RU2259002C2

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: RU2259002C2
Application number: RU2003107983/09A
Authority: RU
Inventors: Д.С. Стребков (RU); Д.С. Стребков; А.Е. Иродионов (RU); А.Е. Иродионов; Е.Г. Базарова (RU); Е.Г. Базарова
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2005-08-20

Abstract

FIELD: solar-power engineering; power systems built around solar power stations.

SUBSTANCE: proposed solar-power system mainly used as universal regional power system has solar power stations and other power stations operating on reusable and traditional energy sources interconnected and connected to users by means of power transmission lines. Base equal-power solar power stations are installed in latitudinal direction at equal angular distance in longitude ΔU = 360°/n, where n = 2, 3, 4, 5, 6 is number of base solar power stations. Base solar power stations are connected through converters and Tesla step-up transformers to single-wire multiple-circuit power transmission line. Also connected thereto through Tesla transformers are converters, inverters, and three-phase power transmission lines using other reusable energy sources, that is solar power stations, hydroelectric power stations, windmill-electric stations, and biomass fired power stations, as well as power consumers. Total power capacity of base solar power stations equals that of all connected power consumers.

EFFECT: enhanced reliability of round-the-clock and round-the-year power supply to users.

7 cl, 4 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к энергетическим системам на основе солнечных электростанций. Существующие локально расположенные солнечные электростанции (Kerney D.W. and Price H.W. Solar thermal plants - LUZ concept (current status of the SEGS plants). Proceeding of the Second Renewable Energy Congress, Reading, UK, Sayigh A.A.M. (Ed.), Vol. 2, 1992, pp. 582-588) обладают существенным недостатком, связанным с неравномерностью выработки электроэнергии в результате очевидного влияния астрономических и погодных факторов на уровень выходной мощности солнечных батарей. Система из нескольких солнечных электростанций, объединенных в единую энергосеть, но при этом произвольно распределенных по территории, обладает теми же недостатками.The invention relates to solar energy, in particular to energy systems based on solar power plants. Existing locally located solar power plants (Kerney DW and Price HW Solar thermal plants - LUZ concept (current status of the SEGS plants). Proceeding of the Second Renewable Energy Congress, Reading, UK, Sayigh AAM (Ed.), Vol. 2, 1992 , pp. 582-588) have a significant drawback associated with the uneven generation of electricity as a result of the obvious influence of astronomical and weather factors on the output power level of solar cells. A system of several solar power plants, combined into a single power grid, but at the same time arbitrarily distributed over the territory, has the same disadvantages.

Недостатками всех известных солнечных электростанций энергосистем является невозможность их использования в качестве основной составляющий мощной региональной или мировой энергосистемы, поскольку для сглаживания периодических и стохастических процессов, влияющих на выходную мощность солнечных батарей, необходимы очень мощные буферные накопители энергии с высокими маневренными характеристиками, создание которых в современных условиях нецелесообразно по экономическим соображениям. Считается, что установленная мощность солнечных электростанций в пиковом режиме работы энергосистемы не должна превышать 10-15% от общей установленной мощности электростанций региональной энергосистемы (Стребков Д.С. О развитии солнечной энергетики в России// Теплоэнергетика, 1994. т.41. №2. с.53-60). При этих условиях колебания мощности солнечных электростанций не оказывают заметного влияния на качество электроснабжения.The disadvantages of all known solar power plants of power systems is the inability to use them as the main component of a powerful regional or global power system, since smoothing periodic and stochastic processes that affect the output power of solar cells requires very powerful buffer energy storage devices with high maneuverability, the creation of which in modern conditions impractical for economic reasons. It is believed that the installed capacity of solar power plants in the peak mode of operation of the power system should not exceed 10-15% of the total installed capacity of power plants in the regional power system (Strebkov D.S. On the development of solar energy in Russia // Thermal Engineering, 1994. Vol. 41. No. 2. p. 53-60). Under these conditions, fluctuations in the power of solar power plants do not significantly affect the quality of power supply.

Задачей предлагаемого изобретения является создание в основном региональной мировой энергосистемы, в которой мощность и вырабатываемая электроэнергия будет вырабатываться солнечными электростанциями. Это позволит исключить суточную и, в вариантах, сезонную неравномерность выработки электроэнергии системой солнечных электростанций и обеспечить круглосуточное и круглогодичное надежное экологически безопасное электроснабжение потребителей энергии, при этом будет снижен парниковый эффект и уменьшено негативное влияние топливных электростанций на окружающую среду.The objective of the invention is the creation of a mainly regional global energy system in which power and generated electricity will be generated by solar power plants. This will eliminate the daily and, in options, seasonal uneven generation of electricity by the solar power system and ensure round-the-clock and year-round reliable environmentally friendly power supply to energy consumers, while the greenhouse effect will be reduced and the negative impact of fuel power plants on the environment will be reduced.

Указанный эффект достигается тем, что солнечная энергетическая система состоит из солнечных электростанций, соединенных линиями электропередач между собой и с потребителями электроэнергии таким образом, что энергетическая система содержит базовые солнечные электростанции одинаковой мощности, которые установлены в широтном направлении в Африке, в Америке, Австралии, в Европе и Азии на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по долготе, в градусах, равномThis effect is achieved by the fact that the solar power system consists of solar power plants connected by power lines to each other and with electricity consumers in such a way that the power system contains the base solar power plants of the same power, which are installed in the latitudinal direction in Africa, America, Australia, in Europe and Asia at the same angular distance from each other in longitude, in degrees, equal to

,

где n=2, 3, 4, 5, 6 - количество базовых солнечных электростанций. Солнечные электростанции распределены в широтном направлении, причем расстояние между соседними солнечными станциями по долготе в градусах не более 7,5·min(h₁+h₂) градусов, где h₁ и h₂ - длительности светового дня в месте расположения станций, выраженные в часах, a min(h₁+h₂) выбирается как минимальная суточная сумма из всех дней года.where n = 2, 3, 4, 5, 6 - the number of base solar power plants. Solar power plants are distributed in the latitudinal direction, and the distance between neighboring solar stations in longitude in degrees is not more than 7.5 · min (h₁ + h₂ ) degrees, where h₁ and h₂ are the duration of daylight hours at the location of the stations, expressed in hours, a min (h₁ + h₂ ) is selected as the minimum daily amount from all days of the year.

В другом варианте солнечная энергетическая система состоит из солнечных электростанций и электростанций, использующих другие возобновляемые источники энергии, соединенные между собой и с потребителями энергии линиями передач электрической энергии, таким образом энергетическая система содержит базовые солнечные электростанции одинаковой мощности, которые установлены в широтном направлении в Африке, в Америке, Австралии, в Европе и Азии на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по долготе, в градусах равномIn another embodiment, the solar power system consists of solar power plants and power plants using other renewable energy sources, interconnected with energy consumers by electric power transmission lines, thus the power system contains the same base power solar stations that are installed in the latitudinal direction in Africa, in America, Australia, Europe and Asia at the same angular distance from each other in longitude, in degrees equal

,

где n=2, 3, 4, 5, 6 - количество базовых солнечных электростанций, а базовые солнечные электростанции соединены через высокочастотные преобразователи и повышающие трансформаторы Тесла к многоцепной однопроводной линии передачи электрической энергии, к которой присоединены через понижающие трансформаторы Тесла, выпрямители, инверторы и трехфазные линии электропередач, другие солнечные электростанции, гидроэлектростанции, ветровые электростанции, электростанции, работающие на биомассе, и потребители электрической энергии стран мира, а суммарная мощность базовых электростанций в энергосистеме равна суммарной мощности всех потребителей энергии стран мира, подключенных к энергетической системе на дневной и ночной стороне земли.where n = 2, 3, 4, 5, 6 is the number of base solar power plants, and the base solar power plants are connected via Tesla high-frequency converters and step-up transformers to a multi-chain single-wire electric power transmission line, to which are connected through Tesla step-down transformers, rectifiers, inverters and three-phase power lines, other solar power plants, hydroelectric power stations, wind power stations, biomass power stations and consumers of electric energy of the countries of the world, and total power base of power in the grid is equal to the total capacity of all power consumers of the world are connected to the grid on the day and the night side of the earth.

Солнечная энергетическая система, состоящая из солнечных электростанций и электростанций, использующих другие возобновляемые и традиционные источники энергии, соединенных между собой и с потребителями линиями электропередач, системы контроля и управления мощностью энергосистем, отличается тем, что энергетическая система содержит базовые солнечные электростанции одинаковой мощности, которые установлены в широтном направлении в Африке, в Северной Америке, в Европе и Азии на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по долготе, в градусах, равномA solar power system, consisting of solar power plants and power plants using other renewable and traditional energy sources, connected to each other and with consumers by power lines, power system monitoring and control systems, differs in that the power system contains the same base solar power plants, which are installed in the latitudinal direction in Africa, North America, Europe and Asia at the same angular distance from each other in longitude, in gr dusah equal

,

где n=2, 3, 4, 5, 6 - количество базовых солнечных электростанций, а базовые солнечные электростанции соединены через высокочастотные преобразователи и повышающие трансформаторы Тесла к многоцепной однопроводной линии передачи электрической энергии, к которой также присоединены через трансформаторы Тесла, выпрямители, инверторы и трехфазные линии электропередач, другие солнечные электростанции, гидроэлектростанции, ветровые электростанции, электростанции, работающие на биомассе, и электростанции с традиционными невозобновляемыми источниками энергии в качестве резервных электростанций и потребители электрической энергии стран мира, а суммарная мощность базовых электростанций в энергосистеме равна суммарной мощности всех потребителей энергии, подключенных к энергетической системе на дневной и ночной стороне земли, а система контроля и управления включает геостационарные спутники наблюдения за облачным покровом и прогнозирования выходной мощности солнечных электростанций и исполнительные устройства для запуска резервных электростанций с разными маневренными и мощностными характеристиками для покрытия графика нагрузок энергосистемы.where n = 2, 3, 4, 5, 6 is the number of base solar power plants, and the base solar power plants are connected through Tesla high-frequency converters and step-up transformers to a multi-chain single-wire transmission line of electric energy, which is also connected via Tesla transformers, rectifiers, inverters and three-phase power lines, other solar power plants, hydropower plants, wind farms, biomass power plants, and power plants with traditional non-renewable sources energy users as backup power plants and consumers of electric energy in the world, and the total capacity of base power plants in the power system is equal to the total power of all energy consumers connected to the power system on the day and night sides of the earth, and the monitoring and control system includes geostationary satellites for monitoring cloud cover and predicting the output power of solar power plants and actuators for starting backup power plants with different maneuverable and oschnostnymi characteristics to meet the schedule grid loads.

Для обеспечения непрерывности и надежного электроснабжения и выравнивания суточного графика производства энергии в солнечной энергетической системе, состоящей из солнечных электростанций, соединенных линиями электропередач между собой и с потребителями электроэнергии, соседние солнечные электростанции расположены в разных полушариях Земли (северном либо южном), а расстояние между соседними солнечными станциями по долготе в градусах не более 7,5·min(h₁+h₂) градусов, где h₁ и h₂ - длительности светового дня в месте расположения станции, выраженные в часах, a min(h₁+h₂) есть минимальная суточная сумма, выбранная из всех дней года.To ensure continuity and reliable power supply and alignment of the daily schedule of energy production in the solar energy system, consisting of solar power plants connected by power lines to each other and with electricity consumers, neighboring solar power plants are located in different hemispheres of the Earth (north or south), and the distance between neighboring by solar stations in longitude in degrees no more than 7.5 · min (h₁ + h₂ ) degrees, where h₁ and h₂ are the duration of daylight hours at the station’s location, you expressed in hours, a min (h₁ + h₂ ) is the minimum daily amount selected from all days of the year.

В солнечной энергетической системе, состоящей из солнечных электростанций, соединенных линиями электропередач между собой и с потребителями электроэнергии энергетическая система содержит две базовые солнечные электростанции в северном полушарии на угловом расстоянии друг от друга по долготе 180° в районах 150-165° з.д., 55-65° с.ш. и 30-45° в.д., 50-65° с.ш. и две базовые солнечные электростанции в южном полушарии на угловом расстоянии друг от друга по долготе 180° в районах 60-75° з.д, 30-53° ю.ш. и 105-120° в.д., 20-35° ю.ш., базовые солнечные электростанции в северном полушарии установлены на угловом расстоянии от базовых солнечных электростанций в южном полушарии на одинаковом угловом расстоянии по долготе, равном 90°.In a solar energy system consisting of solar power plants connected by power lines to each other and to electricity consumers, the energy system contains two base solar power plants in the northern hemisphere at an angular distance of 180 ° from each other in the regions of 150-165 ° W, 55-65 ° N and 30-45 ° E, 50-65 ° N and two basic solar power plants in the southern hemisphere at an angular distance from each other in longitude 180 ° in the regions of 60-75 ° W, 30-53 ° S and 105-120 ° E, 20-35 ° S, the base solar power plants in the northern hemisphere are installed at an angular distance from the base solar power plants in the southern hemisphere at the same angular distance in longitude equal to 90 °.

В солнечной энергетической системе, включающей в себя две базовые солнечные электростанции, расположенные в двух областях с координатами 6-16° з.д., 20-42° с.ш. и 164-172° в.д., 55-65° с.ш. и соединенные с двумя ветровыми электростанциями, расположенными в тех же областях, суммарная мощность базовых солнечных и ветровых электростанций в энергетической системе равна общей мощности всех подключенных к энергосистеме потребителей энергии на дневной и ночной стороне Земли.In the solar energy system, which includes two basic solar power plants located in two areas with coordinates 6-16 ° W, 20-42 ° N and 164-172 ° E, 55-65 ° N and connected to two wind farms located in the same areas, the total capacity of the base solar and wind farms in the energy system is equal to the total capacity of all energy consumers connected to the energy system on the day and night sides of the Earth.

В варианте конструкции солнечная энергетическая система содержит три базовых солнечных электростанции, расположенные в трех областях с координатами 125-80° з.д., 0-35° с.ш.; 5 з.д.-40° в.д., 0-35° с.ш. и 115-160° в.д., 25-65° с.ш. и, по крайней мере, одну ветровую электростанцию, расположенную в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш., а суммарная мощность солнечной к ветровой электростанции в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных базовых солнечных электростанций.In a design variant, the solar energy system contains three basic solar power plants located in three areas with coordinates 125-80 ° W, 0-35 ° N .; 5 west -40 ° east, 0-35 ° north latitude and 115-160 ° E, 25-65 ° N and at least one wind farm located in the region of 115-160 ° E, 25-65 ° N, and the total solar power to the wind farm in the region of 115-160 ° E, 25 -65 ° N in winter, it is equal to the capacity of each of the remaining base solar power plants.

В варианте конструкции солнечная энергетическая система содержит четыре базовые солнечные электростанции, установленные в областях с координатами: 10-16° з.д., 20-42° с.ш., 80-74° в.д., 10-42° с.ш., 170-164° в.д., 50-65° с.ш. и 100-104° з.д., 20-40° с.ш. и, по крайней мере одну ветровую электростанцию в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш., а суммарная мощность солнечной и ветровой электростанции в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из трех других базовых солнечных электростанций.In a design variant, the solar energy system contains four basic solar power plants installed in areas with coordinates: 10-16 ° W, 20-42 ° N, 80-74 ° E, 10-42 ° C N, 170-164 ° E, 50-65 ° N and 100-104 ° W, 20-40 ° N and at least one wind farm in the region of 170-164 ° East, 50-65 ° N, and the total capacity of the solar and wind farm in the region of 170-164 ° East, 50-65 ° N in winter, it is equal to the power of each of the three other base solar power plants.

В варианте конструкции солнечная энергетическая система содержит пять базовых солнечных электростанций, установленных в областях с координатами: 6-8° з.д., 6-42° с.ш., 64-66° в.д., 25-55° с.ш., 136-138° в.д., 41-55° с.ш., 150-152° з.д., 55-60° с.ш., 80-78° з.д., 32-55° с.ш. и, по крайней мере одну ветровую электростанцию в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш., а суммарная мощность солнечной и ветровой электростанции в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных четырех базовых солнечных электростанцийIn a design variant, the solar energy system contains five base solar power plants installed in areas with coordinates: 6-8 ° W, 6-42 ° N, 64-66 ° E, 25-55 ° C N, 136-138 ° E, 41-55 ° N, 150-152 ° W, 55-60 ° N, 80-78 ° W, 32 -55 ° N and at least one wind farm in the region of 150-152 ° East, 55-60 ° N, and the total capacity of the solar and wind farm in the region of 150-152 ° East, 55-60 ° N in winter is equal to the power of each of the other four base solar power plants

Еще в одном варианте солнечная энергетическая система состоит из шести базовых солнечных электростанций, установленных в областях 6-8° з.д, 6-42° с.ш., 52-54° в.д., 15-55° с.ш., 112-114° в.д., 21-55° с.ш., 162-164° в.д, 52-65° с.ш., 136-138° з.д., 58-65°с.ш., 76-78° з.д., 34-55° с.ш. и, по крайней мере, две ветровых электростанции в областях 162-164° в.д. 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш., а суммарная мощность каждой солнечной и ветровой электростанции в зимнее время в областях 162-164° в.д, 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш. равна мощности каждой из четырех остальных базовых солнечных электростанций.In another embodiment, the solar energy system consists of six base solar power plants installed in the areas of 6-8 ° W, 6-42 ° N, 52-54 ° E, 15-55 ° N ., 112-114 ° E, 21-55 ° N, 162-164 ° E, 52-65 ° N, 136-138 ° W, 58-65 ° N, 76-78 ° W, 34-55 ° N and at least two wind farms in areas of 162-164 ° East 52-65 ° N and 136-138 ° W, 58-65 ° N, and the total capacity of each solar and wind power station in winter in the regions 162-164 ° E, 52-65 ° N and 136-138 ° W, 58-65 ° N equal to the power of each of the four remaining base solar power plants.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена карта мира с указанием места расположения базовых солнечных электростанций, расположенных в окрестностях Пост-Вейганда (Алжир, 24° с.ш., 0° в.д.), Шанхая (Китай, 31° с.ш., 121° в.д.) и Сан - Диего (США, 32° с.ш., 117° з.д.). На фиг.2 - карта России и сопредельных государств с отмеченными на нем мест расположения базовых солнечных электростанций расположенных в окрестностях г. Пинска (Республика Белоруссия, 52° с.ш., 26° в.д.) и г. Уэлена (Россия, Чукотский А.О. 66° с.ш., 170° з.д.). На фиг.3 представлены суточные изменения производства электроэнергии по 12 месяцам года глобальной энергосистемы, состоящей из двух солнечных электростанций мощностью по 0,45 млрд. кВт каждая. КПД солнечной электростанции составляет 15%. Фотоактивная площадь каждой электростанции составляет квадрат со стороной 55 км. Общая выработка электрической энергии в солнечной энергосистеме составляет 1100 млрд кВт·ч в год. В качестве исходных данных для расчета использованы средние многолетние значения (период осреднения не менее 10 лет) инсоляции в местах расположения электростанций. Расчет выполнен для солнечных станций со слежением за Солнцем вокруг полярной оси. В течение пяти месяцев с апреля по август электроэнергия от солнечных станций поступает в систему круглосуточно. Еще в течение двух месяцев март и сентябрь, перерыв не более 2 часов в сутки с несколько большей неравномерностью суточного хода.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 presents a map of the world indicating the location of the base solar power plants located in the vicinity of Post Weigand (Algeria, 24 ° N, 0 ° E), Shanghai (China, 31 ° N, 121 ° E) and San Diego (USA, 32 ° N, 117 ° W). Figure 2 - map of Russia and neighboring countries with marked on it the location of the base solar power plants located in the vicinity of Pinsk (Republic of Belarus, 52 ° N, 26 ° E) and Uelen (Russia, Chukotsky A.O. 66 ° N, 170 ° W). Figure 3 presents the daily changes in electricity production for 12 months of the year of the global energy system, consisting of two solar power plants with a capacity of 0.45 billion kW each. The efficiency of a solar power plant is 15%. The photoactive area of each power plant is square with a side of 55 km. The total generation of electric energy in the solar energy system is 1,100 billion kWh per year. As the initial data for the calculation, the average long-term values (averaging period of at least 10 years) of insolation at the locations of power plants were used. The calculation is made for solar stations with tracking the Sun around the polar axis. For five months from April to August, electricity from solar stations enters the system around the clock. For another two months, March and September, a break of no more than 2 hours a day with a slightly greater unevenness of the daily course.

На фиг.4 представлены суточные изменения мощности для средних дней всех 12 месяцев года глобальной энергосистемы, состоящей из трех солнечных электростанций мощностью по 2,2 млрд. кВт каждая. Расчет выполнен для стационарных панелей с углами наклона к горизонту 25° (Пост-Вейганд и Шанхай) и 30° (Сан-Диего). Объединенная солнечная энергосистема в течение всего года круглые сутки равномерно вырабатывает электроэнергию.Figure 4 presents the daily power changes for the average days of all 12 months of the year of the global energy system, consisting of three solar power plants with a capacity of 2.2 billion kW each. The calculation is made for stationary panels with tilt angles to the horizon of 25 ° (Post-Weigand and Shanghai) and 30 ° (San Diego). The combined solar energy system generates electricity evenly throughout the year.

Солнечные электростанции в системе распределены в широтном направлении так, что окончание освещения фотоактивной поверхности одной электростанции совпадает с началом освещения панелей другой ближайшей по ходу Солнца, станции. Изменяя расстояние между станциями по долготе, можно добиться не только непрерывности суточного хода средней выходной мощности системы, но и значительно увеличить равномерность производства электроэнергии.Solar power plants in the system are distributed in the latitudinal direction so that the end of lighting of the photoactive surface of one power plant coincides with the start of illumination of the panels of the other station closest to the Sun. By changing the distance between the stations in longitude, it is possible to achieve not only the continuity of the daily course of the average output power of the system, but also significantly increase the uniformity of electricity production.

Размещение солнечных электростанций системы по обе стороны от экватора позволяет исключить сезонные колебания выработки электроэнергии - зимнее снижение в одном полушарии компенсируется летним ростом выработки в другом.Placing the system’s solar power plants on either side of the equator eliminates seasonal fluctuations in power generation — a winter decline in one hemisphere is offset by summer growth in the other.

Влияния погодных факторов на выходную мощность солнечных станций избежать нельзя. В автономных электростанциях для компенсации колебаний мощности солнечных электростанций используются буферные накопители энергии. Современные буферные накопители (электрохимические аккумуляторы, емкостные накопители и т.п.) обладают отличными маневренными характеристиками - они автоматически и очень быстро переходят от режима заряда к разряду, но создать в крупной энергосистеме батарею накопителей достаточной емкости практически невозможно по экономическим соображениям.The influence of weather factors on the output power of solar stations cannot be avoided. In autonomous power plants, buffer energy storage devices are used to compensate for fluctuations in the power of solar power plants. Modern buffer storage devices (electrochemical batteries, capacitive storage devices, etc.) have excellent maneuverability characteristics - they automatically and very quickly switch from charge to discharge mode, but it is almost impossible to create a storage battery of sufficient capacity in a large power system for economic reasons.

Предлагаемое изобретение позволяет использовать для компенсации колебаний мощности в крупной региональной энергосистеме электростанции, использующие возобновляемые и традиционные источники энергии.The present invention allows the use of power plants using renewable and traditional energy sources to compensate for power fluctuations in a large regional power system.

В зависимости от типа, традиционные электростанции имеют разные маневренные характеристики - для вывода станции на номинальную мощность требуется от 2-3 минут до нескольких часов. Более мощные электростанции требуют, как правило, большего времени. Наблюдение за облачным покровом в окрестностях солнечных электростанций с помощью геостационарных спутников позволяет прогнозировать уровень выходной мощности и, при необходимости, определить момент начала подготовки к запуску тех или иных резервных электростанций. Такая система позволяет полностью отказаться или свести к минимуму необходимость использования буферных накопителей мгновенного действия.Depending on the type, traditional power plants have different maneuverability characteristics - it takes from 2-3 minutes to several hours to bring the station to rated power. More powerful power plants usually require more time. Observation of cloud cover in the vicinity of solar power stations using geostationary satellites allows predicting the level of output power and, if necessary, determining the moment of the start of preparation for the launch of various backup power plants. Such a system allows you to completely abandon or minimize the need for instant buffer storage.

В результате использования предлагаемого изобретения государства Россия и Белоруссия, страны евразийского континента, Африки и Америки, получат возможность в течение от 5 до 12 месяцев использовать солнечную энергию для производства электроэнергии. Это позволит на 40-100% снизить выбросы углерода, ответственного за изменение климата и улучшить экологические характеристики территорий в местах расположения солнечных электростанций, снизить или полностью исключить потребление невозобновляемых ресурсов ископаемого топлива.As a result of using the proposed invention, the states of Russia and Belarus, the countries of the Eurasian continent, Africa and America, will be able to use solar energy for electricity production for 5 to 12 months. This will make it possible to reduce the carbon emissions of climate change by 40-100% and improve the environmental performance of areas in the area where solar power plants are located, and reduce or completely eliminate the use of non-renewable fossil fuel resources.

Claims

Translated fromRussian

2. Солнечная энергетическая система, состоящая из солнечных электростанций и ветровых электростанций, соединенных между собой и с потребителями энергии линиями электропередач, отличающаяся тем, что она содержит базовые солнечные электростанции одинаковой мощности, которые установлены в широтном направлении на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по долготе, равном ΔU=360°/n, где n=2, 3, 4, 5, 6 - количество базовых солнечных электростанций, причем базовые солнечные электростанции присоединены через высокочастотные преобразователи и повышающие трансформаторы Тесла к многоцепной однопроводной линии электропередач, к которой также присоединены через трансформаторы Тесла выпрямители, инверторы и трехфазные линии электропередач другие солнечные и ветровые электростанции, а также потребители электрической энергии.2. A solar power system consisting of solar power plants and wind power plants, interconnected with energy consumers by power lines, characterized in that it contains the base solar power plants of the same power, which are installed in the latitudinal direction at the same angular distance from each other in longitude equal to ΔU = 360 ° / n, where n = 2, 3, 4, 5, 6 is the number of base solar power plants, and the base solar power plants are connected via high-frequency converters and yshayuschie Tesla transformers to multichain single-wire transmission line to which are also connected through the Tesla transformer rectifiers, inverters and three-phase power lines other solar and wind power, as well as consumers of electrical energy.

3. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что суммарная мощность базовых солнечных электростанций равна суммарной мощности всех подключенных потребителей электрической энергии.3. The solar energy system according to claim 2, characterized in that the total power of the base solar power plants is equal to the total power of all connected consumers of electrical energy.

4. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что она содержит две базовые солнечные электростанции, расположенные в двух областях с координатами 6-16° з.д., 2-42° с.ш. и 164-172° в.д., 55-65° с.ш. и соединенные с двумя ветровыми электростанциями, расположенными в тех же областях, причем суммарная мощность указанных базовых солнечных и ветровых электростанций равна общей мощности всех подключенных к энергосистеме потребителей энергии.4. The solar energy system according to claim 2, characterized in that it contains two basic solar power plants located in two areas with coordinates 6-16 ° W, 2-42 ° N and 164-172 ° E, 55-65 ° N and connected to two wind farms located in the same areas, and the total capacity of these base solar and wind farms is equal to the total power of all energy consumers connected to the power system.

5. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что она содержит три базовые солнечные электростанции, расположенные в трех областях с координатами 125-80° з.д., 0-35° с.ш., 5 з.д. - 40° в.д., 0-35° с.ш. и 115-160°в.д., 25-65°с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию, расположенную в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш., а суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанций в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных двух базовых солнечных электростанций.5. The solar energy system according to claim 2, characterized in that it contains three basic solar power plants located in three areas with coordinates 125-80 ° W, 0-35 ° N, 5 W - 40 ° E, 0-35 ° N and 115-160 ° east, 25-65 ° north latitude, and at least one wind farm located in the region of 115-160 ° east, 25-65 ° north latitude, and the total capacity of the base solar and wind power plants in the region of 115-160 ° East, 25-65 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other two base solar power plants.

6. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что энергетическая система содержит четыре базовые солнечные электростанции, установленные в областях с координатами 10-16° з.д., 20-42° с.ш., 80-74° в.д., 10-42° с.ш, 170-164° в.д, 50-65° с.ш. и 100-104° з.д., 20-40° с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш., причем суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанций в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных трех базовых солнечных электростанций.6. The solar energy system according to claim 2, characterized in that the energy system contains four basic solar power plants installed in areas with coordinates 10-16 ° W, 20-42 ° N, 80-74 ° C .d., 10-42 ° N, 170-164 ° E, 50-65 ° N and 100-104 ° W, 20-40 ° N, and at least one wind farm in the region of 170-164 ° E, 50-65 ° N, and the total power of the base solar and wind power stations in the region of 170-164 ° East, 50-65 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other three base solar power plants.

7. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что энергетическая система содержит пять базовых солнечных электростанций, установленных в областях с координатами 6-8° з.д., 6-42° с.ш., 64-66° в.д., 25-55° с.ш., 136-138° в.д., 41-55° с.ш.,150-152° з.д., 55-60° с.ш., 80-78° з.д., 32-55° с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш., причем суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанции в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных четырех базовых солнечных электростанций.7. The solar energy system according to claim 2, characterized in that the energy system contains five basic solar power plants installed in areas with coordinates of 6-8 ° W, 6-42 ° N, 64-66 ° C longitude, 25-55 ° N, 136-138 ° E, 41-55 ° N, 150-152 ° W, 55-60 ° N, 80 -78 ° W, 32-55 ° N, and at least one wind farm in the region of 150-152 ° East, 55-60 ° N, and the total base power solar and wind power plants in the region of 150-152 ° East, 55-60 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other four base solar power plants.

8. Солнечная энергетическая система по п.2, отличающаяся тем, что она содержит шесть базовых солнечных электростанций, установленных в областях 6-8° з.д., 6-42° с.ш., 52-54° в.д., 15-55° с.ш., 112-114° в.д., 21-55° с.ш., 162-164°в.д., 52-65° с.ш., 136-138° з.д., 58-65° с.ш., 76-78° з.д., 34-55° с.ш., и, по меньшей мере, две ветровые электростанции в областях 162-164° в.д., 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш., а суммарная мощность каждой солнечной и ветровой электростанции в зимнее время в областях 162-164° в.д., 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш. равна мощности каждой из остальных четырех базовых солнечных электростанций8. The solar energy system according to claim 2, characterized in that it contains six base solar power plants installed in the areas of 6-8 ° W, 6-42 ° N, 52-54 ° E , 15-55 ° N, 112-114 ° E, 21-55 ° N, 162-164 ° E, 52-65 ° N, 136-138 ° W, 58-65 ° N, 76-78 ° W, 34-55 ° N, and at least two wind farms in areas of 162-164 ° E ., 52-65 ° N and 136-138 ° W, 58-65 ° N, and the total capacity of each solar and wind power station in winter time in the regions of 162-164 ° E, 52-65 ° N and 136-138 ° W, 58-65 ° N equal to the power of each of the other four base solar power plants

10. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что суммарная мощность базовых солнечных электростанций равна суммарной мощности всех потребителей электрической энергии.10. The solar energy system according to claim 9, characterized in that the total power of the base solar power plants is equal to the total power of all consumers of electric energy.

11. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что она содержит две базовые солнечные, расположенные в двух областях с координатами 6-16° з.д., 20-42° с.ш. и 164-172° в.д., 55-65° с.ш. и соединенные с двумя ветровыми электростанциями, расположенными в тех же областях, а суммарная мощность базовых солнечных и ветровых электростанций равна общей мощности всех подключенных потребителей энергии.11. The solar energy system according to claim 9, characterized in that it contains two basic solar, located in two regions with coordinates 6-16 ° W, 20-42 ° N and 164-172 ° E, 55-65 ° N and connected to two wind farms located in the same areas, and the total capacity of the base solar and wind farms is equal to the total power of all connected energy consumers.

12. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что она содержит три базовые солнечные электростанции, расположенные в трех областях с координатами 125-80° з.д., 0-35° с.ш.; 5 з.д. - 40° в.д., 0-35° с.ш. и 115-160° в.д., 25-65° с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию, расположенную в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш., причем суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанций в области 115-160° в.д., 25-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных двух базовых солнечных электростанций.12. The solar energy system according to claim 9, characterized in that it contains three basic solar power plants located in three regions with coordinates 125-80 ° W, 0-35 ° N .; 5 w.d. - 40 ° E, 0-35 ° N and 115-160 ° east, 25-65 ° north latitude, and at least one wind farm located in the region of 115-160 ° east, 25-65 ° north latitude, moreover, the total capacity of the base solar and wind power stations in the region of 115-160 ° East, 25-65 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other two base solar power plants.

13. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что она содержит четыре базовые солнечные электростанции, установленные в областях с координатами: 10-16° з.д., 20-42° с.ш., 80-74° в.д., 10-42° с.ш., 170-164° в.д., 50-65° с.ш. и 100-104° з.д., 20-40° с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш., причем суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанций в области 170-164° в.д., 50-65° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных трех базовых солнечных электростанций.13. The solar energy system according to claim 9, characterized in that it contains four basic solar power plants installed in areas with coordinates: 10-16 ° W, 20-42 ° N, 80-74 ° C .d., 10-42 ° N, 170-164 ° E, 50-65 ° N and 100-104 ° W, 20-40 ° N, and at least one wind farm in the region of 170-164 ° E, 50-65 ° N, and the total power of the base solar and wind power stations in the region of 170-164 ° East, 50-65 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other three base solar power plants.

14. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что энергетическая система содержит пять базовых солнечных электростанций, установленных в областях с координатами: 6-8° з.д., 6-42° с.ш., 64-66° в.д., 25-55° с.ш., 136-138° в.д., 41-55° с.ш.,150-152° з.д., 55-60° с.ш., 80-78° з.д., 32-55° с.ш., и, по меньшей мере, одну ветровую электростанцию в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш., причем суммарная мощность базовой солнечной и ветровой электростанций в области 150-152° в.д., 55-60° с.ш. в зимнее время равна мощности каждой из остальных четырех базовых солнечных электростанций.14. The solar energy system according to claim 9, characterized in that the energy system contains five basic solar power plants installed in areas with coordinates: 6-8 ° W, 6-42 ° N, 64-66 ° E, 25-55 ° N, 136-138 ° E, 41-55 ° N, 150-152 ° W, 55-60 ° N, 80-78 ° W, 32-55 ° N, and at least one wind farm in the region of 150-152 ° E, 55-60 ° N, and the total power base solar and wind power plants in the region of 150-152 ° East, 55-60 ° North in winter, it is equal to the capacity of each of the other four base solar power plants.

15. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что она состоит из шести базовых солнечных электростанций, установленных в областях 6-8° з.д., 6-42° с.ш., 52-54° в.д., 15-55° с.ш., 112-114° в.д., 21-55° с.ш., 162-164° в.д., 52-65° с.ш. 136-138° з.д., 58-65° с.ш., 76-78° з.д., 34-55° с.ш., и, по меньшей мере, двух ветровых электростанций в областях соответственно 162-164° в.д. 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш., причем суммарная мощность каждых базовой солнечной и ветровой электростанций в зимнее время в областях соответственно 162-164° в.д., 52-65° с.ш. и 136-138° з.д., 58-65° с.ш. равна мощности каждой из четырех остальных базовых солнечных электростанций.15. The solar energy system according to claim 9, characterized in that it consists of six basic solar power plants installed in the areas of 6-8 ° W, 6-42 ° N, 52-54 ° E ., 15-55 ° N, 112-114 ° E, 21-55 ° N, 162-164 ° E, 52-65 ° N 136-138 ° W, 58-65 ° N, 76-78 ° W, 34-55 ° N, and at least two wind farms in areas respectively 162- 164 ° East 52-65 ° N and 136-138 ° W, 58-65 ° N, and the total power of each base solar and wind power plants in winter in the regions of 162-164 ° E, 52-65 ° N, respectively . and 136-138 ° W, 58-65 ° N equal to the power of each of the four remaining base solar power plants.

16. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что соседние базовые солнечные электростанции расположены в разных полушариях Земли, северном либо южном, а расстояние между соседними базовыми солнечными электростанциями по долготе не более 7,5min(h₁+h₂) градусов, где h₁ и h₂ - длительности светового дня в месте расположения соседних базовых солнечных электростанций, выраженные в часах, a min(h₁+h₂) - минимальная суточная сумма светового дня, выбранная из всех дней года в месте расположения соседних базовых солнечных электростанций, выраженная в часах.16. The solar energy system according to claim 9, characterized in that the neighboring base solar power plants are located in different hemispheres of the Earth, north or south, and the distance between neighboring base solar power plants in longitude is not more than 7.5min (h₁ + h₂ ) degrees where h₁ and h₂ are the duration of daylight hours at the location of neighboring base solar power plants, expressed in hours, and min (h₁ + h₂ ) is the minimum daily amount of daylight hours selected from all days of the year at the location of neighboring base solar power plants. power plants expressed in hours.

17. Солнечная энергетическая система по п.9, отличающаяся тем, что энергетическая система содержит две базовые солнечные электростанции в северном полушарии на угловом расстоянии друг от друга по долготе 180° в районах 150-165° з.д., 55-65° с.ш. и 30-45° в.д., 50-65° с.ш. и две базовые солнечные электростанции в южном полушарии на угловом расстоянии друг от друга по долготе 180° в районах 60-75° з.д, 30-53° ю.ш. и 105-120° в.д., 20-35° ю.ш., причем базовые солнечные электростанции в северном полушарии установлены от базовых солнечных электростанций в южном полушарии на одинаковом угловом расстоянии по долготе, равном 90°.17. The solar energy system according to claim 9, characterized in that the energy system contains two basic solar power plants in the northern hemisphere at an angular distance from each other along a longitude of 180 ° in the regions of 150-165 ° W, 55-65 ° C .sh. and 30-45 ° E, 50-65 ° N and two basic solar power plants in the southern hemisphere at an angular distance from each other in longitude 180 ° in the regions of 60-75 ° W, 30-53 ° S and 105-120 ° E, 20-35 ° S, and the base solar power plants in the northern hemisphere are installed from the base solar power plants in the southern hemisphere at the same angular distance in longitude equal to 90 °.