В условиях глобального перехода к возобновляемым источникам энергии ученые из Лаборатории моделирования электроэнергетических систем Томского политехнического университета (ТПУ) сделали значительный шаг вперед в области моделирования переходных процессов в солнечных электростанциях, оснащенных водородными системами накопления энергии. Разработанная ими математическая модель и гибридный процессор позволяют значительно улучшить понимание и управление этими сложными системами.
Основная инновация, предложенная политехниками, заключается в использовании физических моделей для ключевых компонентов системы: повышающего преобразователя постоянного тока и силового преобразователя. Это позволяет более точно воспроизводить поведение системы в различных режимах и выявлять причины колебаний параметров, которые могут возникать в энергосистемах с интегрированными возобновляемыми источниками и водородными накопителями.
На сегодняшний день во всем мире происходит активная интеграция возобновляемых источников энергии, таких как ветрогенераторы и солнечные батареи, с водородными системами накопления. Однако этот процесс сопровождается изменением динамических свойств энергосистем. Новые характеристики, обусловленные особенностями функционирования силового преобразователя и его автоматической системы управления, кардинально отличаются от традиционных генерирующих установок.
Ассистент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Владимир Рудник отметил, что особенности подключения таких систем существенно влияют на переходные процессы в энергосистеме. Это особенно актуально для слабых сетей, где внедрение установок с инверторным подключением может приводить к возникновению незатухающих колебаний. Такие колебания, в свою очередь, угрожают устойчивости не только отдельных энергорайонов, но и целых энергообъединений.
В ответ на эти вызовы ученые ТПУ предложили гибридную модель, которая воспроизводит коммутационные процессы в ключевых компонентах системы и их быстродействующих системах управления. Модель была успешно протестирована на всережимном моделирующем комплексе реального времени ТПУ, что подтверждает ее эффективность и применимость в реальных условиях.
Исполняющий обязанности заведующего лабораторией моделирования электроэнергетических систем ТПУ Алексей Суворов подчеркнул, что полученные результаты уже легли в основу экспериментальных образцов силовых инверторных устройств, разрабатываемых в ТПУ для индустриальных партнеров. Это яркий пример того, как фундаментальные научные исследования находят практическое применение.
В дальнейшем ученые планируют продолжить исследования влияния генерирующих установок с инверторным подключением на переходные процессы в слабых сетях. Целью является более глубокое понимание конкретных причин, вызывающих колебания режимных параметров, и разработка решений для их минимизации.
Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда (№ 24-29-00004), уже привлекло внимание международного научного сообщества, будучи опубликованным в престижном журнале International Journal of Hydrogen Energy (Q1, IF: 8.1).
Таким образом, работа, проделанная экспертами ТПУ, открывает новые горизонты для более безопасной и стабильной интеграции возобновляемых источников энергии в современные энергосистемы. Это, в свою очередь, способствует созданию более устойчивой и экологически чистой энергетической инфраструктуры, отвечающей требованиям времени.
Источник: Лаборатория моделирования электроэнергетических систем ТПУ
Читайте также: