В России создан алгоритм, который снизит расход топлива и стоимость обслуживания электрогенераторов

Внедрение нового алгоритма

Алгоритм, который поможет упростить структуру системы управления инверторов для распределенной энергетики, разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Об этом в конце августа 2024 г. сообщило издание ТАСС. Это позволит уменьшить расход топлива и стоимость обслуживания генераторов.

По словам автора исследования, старшего преподавателя Инженерной школы энергетики ТПУ Алишера Аскарова, в настоящий момент в энергетике наблюдается переходный этап, в рамках которого разрабатываются принципиально новые алгоритмы управления сетевыми инверторами. Их принципиальное отличие заключается в работе в режиме «ведущий» по аналогии с традиционной синхронной генерацией. Аскаров добавил, что при этом наиболее перспективным является подход на основе виртуального синхронного генератора. Эта концепция позволяет обеспечить с помощью инверторов все необходимые сетевые функции: от регулирования частоты и напряжения в сети, обеспечения инерционного отклика до демпфирования послеаварийных колебаний и многое другое.

Для обеспечения устойчивого функционирования сетевого инвертора ученые ТПУ впервые предложили использовать метод согласно-параллельной коррекции для виртуального синхронного генератора и разработали на его основе согласно-параллельный регулятор. Сам же алгоритм позволил улучшить способность инвертора участвовать в процессе подавления электромеханических колебаний без ухудшения инерционного отклика, а также сделать более устойчивым работу сетевого инвертора при изменениях плотности электрической сети в широком диапазоне и при любом уровне загрузки инвертора по мощности.

В перспективе ученые планируют разработать экспериментальный образец трехфазного сетевого инвертора мощностью 6 кВт с системой управления на основе предложенного алгоритма виртуального синхронного генератора. Цель политехников - экспериментально доказать эффективность предложенных технических решений с целью дальнейшего масштабирования технологии виртуального синхронного генератора для различных объектов генерации и более мощных сетевых инверторов.

В будущем вместе с фондом «Форсайт» сотрудники Томского политехнического университета планируют применять предложенный алгоритм на основе виртуального синхронного генератора на реальных объектах энергетики в составе автоматизированных гибридных энергетических комплексов. Это однозначно позволит повысить коэффициент использования установленной мощности возобновляемой энергии, а также оптимизировать работу дизель-генераторов с сопутствующим уменьшением расхода топлива, увеличением их моторесурса и снижением стоимости обслуживания генераторов.

Полупромышленные испытания системы совместно с индустриальным партнером АО «Фонд стратегического развития энергетики» «Форсайт» начнутся осенью 2024 г.. Проект поддержан грантом Российского научного фонда.

Распределенная энергетика

Распределенные энергоресурсы (DER) - это зачастую небольшие генерирующие устройства, которые располагаются на стороне потребителя. Примеры распределенных энергоресурсов, которые могут быть установлены, включают: солнечные фотоэлектрические установки на крыше; ветрогенераторы; аккумуляторные батареи; батареи в электромобилях, используемые для экспорта энергии обратно в сеть; комбинированные теплоэлектростанции, или тригенераторы, которые также используют отработанное тепло для охлаждения; генераторы биомассы, работающие на отработанном газе или побочных продуктах промышленности и сельского хозяйства; газовые турбины открытого и закрытого цикла; поршневые двигатели (дизельные, масляные); гидро- и мини-гидроэлектростанции; топливные элементы.

Концепция развития распределенной энергетики, подразумевающая строительство потребителями источников энергии компактных размеров или мобильной конструкции и распределительных сетей. Потребители сами производили тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, а также направляли излишки в общую сеть (электрическую или тепловую). Распределенная генерация (также известная как встроенная или локальная генерация) - это термин, используемый, когда электроэнергия вырабатывается из источников, часто возобновляемых источников энергии, вблизи места использования вместо централизованных источников генерации на электростанциях.

Распределенные энергоресурсы способны обеспечить потребителям целый ряд преимуществ: потребители, устанавливающие устройства DER, могут снизить цену, которую они платят за электроэнергию, или добиться повышения надежности; DER могут помочь сократить расходы на расширение энергосистемы, что поможет снизить общую стоимость поставок для потребителей; увеличение проникновения DER может также помочь снизить общую интенсивность выбросов за счет вытеснения других генераций с более высоким уровнем выбросов.

Хотя распределенная энергетика обеспечивают целый ряд преимуществ, они также включают в себя ряд относительно новых и развивающихся технологий. Энергосистемам и сетям необходимо адаптироваться к воздействию этих новых технологий. Важно, чтобы эти первоначальные проблемы были признаны и решены, чтобы обеспечить полную реализацию преимуществ этой технологии.