1598005413-fed7095c5cc635c55b82ef4e37ea2648 (811209), страница 43
Текст из файла (страница 43)
лей. Активная смесь положительных электродов кроме сульфида железа содержит добавки угля, железа, сульфида меди и лития .и электролита. В качестве примера можно привести следующий состав активной массы (в массовых долях, %); ГеБз - 60, Ь!ЗЯ -2,2, ЫС! — КС! - 29,3, Ге — 1,5, уголь — 7. Активная масса находится в каркасе из графита, вольфрама или других материалов. Аккумуляторы. Токообраэующие реакции в аккумуляторах могут быть записаны в виде Разряд 2ЫА1 + ГеЯ яз Ь!ЗЯ + Ге + 2А1, Заряд (4А8) Разряд 4ЫА! + ГеЯЗ 2Ь!3Я + Ге + 4А1.
Заряд .ф (4.49) М Напряжение разомкнутой цепи заряженного ЭА составляет 1,65-1,6 В для реакции (4.48) и 2,03-1,75 В для реакции (4.49). Разрядное напряжение для ЭА с электродом из ГеБ — 1,25-1,3 В. ФирмаЕа8!е-Р!с)гег (США) разработала ЭА с электрохимической системой ГеБ~ЫС1, КС! ~ ЫА1 с емкостью до 365 а ° ч. Фирма Оои!б (США) разработала батарею ЗА емкостью 165 А ч, представленную электрохимической системой ГеБ ~ ЫС1, Ь|Вг, ЫГ ЫА1 с сепаратором МЯО. Удельная энергия при 3-часовом разряде составляла 100 Вт ° ч/кг, ресурс 800-1000 циклов. Разрядная кривая ЭА с системой ГеБз ~ЫС1, КС1~Ь|А! 'имеет две площадки 1,65-1,7 и 1,3-1,35 В.
В ЭА системы ГеЯ3 ~ Ь|С1, Ь|Вг, КВг ~ Ь|А1 при разряде лишь в области верхней ступеньки напряжения (1,7 В) и температуре 360-420'С удалось повысить наработку до 400 циклов и более, удельную энергию — до 175 Вт ч/кг при 4-часовом разряде и удельную мощность — до 200 Вт/кг.
Предполагается увеличить ресурс до 1000 циклов. Экономические оценки показывают, что удельные капитальные затраты при массовом производстве ЭА составят 70-140 долл/(кВт ° ч). Как видно, успехи в разработке высокотемпературных ЗА с литиевым электродом более скромные, чем при разработке серно-натриевых ЭА. Необходимы еще серьезные работы по увеличению ресурса ЭА и батареи ЭА и снижению стоимости, разработке технологии широкомасштабного производства, после чего можно рассматривать вопрос о перспективах их применения в энергетике.
4.6. ПЕРСПЕКТИВА ИОПОЛЬЗОВАНИЯ ЭА ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ГРАЕИКА НАГРУЗОК В ЭНЕРГОСЕТЯХ Электрохимические аккумуляторы обладают рядом дос- тоинств, открыва|ощих им перспективу крупномасштабного аккумулирования энергии. К числу таких достоинств можно 333 Рис. 4ЛО. Скема системы с злектроти. мической аккумулирувлэей электро станцией: ОЭС вЂ” объединенная знергосис тема; ТП вЂ” трансфорыаторная под.
станция;  — выпрямитель; Ау аккумуляторная установка; И вЂ” ин. вертор; П -потребитель отнести высокую маневренность и модульный характер устано. вок, позволяющих строить электрохимические аккумулирую. щие электростанции (ЗАЭС) различной мощности; надежность; малое воздействие на окружающую среду, т.е. бесшумность, малую потребность или отсутствие потребности в охлаждающей и технологической воде и др.Одним из наиболее важных применений ЗАЗС может быть сглаживание графика нагрузок в энергосистемах. Наиболее целесообразно создание сети локаль. ных (децентрализованных) ЭАЭС, расположенных недалеко от потребителя. Схема ЭАЭС приведена на рис. 4.10. Децентрализация аккумулирующих устройств обеспечивает уменьшение затрат на передачу и распределение тока, потерь мощностей в сетях, повышает надежность энергоснабжения, ускоряет строительство аккумулирующих устройств, снижает долю мощности, находящейся в горячем резерве (вращающемся резерве).
Рекомендуется мощность ЭАЭС 1-20 МВт, напряжение 2- 3 к — при постоянном токе, и 13 к — при переменном токе (СССР 8кв). Установки, применяемые для этих целей, должны отвечать ряду требований (42; 112; 114; 136, с. 1091-1096): высокие КПД- 70%, маневренность (20 МВт за 1 мин), срок службы т > 15 лет(> 2500 циклов), удельная энергия на единицу пло. щади земли (> 80 МВт ° ч/мэ), невысокие капитальные затраты.
По зарубежным данным, приемлемые значения капитальных затрат колебл1отся в широких пределах 65-120 долл/кВт ° ч, что складывается из 80 долл/кВт и 80 долл/(кВт ° ч). Требования по экономическим показателям зависят от многих факторов, в том числе от особенностей энергетики той или иной страны. целесообразно провести технико-экономический анализ использования ЭАЭС для выравнивания графика нагрузок э энергосетях в условиях нашей страны. При этом необходим~ 334 получить следующую информацию: 1) при каких технико-экономических показателях аккумуляторов их применение становится оправданным? 2) какой экономический эффект может быть получен при использовании ЭА в энергосистеме в настоящее время и в перспективе? Будем рассматривать использование ЭА лишь для выравнивания суточного графика нагрузок, Принимаем, что в традиционной энергосистеме нет аккумулируюш~их электростанций, неравномерность графика нагрузок в сетях покрывается пиковыми и полупиковыми энергогенерирующими установками.
Уравнение для расчета приведенных затрат зтР в традиционной энергосистеме (без перетоков энергии из других систем) для дискретной модели (см. рис. 3.7, б) можно записать в виде видоизмененного уравнения (3.37) (4.50) Г Е )11„. — МОщНОСтЬ ЭЛЕКтрОГЕНЕрнруЮщЕй 1-й уотаНОВКИ> Кэ,г( удельные капитальные затраты на электрогенерирующую йю УстановкУ; б,к „- долЯ отчисле14иЯ на эксплУатационные Расходы генерирующей Рй установки (принимается $,„= 0,1); 3 „,.— ЗаМЫКаЮЩИЕ ЗатРатЫ На 1'-Е ТОПЛИВО; Ьтпт — УДЕЛЬНЫЙ РаСХОД топлива на 1-й установке; т.
— время работы 1.й установки в году (в часах) в зоне). Принимаем, что в систему вводится некоторое количество локальных электрохимических аккумулирующих электрических станций (ЭАЭС), обеспечивающих выравнивание графика нагрузок путем разряда аккумуляторов в дневное время и заряда их в часы провала графика нагрузок. Для обеспечения выравнивания графика нагрузок при наименьших приведенных затратах энергосистема должна быть оптимизирована. Математическая модель для анализа использования аккумуляторов в энергосистеме энергосистемы в этом случае должна иметь уравнения минимума приведенных затрат, баланса энергии заряда и разряда ЭАЭС, обеспечения суммарной мощности в энергосистемах, ограничения по времени заряда и разряда и по зарядной и разрядной мощности.
Соответственно модель может быть представлена уравнениями: 235 б +з, Ияь,;бт+(бэ, +Н)х о ЕК, и;Мзр;+Е(Езл „.и „)х 3 1 а тр а,р»' — ч щщ "а.р» о (4.51а) т, а,р) — М в Чааб ачаз» (4.516) (4.51в) Игрк~,А( ~ 0, (4.51г) 0<т +т 47500, О~И ~И ОчМ ~Ф а,р) а,р»ааз» а,з) а,зз»ах» (4.51Д) (4.51е) где ~а рз»зз ~а зза»з — максимально допустимые значения мощностей при разряде и заряде ЭАЗС.
Прн переходе к дискретной модели (см. рис. 3.7, б) уравнения (4.51а) и (4.516) принимают вид хЫ +Е(Е . М .т а Р' ' злр.а)пр,а) ~а,р)тр)~Чэа,р) ппп, (4.51а1) (4.5161) »'(а,р)тр)»))эа,р) Е»за,з) з) 0ЭА,зр ) 1 Ответ на первый вопрос: 3' < 3'" (4.52) Ответ на второй вопрос можно получить из следующих уравнений: АЗп - Зй -3„', (4.53) В уравнениях (4.51а) - (4.5161) использованы следующие обозначения: - приведенные затраты в энергосистему, включающую электрохимические аккумуляторы; М; — мощность генератора энергии; К, „- капитальные затраты на генератор энергии; з»п эксплуатациОнные расходы как дОля капитальных затрат на генератор энергии; з,п; — замыкающие затраты на топливо; Ь „; — удельный расход топлива; — эксплуатационные расходы как доля капитальных затрат на аккумулирующую установку; ~з,а,п» -удельные капитальные затраты на ЭАЭС, пропорциональные мощности ЭАЗС; "за,р( - мощность ЭАЭС при разряде; зп а -массаМ-го реагента ЭА на единицу энергии при КПД аккумулятора, равном единице; мр „- цена )г-го реагента; тр — время разряда; оэа,р» 0ЭА з — КПД ЗАЗС при разряде и заряде; - означает порядковый номер установки; 7 -порядковый номер зоны генерации энергии (базисной,полупиковой,пиковой).
(4.54) 237 3п = Е Хб(К, „(9,„„, + Но) + б + ззп Ь,п т.) + (рза з + Но) Е К . х » гзо ххаз хкз зр а (Зп — Зп) но (таз — х)г, ) где т,к -срок окупаемости, годы; ЕЛ~ — сумма капитальных за рат на систему, включающую ЭАЭС; ЕК,'р - сумма капитальны затрат на традиционную энергосистему. Как видно из уравнений (4.51) — (4,54), экономические пок затели энергосистемы, в которой используются ЭАЭС, завис от их характеристик (КПД, удельных капитальных затрат и др характеристик алек трогенерирующих станций (к апитальн затрат, КПД), а также замыкающих затрат на топливо, поэто целесообразность использования ЭАЭС должна определять применительно к конкретной энергосистеме.
Например, энер система мощностью 10 ГВт, включающая базисные АЗС и ПИк вые ЭАЭС, экономически конкурентоспособна с традиционн системой, параметры которой приведены в табл. 3.11, при следующих параметрах ЗАЭ(2 удельных капитальных затратах до 100 руб/кВ + 25 руб/(кВт ° ч), ресурсе 15 лет, эффективном КПД (70'/о учетом потерь энергии при выпрямлении и инверсии тока). П этом суммарный годовой нормализованный выброс вреди компонентов в атмосферу в системе с ЭАЭС на (4+8) 104 меньше, чем в традиционной энергосистеме, что соответствует уменьшению экологического ущерба на 20-39 млн руб/г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
