Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Шаньдунского университета в Китае разработали модель автономной энергосистемы с возобновляемыми источниками энергии, в которой водородные накопители используются для повышения устойчивости сети. Расчеты показали, что при комбинированном управлении система способна быстро возвращать параметры электроснабжения к норме после аварий и резких изменений нагрузки. На перераспределение мощности после подключения нового инвертора ей требуется менее 0,7 секунды.
Автономные энергосистемы применяют в удаленных поселках и на промышленных объектах, которые не подключены к единой энергосети. В них могут работать солнечные и ветровые установки, подключенные через силовые преобразователи. При резком изменении нагрузки или отключении одного из источников это может приводить к колебаниям частоты и напряжения.
В новой модели система управления отслеживает не только отклонение частоты, но и скорость ее изменения. Если частота начинает быстро расти или падать, инвертор сразу формирует управляющее воздействие. Такой подход позволяет быстрее реагировать на изменения в сети.
Исследователи сравнили три стратегии управления: классическую, обратную и комбинированную. В классической схеме активная и реактивная мощности автоматически распределяются между работающими инверторами, однако результат сильно зависит от настроечных коэффициентов. Обратное управление, в свою очередь, может приводить к незатухающим колебаниям.
В комбинированной схеме стабильность сети поддерживается за счет синтетической инерции. Один из инверторов выступает ведущим и формирует параметры сети, а остальные подстраивают свою мощность под текущую нагрузку.
Модель проверили в разных условиях: при изменении нагрузки на 10–20%, внезапном отключении одного из инверторов, подключении нового преобразователя и изменении характеристик электросети.
Лучшие динамические характеристики показала именно комбинированная схема с синтетической инерцией. После подключения нового инвертора перераспределение активной мощности заняло менее 0,7 секунды. Для сравнения, при классическом управлении стабилизация реактивной мощности занимала до 37,9 секунды, а при обратном управлении ее распределение — до 7,17 секунды.
Следующим этапом ученые планируют разработать адаптивное управление, которое будет учитывать уровень заполнения водородного хранилища, параметры сети и состояние оборудования. Также систему хотят испытать на лабораторных макетах.
Источник: Минобрнауки России
Читайте также:
В России создан фотокатализатор для очистки воды и воздуха под видимым светом
МИРЭА создает два малых космических аппарата для лазерной связи и звездной навигации
Изобретение российских ученых повысит надежность оптоволоконной передачи данных