаться с постоянной скоростью. В этом и состоит основной недостаток конструкции такого генератора. Обычный генератор может быть очень неэффективен, в зависимости от режима работы. На рисунке 1.2 показана схема ДЭС.
      Основная проблема — это высокий расход топлива при неполной загруженности, особенно при длительной эксплуатации в этом режиме. Данный факт необходимо учитывать, потому как аренда дизельного генератора или его покупка, в конечном счете, может оказаться весьма дорогостоящим удовольствием во время эксплуатации. По этой причине необходимо подбирать генератор строго по мощности нагрузки.
      Другая проблема таких генераторов заключается в образовании сажи в двигателе при эксплуатации оборудования на неполной загруженности, что приводит к преждевременной необратимой поломке двигателя.
      
      
      Рисунок 1.2 – Схема дизель электростанции
      
      Не смотря на описанные минусы у генераторов классической схемы производства электроэнергии есть одно неоспоримое преимущество, которое оставляет далеко позади своих более технологичных собратьев. Это преимущество заключается в практически неограниченных возможностях по спектру мощностей, а также невероятно высокой надежности и долговечности при использовании на полную мощность и регулярным проведением ТО. При этом стоимость обычного генератора значительно меньше инверторного той же мощности.
      Инверторный генератор — это также генератор переменного тока (дизельный или бензиновый), но принцип выработки электроэнергии у него значительно отличен от классической схемы. Инверторный генератор не выдает электроэнергию напрямую, а накапливает ее в аккумуляторной батарее, которая встроена в конструкцию устройства.
      Принцип работы инверторного генератора следующий: сначала двигатель производит переменный ток высокой частоты и преобразует его в постоянный с использованием силовой электроники и заряжает им батарею. На следующем этапе электроэнергия из батареи преобразуется при помощи инвертора в электроэнергию переменного тока нужного напряжения и частоты (220В / 50Гц). Структурная схема инверторной ДЭСпредставленана рисунке 1.3.
      Благодаря такой схеме получения электроэнергии инверторный генераторы крайне эффективны в вопросе расхода топлива. Вся суть в том, что данному генератору нет необходимости поддерживать точно заданную скорость вращения двигателя. Поэтому при малых нагрузках и топлива расходуется гораздо меньше. Также это позволяет делать конструкцию устройства более легкой и компактной, так как можно использовать двигатель меньших размеров и мощности. Другое важное преимущество — это практически бесшумная работа устройства по сравнению с обычными генераторами.
      
      Рисунок 1.3 – Структурная схема инверторной ДЭС
      
      К недостаткам инверторных генераторов можно отнести цену, которая значительно превышает выше стоимости обычных «классических» генераторов, а также особенность конструкции, в которой используется аккумуляторная батарея, установленная без возможности замены, и имеющая ограничение емкости.
      Наличие батареи означает, что краткосрочное подключение мощных потребителей или долгосрочное подключение маломощных устройств,  может быть произведено только к генератору с батареей необходимой емкости: в противном случае аккумулятор не будет успевать заряжаться. Комфортное использование «неподходящего» генератора не возможно, так как возникнет необходимость в отключении нагрузки и ожидания, пока батарея вновь зарядится.
      Солнечные электростанции, известные нам, как солнечные батареи следует признать наиболее перспективным видом оборудования, которым достигается автономная электрификация нашего частного дома. Они представляют собой специальные экологически безопасные фотоэлектрические модули, внешняя сторона которых имеет защиту из специального текстурированного закаленного стекла, в несколько раз увеличивающего поглощение солнечных лучей.
      Самыми долговечными моделями признаются устройства с применением кремниевых монокристаллов. Их особые свойства позволяют обеспечить работу в течение тридцати лет без снижения эффективности и количества производимой энергии.
      В составе комплекта солнечной батареи устанавливается набор аккумуляторов для сохранения электрического тока и его подачи в ночное время суток, а также специальный инвертор, преобразующий ток из постоянного в переменный.Контроллер заряда при этом обеспечивает правильный режим заряда АКБ с соблюдением величин зарядных напряжений для каждой стадии и вводя температурную компенсацию напряжений.Структурная схема ФЭУ показана на рисунке 1.4.

      
      Рисунок 1.4 – Структурная схема ФЭУ
      
      Ветроэнергетические установки представляют собой генераторы, вырабатывающие электричество от вращения лопастей пропеллера, приводимого в движение потоками воздуха. В комплекте такого генератора также предусматриваются аккумуляторы для накопления электричества и инверторная установка. Смеха ветроэнергетической установки представлена на рисунке 1.5.
      Существенным недостатком следует признать то, что их установка в качестве постоянных систем автономного энергоснабжения, в отличие от солнечных батарей, невозможна в местах, где отсутствуют природные движения воздуха – ветер.
      
      Рисунок 1.5 – Структурная схема ВЭУ
      
 Использование ДГУ в автономных системах электроснабжения

      Лидерами рынка являются дизельные электростанции, имеющие широкий спектр преимуществ по сравнению с другими типами электростанций:
      – высокий КПД и, следовательно, малый удельный расход топлива;
      – быстрота пуска, полная автоматизация всех технологических процессов, возможность длительной работы без технического обслуживания;
      – малый удельный расход воды для охлаждения двигателей;
      – компактность, простота технологического процесса;
      – малая потребность в строительных объемах, быстрота строительства зданий станции и монтажа оборудования;
      – возможность блочно-модульного исполнения электростанций, сводящая к минимуму строительные работы на месте применения.
      Дизельный генератор - это комплекс из двух сложных агрегатов: дизеля и электрического генератора, а также вспомогательные устройств: рама, приборы контроля, топливный бак. Дизельный генератор преобразовывает химическую энергию топлива, сгораемого в цилиндрах дизеля в электрическую энергию тока, вырабатываемую электрогенератором. Вырабатывает энергию автономно в местах, где нет возможности подключения к центральной распределительной сети. Область применения дизельных генераторов разнообразна, благодаря различным вариациям исполнения. Так же дизельные генераторы могут быть в качестве резервных (аварийных) источников питания. Как правило, ДЭС используются в качестве основных систем электроснабжения в тех местах, где невозможно подключиться к централизованной электросети, или её возможностей недостаточно для определенного потребителя.
      Принцип работы дизельных генераторов:
      Сгорание дизтоплива образует необходимую энергию. Полученная энергия трансформируется в механическую благодаря работе кривошипно-шатунного элемента.
      Эта энергия запускает ротор генератора. В результате образуется магнитное поле, приводящее к появлению ЭДС.
      ЭДС направляет напряжение через системы стабилизации конечному пользователю.
      Автоматизация автономных установок обеспечивает их автоматический запуск по управляющему импульсу или дистанционный запуск по усмотрению оператора. Во многих случаях применяют систему посменной работы, когда один или несколько агрегатов работают, а другие в это время бездействуют, и наоборот. В этом случае весьма важное значение имеют автоматический контроль и защита агрегатов. Резервные агрегаты включаются в работу автоматически при перегрузке основных агрегатов или используются для работы при максимальных нагрузках в качестве «пиковых» (для снятия пиков нагрузки). В зависимости от назначения и условий эксплуатации применяют одну из четырех степеней автоматизации дизель-генератора.
      Первая степень автоматизации сводится к оборудованию дизель-генератора устройствами аварийно-предупредительной сигнализации и защиты. Дизель-генератор, автоматизированный таким образом, предназначен для станций, где может постоянно присутствовать обслуживающий персонал, осуществляющий запуск агрегата, уход за ним, управление вспомогательными механизмами и т.д. Должен выполнятся следующий минимум операций:
      – автоматическое регулирование частоты вращения вала дизеля, напряжения и температуры в системах охлаждения и (или) смазки;
      – местное и (или) дистанционное управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями, а также частотой вращения (нагружением) реверсированием;
      – автоматическая подзарядка АКБ, обеспечивающих пуск и (или) питание средств автоматизации (при электростартерном пуске);
      – автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита;
      – индикация значений контролируемых параметров на местном (дизельном) щитке и (или) дистанционном пульте;
      – время необслуживаемой работы 4 (8, 12) ч.
      Вторая степень автоматизации предусматривает более широкое применение автоматического и дистанционного управления дизель-генератором. Дополнительно к 1-ой степени автоматизации должны выполняться:
      – дистанционное автоматизированное и (или) автоматическое управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями, частотой вращения и реверсированием при его наличии;
      – автоматический прием нагрузки при автономной работе или выдача сигнала о готовности к приему нагрузки;
      – автоматизация совместной работы двигателей, в том числе автоматический прием нагрузки в ходе синхронизации при параллельной работе ДГА между собой или с внешней сетью;
      – автоматическое поддержание двигателя в готовности к быстрому приему нагрузки;
      – автоматическое регулирование вязкости тяжелого топлива и автоматизированное управление переходом с одного вида топлива на другой;
      – автоматизированный экстренный пуск и (или) останов;
      – исполнительная сигнализация;
      – время необслуживаемой работы 24 (36, 50) ч.
      Третья степень автоматизации предусматривает работу дизель-генераторной установки без обслуживающего персонала. В этом случае дизель-генератор включается в работу по определенной программе. Он работает в течение заданного времени без всякого наблюдения и обслуживания. Дополнительно ко 2-ой степени автоматизации должны выполняться:
      – автоматическое пополнение расходных емкостей: топлива, масла, охлаждающей жидкости и сжатого воздуха;
      – автоматизированное и (или) автоматическое управление вспомогательными агрегатами и (или) отдельными операциями обслуживания двигателя;
      – время необслуживаемой работы 150 (250) ч.
      Четвертая степень автоматизации - дополнительно к 3-ей степени должны выполняться следующие операции:
      – централизованное управление двигателем с помощью управляющих машин;
      – централизованный автоматический контроль;
      – автоматизированное и (или) автоматическое техническое диагностирование состояния двигателя в целом или его отдельных частей;
      – время необслуживаемой работы 250 (375) ч. (допускается устанавливать значение времени необслуживаемой работы 2-й и 3-й степеней)[3].
      Сегодняшний мировой рынок дизельного электрооборудования насчитывает более пяти десятков крупных производителей дизельных электростанций. Среди наиболее популярных производителей генераторов можно назвать такие фирмы, как AKSA, Cummins, Caterpillar, SDMO, FG Wilson, Iveco Motors, CTM, Onis Visa.
      При разработке новых моделей дизель-генераторных установок разные производители делают упор на определённые параметры. Так, продукцию одного производителя отличает выдающаяся надёжность, что, разумеется, влияет на её стоимость; другая компания, напротив, стремится предоставить клиенту продукт по наиболее привлекательной цене; третий участник рынка стремится оснастить свои дизельные генераторы наибольшим количеством полезных функций.
      Каждый производитель имеет свои традиции и принципы производства силового оборудования, свои сильные и слабые стороны. Зачастую модели одного класса и назначения от разных производителей могут весьма существенно различаться. При этом такие дизель-генераторы могут выглядеть практически идентичными для неспециалиста.
      В таблице 1.1 приведён сравнительный рейтинг продукции производителей дизельного силового оборудования. 
      
      
      
      
Таблица 1.1 – Рейтинг производителей промышленных дизельных электростанций
Место
Производитель
Страна
Качество сборки
Цена / качество
Сервис и гарантия
Ассор-тимент
Популяр-ность
Общий рейтинг
1
SDMO
Франция
5
4.72
5
4.5
2.7
4.10
2
F. G. Wilson
Англия
5
3.76
5
4.6
2.4
3.99
3
Caterpillar
США
5
3.4
5
3.3
3.8
3.97
4
Cummins
Англия
5
3.76
5
3.3
3.2
3.94
5
Geko
Германия
4.8
4.78
4.5
4.4
1.3
3.79
6
Elcos
Италия
5
4.7
5
4.1
1.2
3.75
7
Broadcrown
Великобритания
4
3.78
4
4.3
1.1
3.72
8
Denyo
Япония
4.8
3.84
4.5
3.2
2.6
3.65
9
Pramac
Италия
4.2
3.9
4.5
4.4
1.6
3.54
10
Gesan
Испания
4.2
3.7
4.5
4.1
1.3
3.53
11
Energo
Франция
4.2
3.86
4.5
4
1.6
3.46
12
Teksan
Турция
3.6
4.02
3.5
3.4
1.4
3.45
13
Fogo
Польша
3.4
3.9
4
3.2
1.2
3.41
14
Yanmar
Япония
4.8
3.6
4.5
3.4
1.7
3.35
15
Kubota
Япония
4.2
3.58
3
3.4
2
3.26
16
CTM
Италия
3.8
3.92
3.5
4.3
1.1
3.25
17
Inmesol
Испания
3.8
3.84
3.5
3.2
1.5
3.14
18
AKSA
Турция
3.4
4.06
4
3.9
2.1
3.02
19
Onis Visa
Италия
3.2
3.82
3.5
3.4
1.2
2.84
20
Lister Petter
Великобритания
2.6
4
2
2.4
1.2
2.81
21
АД 
Россия
2.6
5
3.5
2.4
2.2
2.80
22
MingPowers
Китай
1.8
4.2
3
2.9
1.1
2.72
23
CTG
Китай
3.4
4
4
2.2
2.5
2.68
24
PowerLink
Китай
2.4
4
3
2.3
1.5
2.44
25
Kipor
Китай
2.4
4.1
3
1.6
1.4
2.27
      
      Рейтинг составлен на основе сравнения наиболее важных параметров, которые следует учитывать при выборе ДГУ:
       «Качество сборки». Данный показатель является совокупной характеристикой, построенной с учетом качества используемых комплектующих, основных узлов и агрегатов, количества гарантийных обращений владельцев ДГУ, суммарного КПД двигателя, показателя потребления топлива и ряда других факторов. 
      «Цена/качество». Это соотношение определяет относительную усреднённую стоимость выработки 1 кВт электроэнергии по отношению к рейтингу качества продукции. 
      «Сервис и гарантия». Данный показатель определяет доступность и быстроту обращения за сервисным и техническим обслуживанием и основан на учете количества сервисных центров, доступности запасных частей и расходных материалов, качества и скорости реагирования на заявку о поломке или проведения техобслуживания, стоимости эксплуатационного сопровождения работы ДГУ и др. 
      «Ассортимент». Определяет охват производителем максимально возможного количества сфер данной ниши (класса, типа и назначения ДГУ). 
      «Популярность». Характеризует относительную оценку количества запросов в нашу компанию о покупке оборудования конкретного производителя. В таблице 1 представлено основные производители ДГУ и ДЭС упорядоченным суммарным рейтингом[4].
      Кривая нагрузки для типичного удаленного местоположения показывает изменяющийся профиль спроса. Для систем с дизельным генератором, генераторы имеют мощность, рассчитанную исходя из ожидаемого пикового спроса. В таких системах генератор работает в режиме частичной нагрузки в течение большой продолжительности времени. Одним из вариантов управления нагрузкой является объединениеаккумуляторных батарей с такими системами, для повышения общей эффективности системы.
 Накопители энергии в СЭС
      Накопители электроэнергии предназначены для частичного или полного разделения во времени процессов генерации и потребления электрической энергии. В нихэнергия аккумулируется из ЭЭС, сохраняется и возвращается, если это необходимо, обратно в систему. Обеспечение динамической устойчивости энергетической системы при различных авариях осуществляется главным образом путем автоматизации системы. При этом вместе с аварийными объектамиотключается и часть потребителей. Использованиенакопителей энергии является одним из наиболее перспективных и очень эффективных способов решения этих проблем. Накопители могут частично или полностью решать следующие задачи: 
      а) выравнивание графиков нагрузки ЭЭС; 
      б) увеличение пропускной способности межсистемных связей; 
      г) стабилизация частоты и напряжения, улучшение качества электроэнергии; 
      д) принудительное распределение мощности по сети; 
      е) улучшение статической и динамической устойчивости ЭЭС; 
      ж) повышение надежности ЭЭС.
      Основные типы НЭЭ: гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС); сверхпроводящие индуктивные накопители энергии (СПИНЭ), электрохимические (аккумуляторные батареи); емкостные накопители (конденсаторные батареи). В последние годы благодаря уникальным свойствам и успехам в области сверхпроводимости наибольшее внимание уделяется СПИНЭ, являющимся достаточно перспективным типом НЭЭ, пригодным для комплексного использования в ЭЭС.
      Накопители электроэнергии соединяются с энергосистемой посредством управляемого вентильного преобразователя (ВП), который необходим не только для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока и обратно с возможно большим КПД, но и для управления процессами заряда и разряда НЭЭ, который не имеет средств управления. Входящие в состав ВП трансформаторы обеспечивают согласование накопителя с сетью переменного тока по току и напряжению. По отношению к энергосистеме НЭЭ вместе с ВП должны рассматриваться как единый объект, характеристики которого определяются параметрами как собственно накопителя, так и преобразователя.
      Накопители электрической энергии являются важнейшим элементом хранения и накопления энергии. Если повысить качество и надежность электрических накопителей, то возможно:
      – уменьшение энергетических и экономических потерь;
      – обеспечение повышения надежности электросети;
      – отсрочка расширения мощности сети;
      – обеспечение бесперебойного питания особо важных объектов, собственных нужд электростанций и подстанций;
      – сглаживание колебаний мощности, стабилизации работы электрических систем;
      – уменьшение размеров источников питания с длительным сроком работы без перезарядки;
      сохранение природного топлива в связи с меньшими энергозатратами;
      – улучшение экологической обстановки благодаря использованию накопителей энергии.
      Типы, размеры и возможности накопителей могут быть самыми разными — от мельчайших электрических конденсаторов и механических пружин весом в доли грамма, накопляющих минимум энергии на небольшое время, до огромных резервуаров, способных изменять географию и климат целых регионов и обеспечить их энергией в течение многих месяцев. Накопители также отличаются  скоростью  накопления и отдачи («зарядки» и «разрядки»), удельной плотностью накопленной энергии, различным временем хранения и прочими параметрами, включая надёжность и стоимость изготовления и обслуживания. Правильный выбор накопителя акцентирует внимание напреимуществах генератора даровой энергии и способен скрыть многие его недостатки, ошибка же в выборе может сделать работу даже самого лучшего такого источника практически невозможной...
      Методов классификации накопителей может быть множество. Однако наиболее удобным с практической точки зрения является классификация по способу накопления и отдачи, а также видом энергии, накапливаемой  в накопитель и отдаваемой оттуда.
      Суть накопления потенциальной энергиипроста.Когда груз поднимается,энергия сохраняется, а когда опускается, она выполняет полезную работу. Конструктивные особенности зависят от типа груза. Это может быть твердый, жидкий или сыпучийматериал. Конструкции устройств такого типа чрезвычайно просты, что обеспечивает высокую надежность и длительный срок эксплуатации. Время хранения накопленной энергии зависит от долговечности материалов и может достигать тысячелетий. Но, такие устройства имеют низкую удельную энергоемкость.
      При механическом хранении кинетической энергии энергия сохраняется в движении тела. Обычно это колебательное или поступательное движение.
       Кинетическая энергия в колебательных системах сосредоточена в возвратно-поступательном движении тела. Энергия поставляется и потребляется по частям, в ритм с движением тела. Механизм достаточно сложный и неустойчив в настройке. Количество накапливаемой энергии обычно невелико и подходит только для работы самого устройства. 
      В накопителях, использующих энергию гироскопа,запас кинетической энергии сосредоточен во вращающемся маховике. Удельная энергия маховика значительно превышает энергию аналогичного статического груза. За короткое время можно получить или отдать значительную мощность. Время хранения энергии недлительно, и для большинства конструкций оно ограничено несколькими часами. Энергия устройства напрямую зависит от скорости его вращения. Поэтому во время накопления и высвобождения энергии изменяется скорость вращения маховика. А для нагрузки, как правило, требуется постоянная, скорость вращения. 
      Более перспективными устройствами являются супермаховики. Они изготавлены из стальной ленты, синтетического волокна или проволоки. Конструкция может быть плотной или иметь пустое пространство. При наличии свободного места витки ленты перемещаются к краю вращения, момент инерции маховика изменяется, часть энергии запасается в  деформированной пружине. В таких устройствах скорость вращения более стабильна, чем в твердых конструкциях, а их энергоемкость намного выше. Кроме того, они более безопасны.
      Механические устройства хранения, использующие упругиесилы, могут хранитьогромную удельную энергию. Большие маховики с очень высокими скоростями вращения имеют более высокую энергоемкость, но они очень уязвимы от внешних факторов и имеют короткое время накопления энергии. 
      Механические накопители, использующие энергию пружин,способны обеспечить наибольшую механическую мощность из всех классов устройств аккумулирования энергии. Она ограничена лишь пределом прочности пружины. 
      Функции пружины могут выполнять любые упругие элементы. Резиновые жгуты, например, в десятки раз превосходят стальные изделия по запасаемой энергии на единицу массы. 
      В механических накопителях, использующих энергию сжатых газов,аккумулирование энергии происходит за счет сжатия газа. Если есть  избыток энергии, газ компрессором закачивается под давлением в баллон. При необходимости сжатый газ можно использовать для вращения турбины или электрогенератора. При небольших емкостях вместо турбины разумнее использовать поршневой мотор.
      Накопление за счет теплоемкости один из самых старых способов. Он  основан на принципе накопления тепловой энергии, когда  вещество нагревается и тепло выделяется при его охлаждении. Таким накопителем  может быть кусок любого твердого вещества либо закрытая емкость с жидким теплоносителем. Хранение тепловой энергии имеет очень большой срок службы, но время хранения не превышает нескольких дней. 
      Накопители химической энергии делятся на «топливные» и «безтопливные» типы накопителей. Они требуют специальных технологий и зачастую громоздкого высокотехнологичного оборудования. Используемые процессы позволяют получать энергию в разных видах. Термохимические реакции могут протекать как при низких, так и при высоких температурах. 
      Накопление энергии за счет производства топлива включает в себя два полностью независимых этапа: накопление энергии и ее использование. Традиционное топливо, как правило, имеет большую удельнуюэнергоемкостью, возможностьдлительного хранения, удобство использования. 
      В без топливном химическом накопление энергии энергия накапливается за счет преобразования одних химических веществ в другие. 
      Электрическая энергия - это самая удобная ее форма в современном мире. От почему электрические накопители стали широко распространенными и наиболее развитыми. Накопителями электрической энергии являются  конденсаторы, ионисторы, аккумуляторы.
      Конденсаторы являются наиболее массовымтипом накопителей. Они способны работать при температурах от -50 до +150 градусов. Число циклов накопления-отдачи энергии – десятки миллиардов в секунду. При параллельном подключении нескольких конденсаторов, можно получить емкость требуемой величины. 
      Конденсаторы делятся на два класса – полярные и неполярные. Срок службы полярных (электролитических) меньше, чем неполярных. Они больше зависят от внешних условий, но в то же время имеют большую удельную емкость. 
      Как накопители энергии конденсаторы - не очень удачные приборы. Они имеют малую емкость и незначительную удельную плотность запасаемой энергии, а время ее хранения исчисляется секундами, минутами, редко часами. Конденсаторы нашли применение в основном в электронике и силовой электротехнике.
      Ионисторы занимают промежуточное положение между полярными конденсаторами и аккумуляторами. Они имеют боьшое количество этапов заряда-разряда. Время хранения энергии составляет нескольких недель. Ионисторы очень чувствительны к температуре. 
      Силовые аккумуляторы  используются, если необходимонакопить много энергии. Лучше всего для этой цели подходят свинцово-кислотные приборы. Существует много специализированных моделей, они имеют хорошее качество комплектующих изделийи высокую надежность аккумуляторной батареи. 

      Рисунок 6 – Общая схема АКБ

      Электрохимические батареиделятся на тяг.......................