Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая разработали модель автономной энергосистемы с возобновляемыми источниками энергии, в которой водородные накопители выступают инструментом для повышения устойчивости системы. Расчеты показали, что такая сеть при комбинированном управлении быстро возвращает параметры электроснабжения к норме после аварий и резких изменений нагрузки. Для распределения мощности ей требуется всего менее 0,7 секунды.
Автономные энергосистемы в основном применяются в удаленных поселках и на промышленных объектах, не подключенных к единой энергосети. В них часто используют солнечные и ветровые установки. Их подключают к сети через силовые преобразователи. Однако при резком увеличении нагрузки в сети или отключении одного из источников в таких системах могут возникать заметные колебания частоты или напряжения.
Ученые Томского политеха совместно с партнерами из Китая провели исследования по функционированию автономной энергосистемы с комбинированной системой управления. Система отслеживает не только отклонение частоты, но и скорость ее изменения: если частота начинает быстро расти или падать, инвертор сразу формирует управляющее воздействие для регулирования.
Мы подготовили математическую модель и сравнили три разных стратегии управления для автономной энергосистемы: классическое управление по просадке, обратное управление по просадке и комбинированное управление. В классической схеме активная и реактивная мощности распределяются автоматически между работающими инверторами. Это надежная система, но она сильно зависит от коэффициентов настройки. Обратное управление в автономных системах может вызвать незатухающие колебания. В комбинированном управлении стабильность сети помогает удержать синтетическая инерция. Один инвертор работает как ведущий, формируя параметры сети, а остальные подстраивают свою мощность под текущую нагрузку, — отмечает один из авторов исследования, аспирантка Инженерной школы энергетики ТПУ Елена Бернякович.
Разработанную модель политехники испытали при разных аварийных условиях: при отклонении нагрузки в сети на 10-20 %, внезапном отключении одного из инверторов, подключении нового преобразователя и изменениях характеристик электросети.
Результаты исследования показали, что комбинированная схема с синтетической инерцией показала лучшие динамические характеристики. После подключения нового инвертора перераспределение активной мощности заняло менее 0,7 секунды (для сравнения в классическом управлении стабилизация реактивной мощности занимала до 37,9 секунды, а в обратном управлении распределение реактивной мощности заняло до 7,17 секунды).
В будущем ученые сосредоточатся на создании адаптивного управления, которое будет учитывать реальный уровень заполнения водородного хранилища, параметры сети и состояние оборудования, а также его тестировании на лабораторных макетах.
В исследовании принимали участие ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем отделения электроэнергетики и электротехники Томского политеха, а также Шаньдунского университета (Китай).
Результаты исследования опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy
Источник: Минобрнауки России
