Разработка и изготовление программно-аппаратного комплекса первичного регулирования баланса мощности распределенной генерации и накопителей энергии для сетей цифровой энергетики с открытой архитектурой

Цель НИОКР - разработка и изготовление программно-аппаратного комплекса для повышения эффективности использования установленной мощности, а также обеспечение баланса мощности для поддержания электрических параметров и высокой надежности электроснабжения в сетях интеллектуальной энергетики с открытой архитектурой интеллектуальных энергосистем, позволяющей интегрировать в общие системы энергообмена производителей и потребителей различного типа. Разработка интеллектуального устройства балансирования мощности на основе передовых энергетических и информационно-телекоммуникационных технологий (Энергохаб) позволит значительно повысить эффективность использования установленной мощности и накопителей в энергетических сетях с использованием возобновляемых источников энергии и традиционных технологий генерации, а также обеспечить гибкость масштабирования сетей цифровой энергетики с открытой архитектурой. Разработка продукта направлена на преодоление технологического барьера дорожной карты в части обеспечения первичного регулирования параметров малой энергосистемы без управления режимами работы генерации. В результате было разработано концептуальное описание программно-аппаратного комплекса первичного регулирования баланса мощности распределенной генерации и накопителей энергии. Выполнен теоретический анализ проблемы устойчивости самобалансирующихся микросистем. Сформулировано архитектурное описание прибора. Проанализированы возможные преимущества и недостатки программно-аппаратного комплекса по сравнению с существующими устройствами, направленными на решение проблемы устойчивости микросистем. Составлены и отлажены основные алгоритмы системы управления программно-аппаратным комплексом с учетом двух основных состояний дисбаланса микросистемы - профицит и дефицит мощности генерации, в том числе алгоритмы перехода программно-аппаратного комплекса между различными режимами работы. Выполнено имитационное моделирование микросистемы сети с применением программно-аппаратного комплекса как балансирующего узла для исследования режимов его работы при интеграции в электрические сети цифровой энергетики. В результате моделирования проверены возможности обеспечения устойчивости микросистемы на основе программно-аппаратного комплекса в соответствии со сформулированным концептуальным описанием и алгоритмами управления, а также выявлены основные закономерности работы программно-аппаратного комплекса при различных параметрах микросистем и сформулированы рекомендации по практическому использованию полученных результатов моделирования. Изготовлены макетный и опытный образцы программно-аппаратного комплекса, включая ключевые элементы: двунаправленный инвертор и систему накопителей энергии. Проведено имитационное моделирование двунаправленного инвертора по трем режимам: режим преобразования постоянного напряжения в переменное при работе на автономную нагрузку; режим преобразования переменного напряжения в постоянное при работе на автономную нагрузку; режим параллельной работы с сетью. Подана заявка на Полезную модель в Федеральную службу по интеллектуальной собственности «Роспатент» №2019122173 от 15.07.2019 г. Разработано и отлажено программное обеспечение микроконтроллеров системы управления программно-аппаратным комплексом. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности «Роспатент» №2019617324 от 06.06.2019 г. Проведены комплексные испытания опытного образца программно-аппаратного комплекса, подтверждающие заданные техническим заданием характеристики, а также проведены испытания, подтверждающие гибкость работы программного обеспечения системы управления программно-аппаратным комплексом. Надежность устройства подтверждена испытаниями при работе в критических параметрах. Осуществлена сборка программно-аппаратного комплекса первичного регулирования баланса мощности распределенной генерации и накопителей энергии, проведены заключительные испытания. Разработаны техническая, конструкторская и пользовательская документация на программно-аппаратный комплекс, включающая спецификации, сборочные чертежи, габаритные чертежи.