Троэнергетики и её современное состояние

12.2.4. Электромеханические накопители
В электромеханическом накопителе (ЭМН) запасается, как прави-
ло, кинетическая энергия маховика и ротора соединенной с ним элек-
трической машиной (ЭМ). В некоторых ЭМН отсутствует маховик как 
самостоятельный или конструктивно совмещённый с ротором ЭМ эле-
мент, а функции накопителя энергии выполняет ротор (наряду со свои-
ми функциями в электромеханических процессах ЭМ). В качестве гене-
ратора используется та же ЭМ, которая служит электродвигателем для 
разгона маховика, или другая ЭМ, также установленная на валу ЭМН. 
ЭМН представляет собой не только накопитель, но и усилитель мощно-
сти («уплотнитель энергии») – в режиме «заряд» в течение длительного 
времени ЭМ-двигатель потребляет от источника питания относительно 
небольшую мощность, а в режиме «разряд» ЭМ-генератор выдаёт суще-
ственно большую мощность за более короткое время. В зависимости от 
назначения ЭМН может быть создан на основе ЭМ различных типов: 
переменного тока (синхронные или асинхронные) и постоянного тока, 
включая коллекторные или вентильные разноименнополюсные и уни-
полярные (одноименнополюсные).
Структурная схема энергокомплекса с ЭМН представлена на 
рис. 12.7.
Наибольшее применение в электроэнергетике нашли ЭМН двух 
видов: 1) синхронные машины с преобразователями частоты в первич-
ной цепи и с маховиками на валу и 2) асинхронизированные машины с 
маховиками на валу. 
В настоящее время нет практических ограничений по созданию 
агрегатов первого типа мощностью до 300–400 МВт и второго типа 
мощностью до 800–1600 МВт. Агрегаты первого типа имеют больший 
диапазон изменения скорости и большую способность использования 
кинетической энергии вращающихся машин; агрегаты второго типа 

---

308
способны работать в диапазоне регулирования частоты вращения до 
50 % от синхронной, обладают меньшей стоимостью и могут быть вы-
полнены на большую мощность. В России был разработан эскизный 
проект маховикового накопителя на основе асинхронизированной ма-
шины вертикального исполнения мощностью 200 МВт.
Рис. 12.7. Структурная схема энергокомплекса с ЭМН:
ИП – источник питания; ПР – переключатель режимов «заряд-разряд»;
К – в ЭМН с ЭМ постоянного тока это – обратимый коммутатор,
с ЭМ классической конструкции – электромеханический щёточно-коллекторный 
узел, в бесконтактных вентильных ЭМ – управляемый полупроводниковый
преобразователь; ЭМ – электрическая машина; М – маховик;
ПЭЭ – потребитель электроэнергии; БСЧ – блок стабилизации частоты – 
применяется, если ЭМ используется в качестве двигателя или генератора
переменного тока и блок К отсутствует (штриховая линия связи); 
 СУ – система управления
 
В импульсном (форсированном) режиме промышленные син-
хронные электрогенераторы, применяемые на электростанциях, могут 
за доли секунды развить мощность до 10
9
Вт. При этом в нагрузку пере-
дается до 10 МДж за импульс при эффективности отбора кинетической 
энергии от маховика 2–3 %. Синхронный ударный генератор за не-
сколько секунд может обеспечить получение импульсов 1000 МДж при 
мощности до 100 МВт. По уровню запасаемой энергии синхронные ге-

---

309
нераторы допускают использование их в режиме генерирования после-
довательных импульсов (раз в несколько минут, необходимых для вос-
становления частоты вращения ротора). Эксплуатация синхронных ге-
нераторов сдерживается в основном низкой эффективностью передачи 
энергии в нагрузку.
Более 20 лет назад авторы [49] предсказали: «Экономические ас-
пекты работы НЭ и критерии выбора места их установки будут менять-
ся в зависимости от изменения конъюнктуры ЭЭС. Однако применение 
НЭ в любом случае будет оправдано. Этому серьёзному и большому