Розробка електрохімічного накопичувача електричної енергії для роботи в промислових електричних мережах

Abstract

Обґрунтовано доцільність розробки для сучасних промислових електричних мереж системи накопичення енергії, що передбачає застосування електрохімічних накопичувачів. Переваги такої системи накопичення полягають в можливості їх виготовлення виробниками, розташованими на території України, що також забезпечать конкуренцію світовим виробникам продукції з накопичувачів, забезпечить важелі для розвитку вітчизняної економіки, а також дозволить зменшити вартість впровадження таких систем накопичення енергії в електричні мережі. Представлені результати розробки електрохімічного накопичувача енергії для живлення споживачів промислових електричних мереж, які застосовуються для підприємств і виконуються із застосуванням центральних понижуючих підстанцій та декількох цехових трансформаторних підстанцій. Виконаний аналіз вимог щодо живлення споживачів промислового підприємства дозволив сформулювати основні технічні характеристики накопичувача електричної енергії для забезпечення надійної роботи підприємства в разі порушення централізованого електропостачання. Обґрунтовано тип та основні складові накопичувача, проведений розрахунок основних параметрів накопичувача енергії, а також визначені його габарити. Виконаний аналіз показників функціонування досліджуваної електричної мережі промислового підприємства в характерних сталих режимах роботи при використанні розробленого електрохімічного накопичувача електричної енергії. Доведено, що застосування розробленого накопичувача електричної енергії дозволить підвищити надійність живлення споживачів, забезпечуючи постачання електричної енергії для технологічного процесу підприємства протягом робочої зміни, що є дуже важливим заходом при можливості порушення електропостачання в умовах воєнного стану та надзвичайних ситуацій. Перспективним є також використання запропонованого накопичувача електричної енергії у поєднанні з джерелами розподіленої генерації, які досить поширюються для досліджуваних промислових електричних мереж.

The article substantiates the expediency of developing an energy storage system for modern industrial electrical networks, which involves the use of electrochemical storage systems. The advantages of such a storage system are the possibility of their production by manufacturers located in Ukraine, which will also provide competition to global manufacturers of storage products, provide levers for the development of the domestic economy, and reduce the cost of introducing such energy storage systems into electrical networks. The article presents the results of the development of an electrochemical energy storage device for power supply to consumers of industrial electrical networks, which are used for enterprises and are carried out using central step-down substations and several workshop transformer substations. The analysis of the requirements for power supply to consumers of an industrial enterprise allowed to formulate the main technical characteristics of the energy storage system to ensure reliable operation of the enterprise in case of disruption of the centralised power supply. The type and main components of the storage system are substantiated, the main parameters of the energy storage system are calculated, and its dimensions are determined. An analysis of the functioning of the studied electrical network of an industrial enterprise in typical steady-state operation modes using the developed electrochemical energy storage system is carried out. It is proved that the application of the developed electric energy storage system will increase the reliability of power supply to consumers, ensuring the supply of electric energy for the technological process of the enterprise during the work shift, which is a very important measure in the conditions of power supply disruption under martial law and emergency situations. It is also promising to use the proposed electric energy storage system in combination with distributed generation sources, which are quite common for the industrial electrical networks under investigation.