Адаптивные интеллектуальные распределительные сети энергоснабжения для интеграции цепей постоянного и переменного токов

Отчет содержит 124 страницы, 60 рисунков, 2 таблицы, 70 использованных источников, 4 публикаций по теме исследования. Этап 2: Лабораторные исследования интеллектуальных сетей электроснабжения В последнее время активизировалось создание интеллектуальных сетей, которые отличаются от классических электрических сетей тем, что они включают в себя собственные источники генерации энергии и в кризисные ситуации способны обеспечить питанием потребители и позволяющей автоматически повышать эффективность, надёжность, экономическую выгоду. В качестве источников электроэнергии могут выступать не только крупные электростанции и автономные дизель-электрические агрегаты, но и аккумуляторы высокой ёмкости, ветровые электростанции, солнечные панели, водородные топливные элементы и т.д. Сложностью при использовании различных источников в умных сетях является согласование различных уровней напряжения, которое усугубляется тем фактором, что часть электроэнергии производится или запасается в сетях постоянного тока, а часть – в сетях переменного тока. Помимо этого, с развитием систем хранения электроэнергии, автономные устройства запасают электроэнергии и часто работают на постоянном токе, процесс преобразования из одного рода тока в другой зачастую однонаправленен или экономически неэффективен, что уменьшает возможность перераспределять мощности внутри сетей, тем самым делая ей более надежной и эффективной. Процесс согласованной и эффективной работы цепей постоянного и переменного тока с их взаимной заменимостью является насущной проблемой для внедрения адаптивных и гибких сетей электроснабжения. Благодаря разработке интеллектуальных сетей существенного повышения эффективности использования генерирующей и сетевой мощности, снижения потерь энергии и стоимости обслуживания и ремонта электрических сетей, существенное снижется аварийность и повысится надежность и качество электроснабжения конечных потребителей. Цель исследования – дальнейшее совершенствования интеллектуальных сетей электроснабжения среднего и низкого напряжения с интеграции цепей постоянного и переменного токов на основе современных силовой полупроводниковой техники и информационных технологий. Задачи исследования: - разработка архитектуры разномасштабных комплексных систем интеллектуальной энергетики, - разработка комплексные решения для цифровых сетей среднего и низкого напряжения, в том числе и микросетей, которые могут применятся в общепромышленных объектах, морском, железнодорожном или воздушном транспорте. - разработка и внедрение киберфизических устройств (твердотельные трансформаторы, преобразователи постоянного тока и т.д.) для сетей среднего и низкого напряжения. Объект исследования – адаптивные интеллектуальные сети электроснабжения. Предмет исследования – твердотельный трансформатор. Методы исследования: регрессионный и корреляционный анализ; экспертные оценки; построение математических моделей; обработку статистической информации и оценка погрешностей; репрезентативность опытных данных и их сходимость с математическими моделями и методиками расчёта в допустимых для практики пределах; синтез достижений адаптивных технологий управления, силовой полупроводниковой техники, электроэнергетики и цифровой микросхемотехники. Новизна научного исследования: Использование современных технологий в электроэнергетике (твердотельный трансформатор, адаптивные системы управления, цифровизация и т.д.) открывает новые направления развития исследований в области электрораспределении и электроснабжении, что позволит произвести диверсификацию структуры рынка электроуслуг за счет создания нового оборудования, программного обеспечения, услуг по инжинирингу комплексных систем и сервисов интеллектуальной энергетики не только в Российской Федерации, но и за рубежом. Ожидаемые результаты научного исследования: теоретическое обоснование принципов и путей создания новых интеллектуальных сетей и модернизации старых распределительных сетей энергоснабжения. Основные направления дальнейшего использования предполагаемых результатов: Исследования направлены на дальнейшее внедрение современных достижений в области адаптивных технологий управления, силовой полупроводниковой техники, электроэнергетики и цифровой микросхемотехники для развития энергетического сектора Российской Федерации с синергетическим эффектом. Разработка позволит повысить качество электроэнергии на проблемных участках питания благодаря интеграции различных родов тока и видов источников электроэнергии. Результаты исследования могут быть использованы масштабированы и использованы не только в гражданской сфере для электроснабжения гражданского сектора экономики, но и для локальных интеллектуальных сетей военного назначения, которые отличаются повышенной надежностью и гибкостью в распределении при аварийных и чрезвычайных ситуациях. На основании созданной концепции объединения источников и приёмников электроэнергии различного характера и рода тока, можно конструировать и электроэнергетические системы автономного транспорта, будь то подводные, воздушные дроны или тяговый электротранспорт. На базе результатов исследования могут быть начаты научно-исследовательские работы по развитию разномасштабных комплексных систем и сервисов интеллектуальной энергетики, а также создания на целевом рынке решений, оборудования, сервисов в области надёжных и гибких распределительных сетей. Направление Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии; Ключевые слова: энергоэффективность, электроснабжение, компенсация реактивной мощности, качество электроэнергии, твердотельные трансформаторы, система управления, возобновляемые источники электроэнергии.