Ученые-энергетики Томского политехнического университета при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети» разработали новую модель трехфазного инверторного преобразователя – устройства, которое позволит возобновляемым источникам энергии участвовать в регулировании параметров сети. С помощью разработки инженеры смогут безопасно управлять такой сложной многосоставной электросетью, сократив почти в два раза величину отклонений режимных параметров при возмущениях.
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и системы накопления электрической энергии генерируют постоянный ток. В сети, к которой они должны подключаться, протекает переменный ток. Для связи генерирующего оборудования с сетью применяют инверторные преобразователи. Большинство таких преобразователей, применяемых сегодня, имеют упрощенную систему автоматического управления. Она не позволяет возобновляемым источникам участвовать в регулировании режимных параметров, что увеличивает риск аварийных ситуаций.
Ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем Томского политеха разработали новую модель трехфазного инверторного преобразователя с современной системой управления. Он позволяет регулировать уровень напряжения в широком диапазоне за счет имитации работы традиционной синхронной машины.
«Самый базовый инверторный преобразователь может регулировать амплитуду и частоту напряжения, и, следовательно, мощность и угол электропередачи. Однако корректной, уместной реакции на внешние возмущения можно добиться только если связать все эти параметры общими зависимостями. В противном случае изменение этих параметров приведет к увеличению ущерба. Усложненная система управления, предлагаемая в работе, как раз позволяет связать параметры и управлять ими для получения положительного, прогнозируемого влияния на переходные процессы в энергосистеме», – отмечает один из разработчиков, ассистент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Павел Радько.
Разработанный инверторный преобразователь позволяет значительно облегчить подключение генерирующего оборудования на базе возобновляемых источников и их эксплуатацию, а также обеспечивает возможность подключения гибридных аккумуляторных сборок к сети. Это делает всю энергосистему более гибкой и адаптивной. По предварительным оценкам, устройство политехников почти в два раза сократит величину отклонений режимных параметров при возмущениях.
«На данный момент готова первая версия экспериментального образца устройства, разрабатывается эскизная конструкторская документация для создания опытного образца. Заинтересованность проектом уже высказали предприятия реального сектора экономики, дальнейшее сотрудничество с ними может существенно улучшить топливно-энергетический комплекс России, снизить затраты на производство электроэнергии. Получаемые нами результаты и весь проект в целом направлены на достижение целей и преодоление вызовов, обозначенных в Энергетической стратегии Российской Федерации до 2050 года», – отмечает руководитель проекта, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Руслан Уфа.
Алгоритм управления преобразователя описан в программе «Моделирование регулятора напряжения двунаправленного преобразователя постоянного напряжения» и имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
В будущем разработка ученых ТПУ может обеспечить надежную бесшовную интеграцию разнородных объектов генерации и потребления электроэнергии на постоянном и переменном токе и лечь в основу создания уникальных устройств – HVDC-системы и FACTS – высоковольтных линий электропередачи постоянного и переменного тока нового поколения.
Особенности и результаты работы проекта будут представлены учеными ТПУ в рамках пленарного доклада на Всероссийской школе молодых ученых «Системные исследования энергетических технологий», организованной Институтом энергетических исследований Российской академии наук и Российским научным фондом.
Источник: ТПУ