Разработка интеллектуальных электроэнергетических комплексов и алгоритмов оптимального управления для задач распределённой энергетики» (грант РФФИ № 19-08-00018) (2019-2021 гг.)

Объектом исследований являлись гибридные электроэнергетические комплексы (ГЭК), содержащие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии разных типов. Разработана структурная схема ГЭК, в состав которого входят (в качестве первичных) возобновляемые источники энергии (ВИЭ) – ветроэнергетическая установка (ВЭУ) и фотоэлектрический генератор (ФЭГ), а также (в качестве резервных) дизель-генераторная установка (ДГУ) и аккумуляторная батарея (АБ). Такой набор первичных источников энергии обеспечивает практически бесперебойное электроснабжение потребителей. Рекомендации по структуре и комплектации ГЭК выполнены для автономных энергосистем малой и средней мощности (диапазон от 1 до 100 кВт), наиболее востребованных для массовых распределённых потребителей. Рассмотрены особенности ГЭК при работе на автономную нагрузку, а также в составе энергосистемы совместно с системой автоматического управления, регулирования и защиты. Задача обеспечения совместной работы трёх разнородных первичных источников энергии (ФЭГ, ВЭУ и ДГУ) решалась при использовании силовых полупроводниковых преобразовательных устройств (ППУ) – преобразователей постоянного тока (ППТ) и переменного тока (инверторов). ППУ выполняют роль ключей и регуляторов мощности при переходе нагрузки с одного источника питания на другой. Они также способны выполнять функции регулятора реактивной мощности, улучшая качество электроэнергии на шинах потребителя. Ряд силовых преобразовательных устройств, используемых в составе ГЭК, был разработан и запатентован авторами проекта. По результатам выполненных исследований, определены функциональные задачи и разработаны алгоритмы для систем, управляющих силовыми преобразовательными устройствами – ППТ и инвертором в составе комбинированных блоков электропитания, позволяющие обеспечить стабильный уровень мощности, передаваемой от ВИЭ к потребителю, при изменении внешних условий, определяющих эффективность генерирования электроэнергии отдельными типами ВИЭ. Новизна постановки задачи и полученных результатов определяется тем, что исследовалась совместная работа нескольких ВИЭ на общую нагрузку переменного тока. Использование гибридных электроэнергетических комплексов с ВИЭ разных типов призвано обеспечить устойчивое бесперебойное энергоснабжение потребителей, расположенных вдали от линий электропередач (в т.ч. в районах Восточной Сибири и Арктической зоны РФ).