​Молодые ученые факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ разработают адаптивные алгоритмы управления для энергороутеров, которые дадут возможность малой генерации объединяться в локальные энергосети и улучшат качество обмена электроэнергией между ними. Проект получил двухлетний грант Президента Российской Федерации – 600 000 рублей ежегодно.

Разработка ученых факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ будет применятся в автономных децентрализованных электроэнергетических системах малой и средней мощности, активно развивающихся в России и зарубежных странах. В нашей стране результаты в первую очередь найдут широкое применение в автономных энергосистемах удаленных и труднодоступных регионов, которые не могут подключиться к единой энергетической системе. «Проводить линии электропередач в удаленные места или территории со сложным рельефом зачастую является нецелесообразным.
Линии повреждаются во время сезонных катаклизмов или отключаются из-за погодных условий, поэтому выработка энергии по месту ее потребления сейчас становится все более популярной. Чаще всего используют дизельные/газовые установки или генераторы на основе возобновляемых источников: энергии солнца, ветра», – рассказывает руководитель проекта – старший преподаватель кафедры электроники и электротехники НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Роман Горбунов. Локальная энергосистема также может использоваться совместно с централизованной. В таком случае локальное генерирование будет давать экономические преимущества, если продавать излишки энергии в общую сеть или покупать из сети только в условиях максимального энергопотребления.
«Сейчас многие устанавливают для своих частных домов или дачных участков автономную систему электропитания. В общей сети могут произойти какие-то сбои или вам планово отключат энергию. Для людей, которые живут в частных домах постоянно, это серьезная проблема. Они отходят от такой модели и устанавливают свою энергосистему: солнечные панели на крышу или ветряки. Это бытовой пример причин роста популярности децентрализованных энергосистем», – говорит Роман Горбунов.

 

В децентрализованной системе, где есть много независимых генерирующих устройств и потребителей, может меняться их функциональное назначение. Например, когда электромобиль подключается к системе, он потребляет энергию для зарядки, но, когда он зарядился, может использовать энергию как накопитель. Когда этой энергии становится слишком много, ее можно даже продавать в сеть. Тип децентрализованной электроэнергетической системы, в которой реализовано интеллектуальное распределенное управление, осуществляемое за счет энергетических трансакций между ее пользователями, называется интернетом энергии. 

«У интернета энергии принцип работы как у глобальной сети Интернет. Один Wi-Fi-роутер подключен к сети, к нему приходят данные, и роутер распространяет их по компьютерам. Здесь точно такая же система. Потоки энергии поступают через энергороутер, он распределяет ее между пользователями», – комментирует Горбунов.

Концептуально пользователями интернета энергии могут быть владельцы любого электроэнергетического оборудования, производящего, накапливающего или потребляющего электроэнергию, а также субъекты, оказывающие владельцам электроэнергетического оборудования различные услуги. Система открыта для подключения генерирующих устройств и иного оборудования, поэтому конфигурация системы недетерминирована, что существенно усложняет управление.

«Сейчас в подобных системах применяются алгоритмы двух типов: первые (конфигурация Master-Slave) назначают в системе главный и ведомые преобразователи энергии, связанные друг с другом по информационному каналу, а вторые (конфигурация Peer-to-Peer) такой связи не имеют и выравнивают потоки за счет управления выходным импедансом. Преимущества вторых в концепции интернета энергии очевидны, но возникают сложности с качеством напряжения. Более того, при открытой архитектуре есть риск, что система в принципе потеряет устойчивость. Разрабатываемые нами алгоритмы управления как раз направлены на решение этих проблем», – говорит Роман Горбунов.

Задача ученых НГТУ НЭТИ – обеспечить, в первую очередь, устойчивую согласованную работу всего энергопреобразующего оборудования локальной энергосистемы, а также поддерживать необходимое качество электроэнергии. Достигается это за счет специальных алгоритмов управления.

«Проблему устойчивости распределенной энергосистемы можно показать на следующем примере. Допустим есть два независимых источника энергии, есть какое-то суммарное энергопотребление, меньшее, чем полная мощность этих генераторов, но превышающее мощность каждого из них. Если не принимать специальных мер, то потоки энергии распределятся между генераторами неравномерно. Возможно, что весь ток перейдет на один генератор, а он, конечно, не рассчитан на такую мощность. В лучшем случае он просто отключится по защитам. А это значит, что вся нагрузка перейдет на второй генератор, который также не рассчитан на такую мощность, соответственно, и тот отключится. И потребитель потеряет энергию. Это пример неустойчивой энергосистемы. Организовав управление генераторами по определенным алгоритмам, энергопотребление можно выровнять. Мы хотим сделать так, чтобы выравнивание осуществлялось каждым генератором самостоятельно, без канала связи с другими подсистемами. Это активно развивающееся и очень востребованное направление энергетики», – рассказывает Роман Горбунов.

Результаты также будут востребованы в космической отрасли. Система электропитания космического аппарата представляет собой полноценную автономную энергетическую систему, получающую первичную энергию от возобновляемых источников с накоплением в аккумуляторных батареях для обеспечения непрерывного электропитания спутника при его нахождении на всех участках орбиты. 

 

Такая энергопреобразующая аппаратура содержит от 8 до 50 и более параллельно работающих силовых модулей со сложной многоуровневой системой автоматики, обеспечивающей включение, выключение, переключение и резервирование модулей с поддержанием требуемого качества выходного напряжения. Ожидается, что развитие разрабатываемых адаптивных алгоритмов управления энергосистемой применительно к системам электропитания космических аппаратов позволит значительно повысить надежность и уменьшить массу системы. 

Первые экспериментальные результаты запланированы на июнь 2020 года.

Похожие новости

  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    3064
  • 24/07/2018

    О путях развития региональной энергетики

    Наверное, сегодня уже никто не будет спорить с тем, что создание мини-электростанций и перевод газовых котельных в режим комбинированной выработки тепла и электричества – один из основных путей развития региональной энергетики.
    1112
  • 19/11/2018

    Технологию НГТУ используют в Казахстане для производства дешевой и прочной тротуарной плитки

    ​В октябре этого года на промплощадке ПГУ им. С. Торайгырова (малое инновационное предприятие «ЭкостройНИИ-ПВ») в Павлодаре была произведена первая партия строительных изделий из отходов предприятий теплоэнергетики и металлургии Павлодарской области.
    1157
  • 28/01/2020

    Лаборатория энергетики будущего откроется для школьников в НГТУ НЭТИ

    ​31 января 2020 года на факультете энергетики НГТУ НЭТИ состоится торжественное открытие новой лаборатории, направленной на исследование распределенных энергетических систем и зеленых источников энергии.
    669
  • 20/12/2018

    Первую в стране автоматическую афишу создали студенты НГТУ

    ​Новосибирским студентам разработка первой в России платформы-агрегатора мероприятий принесла победу на форуме разработчиков IT-проектов Cyber Garden «Умный город» в номинации «IT-прорыв». Обучающиеся НГТУ разработали уникальный сайт-агрегатор «Event Me!».
    1236
  • 05/12/2018

    НГТУ подготовит студентов для работы на цифровых энергообъектах МРСК Сибири

    ​ПАО «МРСК Сибири» (входит в группу компаний ПАО «Россети») и Новосибирский государственный технический университет (НГТУ) заключили соглашение о сотрудничестве, его реализация рассчитана на пять лет. Предварительная договоренность об этом была достигнута еще в августе 2018 года в рамках совместного заседания научно-технического совета МРСК Сибири и НГТУ на международном форуме «Технопром» в Новосибирске.
    1242
  • 05/04/2019

    Сотрудники НГТУ НЭТИ получили медаль международной выставки за первый в мире керамический протез коленного сустава

    ​Коллектив механико-технологического факультета НГТУ НЭТИ выиграл серебряную медаль 22-го Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед», который завершился в Москве в конце марта.
    932
  • 23/01/2020

    Программа молодого ученого НГТУ НЭТИ позволит сократить расходы ТЭЦ на топливо и уменьшить аварии на теплосетях

    ​Ученый факультета энергетики (ФЭН) университета разработал программу, которая позволяет увеличить время службы трубопроводов, эффективность тепловых электростанций и сэкономить около 16 тысяч тонн условного топлива в год на одной ТЭЦ.
    631
  • 12/08/2019

    В Новосибирске разработали автономную систему сбора данных по экомониторингу

    ​Новосибирские разработчики создали автономную систему сбора данных с датчиков экологического мониторинга, которая отличается от применяемых систем тем, что не требует ручного сбора информации с приборов, а также способна отслеживать точное местоположение датчиков и время показаний, кроме того, систему можно применять в энергетике и других отраслях.
    798
  • 11/03/2019

    Новосибирские школьники конструируют атомолет

    Разработки конструкторских бюро 50-х годов вновь в центре внимания. Новосибирские студенты и школьники, заинтересованные ядерной физикой, разобрали возможность создания атомолета нового поколения. Лекцию о тонкостях двигателестроения с ядерной силовой установкой послушали корреспонденты ОТС.
    1441