Существует множество принципов построения данного устройства. Например, особенностью электрохимических конденсаторов ЭЛТОН является “асимметричная” конструкция, который состоит из отрицательных и положительных электродов, сепаратора и электролита. Применение сепаратора между электродами необходимо для предотвращения возникновения короткого замыкания между электродами, при проникновении ионов. Отрицательный электрод выполнен из активированного углеродного материала, а положительный электрод – из гидроксида никеля. В качестве электролита используется водный раствор щелочи [4].
Емкость электрохимического конденсатора можно найти по выражению:
(1)
где I – постоянный ток разряда, t – время разряда, - номинальное напряжение ,  - диапазон изменения напряжений [5, Кочетов, с. 19]
К недостаткам суперконденсаторов следует отнести: энергетическую плотность (1-10Вт/кг) большую, чем у конденсаторов, но меньшую чем у аккумуляторов; небольшую удельную энергоемкость по сравнению с аккумуляторами; линейное изменение напряжение при заряде и разряде постоянным током; высокую стоимость (до 10 долларов за кДж накопленной энергии); значительно более высокую, по сравнению с конденсаторными установками, величину внутреннего сопротивления.
Преимуществами данного устройства являются: высокая мощность, значительно превышающая мощность аккумуляторов; значительный ресурс – большое число циклов “заряд-разряд” (100.000) и длительный срок службы (более 10 лет); быстрый процесс заряда (15-40 мин); возможность работы при низких и высоких температурах без значительных изменений выходных характеристик (–50/+70 0С); возможность пропускать большие токи при разряде, заряде [6, Шурыгина, с.15; 7, Деспотули, с.13. ]
Эффективность совместного применения суперконденсаторов и аккумуляторных батарей подтверждается опытом их использования в автотранспорте (табл. 2)

Таблица 2 – Характеристики пускового режима

Рассмотренный успешный опыт применения суперконденсаторов в качестве гибридного источника тока совместно с аккумуляторными батареями позволяет рекомендовать их для использования в электротехническом комплексе для пуска генерирующего агрегата, работающего в режиме электродвигателя.

Аккумуляторная батарея включает в себя несколько элементов, электрическая энергия в которых возникает в результате протекания химической реакции. Существуют несколько вариантов соединения элементов: последовательное, параллельное и смешанное. Каждый из них применяется на практике в зависимости от требований потребителя – необходимого значения емкости или величины выдаваемого на зажимах напряжения [1, Вайнел, с. 12].

При использовании аккумуляторной батареи в качестве источника тока при запуске генератора от преобразователя частоты расчет емкости накопителя, обеспечивающего нужное время резервирования, можно осуществлять по формуле:

(1)

где P_нагр – средняя мощность нагрузки, Вт; =0.8-0.85 – к.п.д. преобразования постоянного тока в переменный с помощью инвертора ; U_аб – напряжение АБ; C_ак – необходимая емкость, Ач; t_Р – необходимое время работы (разряда), ч; K_Р – рекомендуемый коэффициент глубины разряда аккумулятора – 0,5 – 0,7 (50-70%); K_g – коэффициент доступной емкости: при получасовом режиме разряда – 0,4 (40%); при одночасовом режиме разряда – 0,5 (50%); при двухчасовом режиме разряда – 0,65 (65%;) при десятичасовом режиме разряда – 1,0 (100%) [2, Курзуков , с.18].
Для выбора необходимого типа аккумуляторной батареи проведен сравнительный анализ наиболее распространенных типов химических источников тока [3, Багоцкий, с. 54], результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики перезаряжаемых химических источников тока

Из приведенных данных видно, что наилучшими удельными характеристиками обладают литий-ионные аккумуляторные батареи, способные работать с высокой величиной напряжения единичного элемента равной 3,6 В, что позволяет значительно снизить массогабаритные показатели систем. К недостаткам следует отнести высокую стоимость и низкую надежность, так как для работы необходимы специальные схемы и управляющие ключи, ограничивающие номинальное напряжение на каждом элементе в течение заряда, а также датчики температуры и тепловые предохранители, препятствующие перегреву батареи.

Никель-металлогидные источники тока позволяют обеспечить 90% от номинальной емкости при небольших токах нагрузки, однако обладают самой большой величиной саморазряда в течение месяца, что вызывает дополнительные трудности в процессе эксплуатации и уменьшают срок работоспособности.

Никель-кадмиевые батареи способны к быстрому заряду в течение 15 мин, обеспечивают нагрузку большим током даже при – 20°С (60% от номинальной емкости), имеют самый широкий температурный диапазон работы, но обладают «эффектом памяти» – при зарядке аккумуляторной батареи не достигшей полного разряда снижается емкость, в последствии этого химический источник тока перестает держать заряд [4, Коровин Н. 46].

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (СКБ) обладают самыми низкими энергетическими характеристиками по сравнению с другими источниками тока, однако являются наиболее безопасными и экономичными для работы в качестве стационарного источника питания, кроме того, обеспечивают высокую надежность работы при значительных перепадах температур. Необходимо учесть, что саморазряд СКБ в 6 раз меньше по сравнению с никель-кадмиевыми батареями и в 10 раз ниже относительно никель-металлогидридных аккумуляторов, следовательно, 40% саморазряд от запасенной энергии у СКБ произойдет приблизительно за год, у никель-кадмиевой батареи через три месяца, никель-металлогидридного аккумулятора – через месяц [5, Коровин, с.42; 6, Андреев, с.54.].

Заряд СКБ, должен осуществляться в режиме, при котором ток должен сильно уменьшаться к концу процесса. Используется несколько стратегий заряда, которые требуют оборудования разной сложности и стоимости. Например, он может осуществляться при постоянном токе 0,1 С на первом этапе и при постоянном напряжении источника тока на втором (рис. 1). Большинство производителей рекомендуют проводить заряд циклируемых батарей при постоянном напряжении 2,4-2,45 В на аккумулятор. Ускорение данного процесса достигается при увеличении тока на первой стадии заряда, но в соответствии с рекомендациями производителей не более чем до 0,3 С. В отличие от щелочных источников тока, производители не рекомендуют производить гальваностатический заряд (при постоянном токе), свинцово-кислотных батарей.

Рисунок 1 – Плавающий режим подзаряда аккумуляторов в источнике бесперебойного питания.

На срок службы аккумуляторов наибольшее влияние оказывают: режим эксплуатации: режим и глубина разряда, продолжительность паузы между зарядом и разрядом; рабочая температура, периоды эксплуатации и хранения.

Рассмотрим особенности работы свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. На рисунке 2 показано изменение срока службы в зависимости от глубины разряда. На рисунке 3 приведена зависимость срока эксплуатации источника тока от режима его заряда.

Рисунок 2 – Зависимость срока службы герметизированных свинцово-кислотных АБ от глубины разряда (при 20-25 °С).

Рисунок 3 – Влияние режима заряда на срок службы герметизированных свинцово-кислотных АБ при эксплуатации в буферном режиме.

Из рисунка 3 видно, что при многократных переразрядах снижается разрядная емкость и уменьшается срок службы. Такие же изменения могут происходить и при длительном хранении батарей в разряженном состоянии.

На рисунке 4 показано изменение величины наработки в циклах никель-кадмиевых батарей SAFT стандартной серии в зависимости от глубины разряда аккумуляторов.

Ni-Cd аккумуляторы обладают достаточно хорошей устойчивостью к случайным переразрядам.

Рисунок 4 – Наработка герметичного Ni-Cd аккумулятора SAFT стандартной серии при различной глубине разряда током 0,2 С.

Анализ характеристик свинцово-кислотных и Ni-Cd АБ, приведенных на рисунках 2 и 4 соответственно, показывает способность последних выдерживать большее количество циклов зарядки-разрядки.

На основании выполненного анализа АБ различных типов для обеспечения запуска и работы генератора рекомендуется использовать свинцово-кислотный источник тока, способный выдерживать большие импульсы тока нагрузки, допускающий работу на плавающем заряде в течение длительного времени.

Однако, длительное хранение аккумуляторной батареи без обеспечения периодического заряда вызывает саморязряд источника тока, который значительно усиливается при увеличении температуры (рис.5).

Рисунок 5 – Саморазряд аккумуляторной батареи Casil [7]

Длительное хранение разряженного аккумулятора приводит к растворению сульфата свинца в электролите до полного насыщения, а затем его выпадению крупными кристаллами на поверхность анода и катода, образуя слой, изолирующий пластины от электролита. Поскольку сульфат свинца является диэлектриком, то остаточная емкость батареи значительно снижается. Следовательно, обязательным условием при использовании аккумуляторной батареи является недопущение сульфатации.

Однако, применение в качестве топлива только попутного нефтяного газа в большинстве случаев затруднено, поскольку электрические нагрузки месторождения в период его эксплуатации не соответствуют количеству извлекаемого углеводородного сырья. Из графика, приведенного на рисунке 1, видно, что излишки попутного нефтяного газа характерны на начальном этапе разработки месторождения, максимум добычи достигает около 300 млн м³ на шестой год эксплуатации, однако объемы добываемого газа превышают потребности генерирующих агрегатов. После 12 лет нефтедобычи, для покрытия нагрузок месторождения, уровень извлечения ПНГ является недостаточным для работы генераторов. Таким образом, в начальный период эксплуатации месторождения нефти возникает проблема утилизации избыточных объемов ПНГ, а в конечный период – недостаточность его ресурсов.

Рисунок 1 – График добычи попутного нефтяного газа и потребностей месторождения в топливе

Возможным способом решением данной задачи является закачка излишков газа в пласт месторождения на стадии разработки или в пласт соседнего месторождения с дальнейшим использованием. [1, Киршенбаум,  с.35]

Особенностью нагрузок нефтегазового месторождения является то, что около 40 % приходится на потребителей механизированной добычи жидкости; 35 % – систему поддержания пластового давления; 25 % – прочие технологическую и нетехнологическую нагрузки [2, Бадрызлов, с.128].

Следовательно, для нефтегазовых месторождений основными потребителями электроэнергии являются нагрузки, обеспечивающие добычу технологической жидкости, к которым относятся насосные агрегаты с приводом от погружных электродвигателей, восприимчивые к изменению питающего напряжения.

На рисунке 2 представлены зависимости характеристик тока и напряжения двигателя ПЭД-32-117 с установкой центробежного насоса ЭЦН80-12350 при изменении питающего напряжения на двигателе в пределах 0,8-1,15U_ном, а также характеристики давления и производительности.

Рисунок 2 – Характеристики тока и напряжения двигателя, давления и производительности

Из рисунка видно, что при достижении напряжения номинального значения величина тока имеет минимальное значение, не зависящее от величины нагрузки насоса. Повышение напряжения на величину 10% от номинального приводит к увеличению производительности на 3%, снижение на 10 % – к уменьшению на 5 % [3, Ведерников, с. 44].

Однако, особенностью эксплуатации погружных электродвигателей является то, что при 10 % увеличении питающего напряжения потери в стали достигают 30%, при 5% снижении напряжения ток ротора возрастает на 20%, а скорость уменьшается до 2%, а при 10% снижении возможно отключение привода. Поэтому поддержание постоянного питающего напряжения на нагрузке является важной технико-экономической задачей.

Поскольку объемов газа на конечном этапе разработки месторождения нефти может не хватать для нормального функционирования электротехнического комплекса с автономным источником, то на конечном этапе функционирования месторождения может быть использована микротурбинная установка с другого куста скважин или газопоршневой агрегат. В случае изменения питающего напряжения, аварийной или плановой остановках электроагрегатов может быть использована дизель-генераторная установка, а при наращивании мощностей большой величины целесообразно подключать резервную высоковольтную линию электропередач.

Причинами низкой эффективности использования ПНГ являются: большие затраты на строительство инфраструктур по сбору, подготовке, транспортировке и переработке ПНГ; отсутствие серийно выпускаемого оборудования, способного работать с этим видом сырья; уникальность и изменчивость компонентного состава с течением времени даже на одном и том же месторождении.

Однако, в соответствии с постановлением правительства РФ №1148, вступившим в силу с 01.01.2013 г., предельно допустимое значение показателя сжигания на факельных установках и (или) рассеивания ПНГ не должно быть более 5% от общего объема добычи ПНГ. При превышении указанного показателя к нормам платы штрафов за выбросы применяется дополнительный коэффициент, имеющий значение на 2013 год равный 12, а с 2014г. – 25 [2].

Возможными способами снижения доли ПНГ, сжигаемого на факельных установках, до требуемого действующим постановлением уровня, являются следующие способы:

- транспортировка газа на нефтепереабатывающие заводы;

- закачка газа во временные подземные хранилища;

- переработка газа по GTL-технологии;

- использование в качестве топлива для работы газотурбинных установок.

Транспортировка газа на нефтеперерабатывающие предприятия обуславливает необходимость в наличии установок по подготовке газа; дожимных компрессорных станциях; газотранспортной системы. Однако, срок строительства газопровода для регионов, находящихся вдали от действующих инфраструктур, может превышать время ввода в эксплуатацию разрабатываемого месторождения [3].

Использование подземных хранилищ сопряжено со следующими трудностями: непостоянство физико-химического состава ПНГ; необходимость в бурении нагнетательных скважин; ограниченные объемы хранилищ; потребность в строительстве компрессорных станций; детонационные свойства газов и, как следствие, возникающие гидродинамические опасности [4].

Применение технологий GTL имеет успешный опыт использования в зарубежных странах. Причинами ее ограниченного внедрения в Росси являются: необходимость в получении лицензии на использование технологий производства синтетического жидкого топлива; жесткие требования к проведению химических реакций; применение приведенной технологии целесообразно для установок большой мощности; необходимость в точности  расчетов запасов углеводородного сырья, так как технология подразумевает запуск производства не очередями, а сразу на полную мощность. Ошибки в расчете запасов могут привести к проблемам утилизации излишков ПНГ или к росту затрат на строительство и эксплуатацию [5,6,7].

Применение ПНГ в качестве топлива для работы генерирующих установок сопряжено также с рядом сложностей, поскольку для нормальной работы агрегатов требуется система очистки ПНГ от негативных примесей. В свою очередь, такие системы требуют значительных капиталовложений, поскольку имеют в своем составе дорогостоящее оборудование: дожимные установки, фильтры-сепараторы, коалесцентные фильтры, фильтры – скрубберы, фильтры тонкой и грубой очисток, адсорбционные и рефрижикторные осушители, чиллеры и т.д. Использование неочищенного углеводородного сырья приводит к значительным негативным последствиям: закупорке проходных сечений клапанов компрессорных установок; изменению характеристик масел при растворении конденсационных частиц в процессе компримирования; образованию нагара; возникновению отложений; коррозии металлов и тд.

Однако, в соответствии со статьей 381 п.21 Налогового кодекса РФ №146-Ф-3, вступившего в силу 01.04.2014г. организации, имеющие высокую энергетическую эффективность, освобождаются от налогообложения в течение трех лет со дня постановки на учет указанного имущества. В соответствии с перечнем, приведенным в Постановлении правительства РФ №308 от 16.04.12г., к таким объектам относятся предприятия, использующие газотурбинные энергетические установки, работающие на ПНГ, при уровне сжигания ПНГ на факельных установках не более 4,6% [8,9]

Поскольку в настоящее время существует ряд компаний, заявляющих, что их установки способны работать на ПНГ даже при наличии определенного процентного содержания в топливном газе сероводорода, что подразумевает несложную систему очистки углеводородного сырья, то такой способ утилизации ПНГ является наиболее целесообразным для предприятий нефтегазовой отрасли, сталкивающихся с проблемой выполнения требований постановления правительства РФ № 1148.