МОСКВА, 7 ноя. Новое устройство для безопасного управления электросетью с участием возобновляемых источников энергии создали ученые ТПУ. По их данным, разработка поможет почти вдвое повысить надежность электросети, сообщили в пресс-службе вуза.
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), такие как солнечная, ветровая и геотермальная, производят энергию из природных ресурсов. Ее хранят системы накопления электрической энергии, решая проблему ее непостоянства выработки и обеспечивая стабильное энергоснабжение. При этом возобновляемые источники энергии и системы накопления электрической энергии генерируют постоянный ток, а в электрической сети, к которой они подключаются, протекает переменный ток.
Для связи генерирующего оборудования с электрической сетью применяют инверторные преобразователи. Большинство из них имеют упрощенную систему автоматического управления. Она не позволяет возобновляемым источникам участвовать в регулировании режимных параметров, что увеличивает риск аварийных ситуаций.
Ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новую модель трехфазного инверторного преобразователя – устройства, которое позволит возобновляемым источникам энергии участвовать в регулировании параметров сети, с современной системой управления. Он позволяет регулировать уровень напряжения в широком диапазоне за счет имитации работы традиционной синхронной машины.
«»Самый базовый инверторный преобразователь может регулировать амплитуду и частоту напряжения, и, следовательно, мощность и угол электропередачи, от которого зависит амплитуда и длительность колебаний режимных параметров после различных аварийных событий. Если есть возможность влиять на угол электропередачи, то и контроль качества электроснабжения улучшается», — рассказал ассистент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Павел Радько.
Однако корректной и уместной реакции на внешние возмущения можно добиться, по его словам, только связав все эти параметры общими зависимостями. В противном случае изменение этих параметров приведет к увеличению ущерба.
1 из 6
2 из 6
3 из 6
4 из 6
5 из 6
6 из 6
1 из 6
2 из 6
3 из 6
4 из 6
5 из 6
6 из 6
«Разработанная нами усложненная система управления как раз позволяет связать параметры и управлять ими для получения положительного, прогнозируемого влияния на переходные процессы в энергосистеме», — добавил ученый.
На данный момент силовые инверторы производятся в нескольких технических вариантах, а настройка их системы управления и вовсе проводится персонально под определенную конфигурацию электрической сети, в которую инвертор должен быть установлен. Предложенная разработка более адаптивна — и с точки зрения технического исполнения, и с точки зрения системы управления, т.е. она в меньшей степени нуждается в оптимизации под определенные условия.
Новый инверторный преобразователь, по данным разработчиков, позволяет значительно облегчить подключение генерирующего оборудования на базе возобновляемых источников и их эксплуатацию, а также обеспечивает возможность подключения гибридных аккумуляторных сборок к сети. По предварительным оценкам, устройство почти вдвое сократит величину отклонений режимных параметров при возмущениях.
«Частота в электрической сети России – 50 Гц. Если из-за аварии она опустится до 49 Гц, то некоторое генерирующее оборудование может отключиться. Это еще сильнее уменьшит значение частоты, из-за чего отключится еще большее количество генераторов, то есть случится каскадная авария. Чтобы избежать этого, можно включить в процесс регулирования режима возобновляемые источники энергии, которые мгновенно реагируют на аварийную ситуацию и сокращают отклонение параметров вплоть до 50%», — уточнил Радько.
По его словам, внешним возмущением можно считать и значительное увеличение нагрузки: если весь город одновременно включит чайники, нагрузка вырастет, влияя на все параметры сети. Поэтому регулирование важно не только при авариях, которые случаются относительно редко, но и при нормальном режиме работы энергосистемы.
Таким образом, надежность электросети повысится в два раза по сравнению с ситуацией, когда возобновляемые источники энергии не влияют на электрическую сеть, что характерно почти для всех солнечных и ветряных электростанциях России, добавил ученый.
«»Уже готов экспериментальный образец устройства, разрабатывается конструкторская документация для создания опытного образца. Заинтересованность проектом уже высказали предприятия реального сектора экономики, дальнейшее сотрудничество с ними может существенно улучшить топливно-энергетический комплекс России, снизить затраты на производство электроэнергии. Получаемые нами результаты и весь проект в целом направлены на достижение целей и преодоление вызовов, обозначенных в Энергетической стратегии Российской Федерации до 2050 года», — отметил доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Руслан Уфа.
Авторы ожидают, что их разработка поможет обеспечить надежную бесшовную интеграцию разнородных объектов генерации и потребления электроэнергии на постоянном и переменном токе, а также лечь в основу создания уникальных устройств — HVDC-системы (гибкой системы передачи переменного тока) и FACTS (системы постоянного тока высокого напряжения) — высоковольтных линий электропередачи нового поколения.
Их применение будет особенно эффективно в изолированных энергосистемах, например, на Дальнем Востоке или Крайнем Севере, где объемы генерации и потребления существенно меньше, а системы накопления электроэнергии с относительно небольшой емкостью вместе с разрабатываемым преобразователем окажут ощутимое влияние на качество электроснабжения, считают в ТПУ.
Исследование выполнено в рамках федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети».
Свежие комментарии