Источник пиковой мощности и ИБП на базе накопителя кинетической энергии НКЭ-3Г

Проект направлен на разработку накопителя кинетической энергии НКЭ-3Г большой мощности для использования в локальных и автономных энергосетях с целью обеспечения пиковой мощности, создания равномерных режимов работы генерирующего энергооборудования и работы в функции источника бесперебойного питания ответственных категорий энергопотребителей. Полностью автоматический агрегат позволяет: автономно работать в сетях потребителей на низкой стороне, встраиваться в существующие системы автоматизированного управления энергосистем, выполнять функции управляемой нагрузки и пикового генератора, запасать невостребованную электроэнергию или энергию рекуперации, обеспечивать равномерность загрузки генерирующего оборудования, работать в трёхфазных сетях и сетях постоянного тока, оптимизировать подбор мощностного ряда автономного генерирующего оборудования, экономить топливо и моторесурс при работе автономных энергоисточников, обеспечивать бесперебойное энергоснабжение ответственных категорий энергопотребителей. В конструкции накопителя энергии НКЭ-3Г применены как уникальные технические разработки компании, так и практически полностью отечественного производства узлы, системы и модули (силовая электроника, системы управления, датчики и т.п.).

Рейтинг проекта +1

Команда

+ Вступить в команду
Показать еще

Обсуждения

В чем нуждается проект

Проект нуждается в финансировании изготовления опытного образца накопителя кинетической энергии НКЭ-3Г и содействии в поиске объекта для проведения полевых испытаний (автономная энергосистема и ответственный (1 или особая группы) энергопотребитель)

Комментарии

Михаил Коваль

Скажите, а такие накопители они эффективны только на мощности от 200 квт? А порядка 10-30 квт не имеет смысл создавать?

Александр Кацай

Михаил, добрый день. Спасибо за интерес к нашему проекту. У нас имеются запросы на источники бесперебойного питания на базе маховичного накопителя НКЭ-3Г на мощности и в диапазоне 20-40 кВт для автономной энергосистемы. Этим потребителям после анализа их ситуации с энергоснабжением ответственного оборудования такая схема признана эффективной.
Для определения эффективности маховичного накопителя в различных функциях необходимо проанализировать конкретную сеть, в которой есть проблемы и куда хотите рассмотреть его установку. Можете прислать более подробные данные?
С уважением,
А.Кацай

Ответить 0 25 апреля 2017 в 13:29
Михаил Коваль

Здравствуйте Александр. Наша компания разрабатывает интеллектуальные инверторы типа микрогрид. Поэтому нас заинтересовал ваш проект как источник первичной энергии для последующей отдачи в сеть. Вопрос как раз касался мощности 20 квт, так как это следующий этап нашей разработки, на который мы подали заявку. Вы указали, что силовая электроника заряда-разряда уже реализована в вашем проекте. Тем не менее, возможно, на границе малых мощностей ( как раз около 20 квт) мы могли бы внести свою лепту. Скажите, а такой накопитель , именно для мощности 20-40 квт, он дешевле аналога на аккумуляторах? Или какие у него другие преимущества по сравнению с ними или конденсаторами?

Александр Кацай

Михаил, добрый день. Спасибо за вопрос.
С большим трудом можно накопители на аккумуляторах и на маховиках назвать аналогами, т.к. они предназначены для совершенно различных задач и в своём штатном функционировании практически не пересекаются по свойствам. Например, для сравнения дам следующую таблицу:
Параметр Накопитель с АКБ Накопитель маховичный
Энергоёмкость, кВт*час Можно набрать сотни Один агрегат от 1 до 50
Время зарядки, мин 480 10
Мощность, кВт до 300 (?) До 1000
Глубина разряда, % не более 20 До 100
Срок службы, циклов <500 >1 500 000
Климат-контроль Жёсткий, 23 С не нужен -30+50 С
И т.д.
Т.е. обычные аккумуляторы предназначены для работы в качестве ИБП, т.е. вся их жизнь проходит в режиме ожидания. Маховичные накопители предназначены для работы в резко переменном графике - чем чаще работа, тем выгоднее его применять.
По стоимости для определённых мощностей тоже без привязки к решению конкретных задач сказать трудно. Нужно детализировать потенциальное применение. Например, описать сеть, в которой планируется поставить, её режимы, частоту просадок/пиков, глубину и т.п. Исходя из первичных данных можно оценить стоимость решения и эксплуатационные затраты на всём сроке службы и по ним сравнить выгодность маховичного или аккумуляторного вариантов.
Вопрос по вашим инверторам: они могут работать на автономного потребителя или им обязательно нужна трёхфазная сеть, к которой они должны синхронизироваться?

Ответить 0 11 мая 2017 в 15:47
Михаил Коваль

Спасибо за ответ. Наши инверторы не обязательно работают на сеть или с сетью. Это как опция. Они могут сами генерировать синусоидальное напряжение с заданной частотой. Александр , а такой вопрос по накопителям: как они выдерживают перегрузки по заряду? Можно ли их использовать в случае переизбытка мощности/напряжения как буферный накопитель? Причем многократного переизбытка. И если будет такой переизбыток, что с ними будет?

Ответить 0 11 мая 2017 в 16:37
Александр Кацай

Можете прислать описание Вашего инвертора? Интересует работа в автономном режиме (без сети).
По поводу перегрузки накопителей. Ответ очень простой - её никогда не будет, т.к. "заполненность" энергоёмкости контролируется. В сетях с резкопеременным графиком (пик-просадка) запасённая энергия сбрасывается в сеть при просадке мощности сети, а на пике - забирает его, т.е. заряжается. Таким образом НКЭ служит стабилизатором сети.

Ответить 0 11 мая 2017 в 16:43
Михаил Коваль

Пока у нас готов только на 1 квт инвертор. Он проходит испытания. Там мы используем оригинальный ( подали заявку на патент) алгоритм смены потоков энергии, который позволяет упростить конструкцию. Более подробно можем скинуть техническую составляющую проекта. Что касается перегрузки мощности, я имел в виду, что допустим в АКБ нельзя дать зарядный ток больше определенной величины. А что с накопителем? Допустим есть пиковая мощность в разы превышающая регулярную. В случае с АКБ я должен куда-то ее расходовать - балластные резисторы ставить или еще что-то придумывать - просто тратить ее впустую. А в случае с накопителем, я могу весь этот избыток вбухать в него?

Александр Кацай

Михаил, добрый день. Как идут дела у вашего проекта инвертора? Есть ли уже более мощный образец?

Ответить 0 19 июня 2018 в 17:26
Михаил Коваль

Здравствуйте, Александр. Извините за задержку ответа. Инвертор не продвинулся. Мощного образца нет. Самофинансирования хватило на запуск в производство и продажу контроллеров заряда Гелиос для солнечных панелей. Вроде контроллеры пошли, с осени возобновим работу над инвертором. С грантами пока неудачно, поэтому пока так. Спасибо за интерес к нам.

Ответить +1 4 июля 2018 в 11:40
Александр Кацай

Понял. Контроллер заряда - тоже хорошо. Молодцы.
В фонд Бортника тоже обращались за грантами?
Подумайте над направлением ИБП. Также перспективный сегмент.

Ответить 0 4 июля 2018 в 12:28
Mikhail Pavlichenko

Добрый день, Михаил! Есть потребность в такой штуковине - инвертор переменной мощности и напряжения. Модуль управления - единый, силовой блок - разные.

Ответить +1 4 июля 2018 в 13:50
Михаил Коваль

Здравствуйте Михаил. Да примерно такое мы и разработали. Но у нас ограничение по мощности - максимальная мощность у работающего прототипа 1.5 квт. однофазный.

Ответить +1 4 июля 2018 в 13:56
Ответить +1 4 июля 2018 в 14:01
Михаил Коваль

Тиристоры это другая технология. Вся современная инверторная техника работает на быстродействующих транзисторах. Поднять мощность не вызывает проблем, мы как раз и выходили на конкурс с проектом 15 квт. Просто нужны дополнительные средства на разработку.

Ответить +1 4 июля 2018 в 14:12
Mikhail Pavlichenko

15 кВт - многовато. В электронной технике я сильно отстал с 90-х годов. Суть такая - нужен универсальный инвертор, который можно было бы несложно переделать на вход 12/24/48/96/110 DC c выходом на сеть и учетом энергии.

Ответить +1 4 июля 2018 в 14:44
Михаил Коваль

Михаил, это уже не относится к проектам Гридолоджи. Пожалуйста напишите на наш адрес invercom@bk.ru
Тем более мы в чужой ветке.

Ответить 0 4 июля 2018 в 14:58
Александр Кацай

Допустимый избыток тока определяется паспортными данными использованной в конструкции маховичного накопителя электромашины (мотора). У нас - асинхронная машина. Диапазон мощностей АД, которые можно установить на накопитель 5,5 - 250 кВт. Все асинхронники допускают кратковременные перегрузы. При этом мы помним, что ни в одной из областей техники чудес не бывает.
Скиньте подробную информацию, пожалуйста.

Ответить 0 11 мая 2017 в 17:01
Mikhail Pavlichenko

С удовольствием возьму на испытания накопитель.

Ответить +1 3 июля 2018 в 18:44
Александр Кацай

Михаил, добрый день. Благодарим за интерес к нашей разработке. Можете, для начала, вкратце описать параметры вашей сети, какое оборудование работает, какие имеются проблемы с электропитаниеи? Краткая информация о нашем агрегате имеется в презентации на страничке проекта.

Ответить +1 3 июля 2018 в 19:06
Mikhail Pavlichenko

Я знаю про Ваш проект. Нас интересует компактный накопитель, емкостью до 1 кВт*ч, массой не более 100 кг. Назначение - покрытие пусковых токов в системе солнечного электроснабжения и экономия ресурса химических аккумуляторов.

Ответить +1 3 июля 2018 в 19:32
Александр Кацай

Судя по этим требованиям у вас мобильный объект с солнечными панелями и аккумуляторами. И вам нужен пиковый бортовой накопитель для страгивания. Я правильно понял вашу задачу?

Ответить 0 3 июля 2018 в 21:36
Mikhail Pavlichenko

Нет. Объект стационарный. Электроснабжение садового домика. На основе опыта эксплуатации, не первый сезон, не понаслышке знаем проблемы химических аккумуляторов. В ряде случаев нужен именно кинетический накопитель. Мы сейчас сами потихоньку делаем компактный накопитель, кинетический, с конкретными свойствами. В какой-то мере конкуренты, но мы - в нише маломощных накопителей.

Ответить 0 3 июля 2018 в 21:43
Александр Кацай

Понятно. Тогда требования к массе агрегата излишни. Так же как потребность в пусковых токах на даче. И энергоёмкость для дачного пикового накопителя в 1 квтчас избыточна.
Мы не конкуренты. У нас агрегат мощностью выходной 100 кВт. Не для дачи предназначен.
Что у вас уже получилось?

Ответить 0 3 июля 2018 в 21:51
Mikhail Pavlichenko

Кроме пусковых токов есть нюансы зарядки химических аккумуляторов, мог бы помочь кинетический накопитель. А по массе - просто разные рынки. По накопителю - 4-й прототип.

Ответить +1 3 июля 2018 в 21:56
Александр Кацай

Маховичный накопитель в зарядке обычных аккумуляторов практически ничем помочь не сможет. Для него желательный режим - пиковая или ударная нагрузка, которых нет при зарядке аккумуляторов.
Масса маховичного накопителя сильно зависит от двух составляющих - от параметров маховика и электродвигателя. Какие у вас скорости вращения, мощность электромашины, выходные токи и напряжение?
Какие параметры у 4-го прототипа?

Ответить +1 3 июля 2018 в 22:36
Mikhail Pavlichenko

Есть нюансы. Стартерные кислотные аккумуляторы хорошо держат пусковые токи, но плохо - слабые. Гелевые - наоборот. Панцирные вроде и так и так, но дороги. Присутствие маховика в системе может снять эти противоречия. Прототипы в прототипировании, параметры сказать не могу.

Ответить 0 3 июля 2018 в 23:18
Александр Кацай

Ось вращения вертикальная или горизонтальная? Скорость какая? Это не секрет.

Ответить 0 4 июля 2018 в 08:00
Mikhail Pavlichenko

Про зарядку - это Вы зря. Иногда зимой приходится подзаряжать систему генератором. Так вот, оказалось, что аккумуляторы берут ровно столько, сколько хотят, и создается ситуация, что генератор на 2-3 кВт тарахтит, а зарядка идет - 5 А. на 12 В. Ось выбрана вертикальная.

Ответить 0 4 июля 2018 в 08:20
Александр Кацай

Вы не учитываете время зарядки аккумулятора и собственные потери на маховике (как при хранении, так и при работе). Заряжать в плавном режиме маломощный вторичный источник питания от другого, но пикового ("ударного") вторичного источника питания - овчинка не стоит выделки. Если бы вы планировали использовать их совместно для питания потребляющего оборудования (работающего в нескольких режимах), тогда другое дело. Здесь они взаимодополнительны по своим характеристикам.

Mikhail Pavlichenko

Учитывается все. что нужно. Совместная работа более интересна. Про потери в маховике я в курсе, Гулиа писал. Овчинка состоит в том, чтобы использовать бензогенератор на номинальной мощности для зарядки маховика, а потом маховик заряжает аккумуляторы.

Ответить +1 4 июля 2018 в 13:53
Александр Кацай

Шило на мыло. Посчитайте, какое время будет отдавать аккумулятору энергоёмкостью 10 кВт*час на требуемой ему мощности маховичный накопитель ёмкостью 1 кВт*час. При этом учтите потери (не менее 20-30% с учётом длительности этого разряда). Т.е. я хочу сказать, что за время зарядки аккумуляторов от маховичного накопителя придётся более 10 раз (не менее 13-ти) запускать бензогенератор и потом его отключать. При этом время зарядки маховика от бензогенератора мощностью 2-3 кВт составит 30-20 мин (с + до 10-20 процентов). Т.е. Вся процедура зарядки аккумулятора у вас займёт время (в часах) Т> Т акк + Тмах = 8 + 13*0,5 = 14,5 часов. Если торопиться некуда и не влом запускать ДГУ, то пойдёт. Можно, конечно, придумать систему автоматического запуска ДГУ. Но при этом снижение его ресурса по высокой частоте запусков никто не отменит и время зарядки по такой схеме никак не уменьшить.

Ответить 0 6 июля 2018 в 00:35
Александр Кацай

Когда я говорил про совместную работу, то имел в виду не перелив энергии из одного типа накопителя в другой, а совместную работу двух разных типов накопителей на внешнюю нагрузку. Например, если нагрузка - мощный двигатель, то эти два типа накопителей работать должны следующим образом. При пуске двигателя максимальные пусковые токи компенсируются маховиком, поскольку для аккумуляторов пиковые режимы вредны. А когда пуск двигателя прошёл и его рабочие токи стали номинальными, то нагрузку перенимает аккумулятор, которому комфортно работать на постоянной нагрузке. Это и есть совместная работа двух типов накопителей, один из которых предназначен для пиковых нагрузок, а другой - для постоянных.

Ответить +1 6 июля 2018 в 00:39
Александр Кацай

Михаил, у меня к Вам просьба организационного характера. Можем ли мы продолжить обсуждение в разделе "Комментарии" нашего текущего проекта этого года по ссылке https://gridology.ru/projects/1270 ?
Просто этот вариант проекта прошлогодний.

Ответить 0 6 июля 2018 в 00:45

Добавление комментария