Роль накопителей электрической и тепловой энергии в системах энергоснабжения

Екатерина Евгеньевна Бойко; Феликс Леонидович Бык; Павел Владимирович Илюшин; Людмила Сергеевна Мышкина

Роль накопителей электрической и тепловой энергии в системах энергоснабжения

Екатерина Евгеньевна Бойко, Феликс Леонидович Бык, Павел Владимирович Илюшин, Людмила Сергеевна Мышкина

Аннотация

Рассмотрена роль накопителей электрической и тепловой энергии в повышении эффективности функционирования когенерационных установок (КГУ) малой мощности, которые являются основными источниками электрической и тепловой энергии в системах энергоснабжения территорий с высокой долей коммунальной нагрузки. Применение накопителей позволяет создать эффективную коммунальную энергетическую инфраструктуру в сфере жилищно-коммунального хозяйства, а также благоприятные условия для социально-экономического развития территорий. Это становится возможным за счёт повышения коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) и коэффициента полезного использования топлива (КПИТ) КГУ. Величина эффектов зависит от состава потребителей электрической и тепловой энергии, суточных графиков их нагрузки и структуры системы энергоснабжения. Это в свою очередь влияет на выбор типов накопителей, их количества, мощности и мест размещения в системе энергоснабжения. Предложено реализовать пилотные проекты по внедрению накопителей электрической и тепловой энергии в системах энергоснабжения территорий на базе КГУ для оценки фактических эффектов, анализа полученного опыта и его последующего тиражирования.

Ключевые слова

система энергоснабжения, накопитель электрической энергии, накопитель тепловой энергии, когенерационная установка, коммунальная энергетическая инфраструктура.

Полный текст:

PDF

Литература

Воропай, Н.И. Направления и проблемы трансформации электроэнергетических систем [Текст] / Н.И. Воропай // Электричество. – 2020. – № 7. – С. 12 -- 21.

Сендеров, С. Энергетическая безопасность сегодня и основные методики ее обеспечения [Текст] / С. Сендеров, В. Рабчук // Энергетическая политика. – 2022. – № 11 (177). – С. 56 -- 69.

Ольховский, Г.Г. Электроэнергетика России нуждается в новом государственном плане её развития на долгосрочную перспективу [Текст] / Г.Г. Ольховский, В.Э. Воротницкий, А.Ф. Бондаренко // Электрические станции. – 2020. – № 12. – С. 10 -- 19.

Филиппов, С.П. Перспективы применения АСММ в электроэнергетике [Текст] / С.П. Филиппов, Ф.В. Веселов, Т.Г. Панкрушина // Атомная энергия. – 2023. – Т. 134, № 1 -- 2. – С. 11 -- 18.

Илюшин, П.В. Анализ международного опыта формирования условий для эффективного применения систем накопления электроэнергии в управлении режимами [Текст] / П.В. Илюшин, П.К. Березовский // Энергетик. – 2019. – № 11. – С. 3 -- 8.

Маркова, В.М. Децентрализация энергетики: интеграции и инновации [Текст] / В.М. Маркова, В.Н. Чурашев // ЭКО. – 2020. – № 4. – С. 8 – 27.

Byk, F. Integration of local intellectual power systems: conditions and effects [Text] / F. Byk, L. Myshkina // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM-2023). -- IEEE, 2023. – P. 34 -- 38.

Ольховский, Г.Г. Парогазовые установки для отечественных ТЭС [Текст] / Г.Г. Ольховский // Электрические станции. – 2020. – № 1. – С. 21 -- 28.

Бойко, Е.Е. Эффективность теплоснабжения муниципальных образований [Текст] / Е.Е. Бойко, Ф.Л. Бык, П.В. Илюшин, Л.С. Мышкина // Известия РАН. Энергетика. – 2023. – № 4. – С. 66 -- 78.

Илюшин, П.В. О свойствах энергоустановок с газопоршневыми двигателями [Текст] / П.В. Илюшин // Электрические станции. – 2009. – № 11. – С. 42 -- 46.

Термины МЧС России [Электронный ресурс] // Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийного бедствия. – (https://mchs.gov.ru/ministerstvo/o-ministerstve/terminy-mchs-rossii/term/486).

Илюшин, П.В. Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в единой энергетической системе России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению [Текст] / П.В. Илюшин // Вестник МЭИ. – 2022. – № 4. – С. 98 -- 107.

Бойко, Е.Е. Способы повышения эффективности территориальных систем энергоснабжения [Текст] / Е.Е. Бойко, Ф.Л. Бык, П.В. Илюшин, Л.С. Мышкина // Известия вузов. Электромеханика. – 2022. – Т. 65, № 4. – С. 108 -- 117.

Системы накопления и хранения энергии (ESS) [Электронный ресурс] // Neftegaz.ru. – (https://neftegaz.ru/tech-library/energeticheskoe-oborudovanie/736503-sistemy-nakopleniya-khraneniya-energii-ess/).

Energy storage for electricity generation [Electronic resource] // U.S. Energy Information Administration. Electricity explained. -- (https://www.eia.gov/energyexplained/electricity/energy-storage-for-electricity-generation.php).

Electricity storage and renewables: coasts and markets to 2030 [Electronic resource] // IRENA. – (https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_ Electricity_Storage_Costs_2017.pdf).

Примеры реализованных проектов [Электронный ресурс] // ООО «Инэнерджи». – (https://inenergy.ru/projects/#rec530853110).

Специалисты «Россети Центр Смоленскэнерго» установили первую в области систему накопления электроэнергии [Электронный ресурс] // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2021. – 1 марта. -- (https://eepir.ru/new/specialisty-rosseti-centr-smolenskenergo-ustanovili-pervuyu-v-oblasti-sistemu-nakopleniya-elektroenergii/).

СНЭЭ. Районные электрические сети [Электронный ресурс] // РЭНЕРА. – (https://renera.ru/projects/16-sistem-dlya-pao-rosseti-tsentr/).

Hayatina, I. Review on the Life Cycle Assessment of Thermal Energy Storage Used in Building Applications [Text] / I. Hayatina, A. Auckaili, M. Farid // Energies. – 2023. – Vol. 16, No. 3. – 1170.

Li, Z. Applications and technological challenges for heat recovery, storage and utilisation with latent thermal energy storage [Text] / / Z. Li [et al.] // Applied Energy. – 2021. – Vol. 283. – 116277.

Podara, C.V. Towards phase change materials for thermal energy storage: classification, improvements and applications in the building sector [Text] / / C.V. Podara, I.A. Kartsonakis, C.A. Charitidis // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, No. 4. – 1490.

Zbair, M. Survey summary on salts hydrates and composites used in thermochemical sorption heat storage: a review [Text] / M. Zbair, S. Bennici // Energies. – 2021. – Vol. 14, No. 11. – P. 3105.

Guelpa, E. Thermal energy storage in district heating and cooling systems: A review [Text] / E. Guelpa, V. Verda // Applied Energy. – 2019. – Vol. 252. – 113474.

Danehkar, S. A comprehensive overview on water-based energy storage systems for solar applications [Text] / S. Danehkar, H. Yousefi // Energy Reports. – 2022. – Vol. 8. – P. 8777 -- 8797.

Akhmetov, B. Thermal energy storage systems–review [Text] / B. Akhmetov [et al.] // Bulg. Chem. Commun. – 2016. – Vol. 48. – P. 31 -- 40.

Lizana, J. Advances in thermal energy storage materials and their applications towards zero energy buildings: A critical review [Text] / J. Lizana [et al.] // Applied Energy. – 2017. – Vol. 203. – P. 219 -- 239.

Khan, M.I. Progress in research and technological advancements of thermal energy storage systems for concentrated solar power [Text] / M.I. Khan, F. Asfand, S.G. Al-Ghamdi // Journal of Energy Storage. – 2022. – Vol. 55. – 105860.

Dahash, A. Advances in seasonal thermal energy storage for solar district heating applications: A critical review on large-scale hot-water tank and pit thermal energy storage systems [Text] / / A. Dahash [et al.] // Applied Energy. – 2019. – Vol. 239. – P. 296 -- 315.

Skarphagen, H. Design considerations for borehole thermal energy storage (BTES): A review with emphasis on convective heat transfer [Text] / H. Skarphagen [et al.] // Geofluids. – 2019. – Vol. 2019, Is. 2. – P. 1 – 26.

Xiang, Y. A comprehensive review on pit thermal energy storage: Technical elements, numerical approaches and recent applications [Text] / Y. Xiang [et al.] // Journal of Energy Storage. – 2022. – Vol. 55. – 105716.

Pan, X. Long-term thermal performance analysis of a large-scale water pit thermal energy storage [Text] / / X. Pan [et al.] // Journal of Energy Storage. – 2022. – Vol. 52. – 105001.

Mahon, H. A review of thermal energy storage technologies for seasonal loops /[Текст] / H. Mahon [et al.] // Energy. – 2022. – Vol. 239. – P. 122207.

Schmidt, T. Design aspects for large-scale pit and aquifer thermal energy storage for district heating and cooling [Text] / T. Schmidt [et al.] // Energy Procedia. – 2018. – Vol. 149. – P. 585 -- 594.

Alva, G. An overview of thermal energy storage systems [Текст] / G. Alva, Y. Lin, G. Fang // Energy. – 2018. – Vol. 144. – P. 341 -- 378.

Yang, Z. Comparative study of the influences of different water tank shapes on thermal energy storage capacity and thermal stratification [Text] / Z. Yang [et al.] // Renewable Energy. – 2016. – Vol. 85. – P. 31 -- 44.

Talarek, K. Challenges for District Heating in Poland [Text] / K. Talarek, A.Knitter-Piątkowska, T. Garbowski. // Discover Energy. – 2023. – Vol. 3, Is. 5.

Alva, G. An overview of thermal energy storage systems [Text] / G. Alva, Y. Lin, G. Fang // Energy. – 2018. – Vol. 144. – P. 341 -- 378.

Chen, L. Experimental investigation of a novel multi-tank thermal energy storage system for solar-powered air conditioning [Text] / L. Chen, S. Jin, G. Bu // Applied Thermal Engineering. – 2017. – Vol. 123. – P. 953 -- 962.