Разработка научно-технических основ создания гибридных энергокомплексов, включающих в себя установки солнечной, ветровой и водородной энергетики, а также современные и перспективные накопители энергии

Отчет 213 с., 1 кн., 86 рис., 25 табл., 400 источн. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ, ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, ТЕМПЕРАТУРА МОДУЛЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ВЫРАБОТКА, БАЗА КЛИМАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ, ГИБРИДНЫЙ ЭНЕРГОКОМПЛЕКС Работа выполнена по Плану научно-исследовательских работ ОИВТ РАН по теме: «Разработка научно-технических основ создания гибридных энергокомплексов, включа-ю¬щих в себя установки солнечной, ветровой и водородной энергетики, а также совре-менные и перспективные накопители энергии». Выполнены обзорные исследования современных фотоэлектрических модулей (ФЭМ), отрасли ветроэнергетики в России и в мире, выделены основные технологиче-ские тенденции развития, выбраны и обоснованы технические и экономические парамет-ры ветроэлектрогенераторов (ВЭГ) для использования в математических моделях, нако-пителей энергии и водородных технологий. Выполнен обзор тепловых моделей ФЭМ, причин и факторов их деградации и её влияния на выработку. Проведены расчет и экспе-рименты по предсказанию выработки ФЭМ с использованием их различных тепловых моделей. Показано, что рассмотренные модели удовлетворительно описывают влияние температурных режимов ФЭМ на их к.п.д. и их выбор не критичен. Предложен подход к унификации характеристик выработки ветроустановок, разработана упрощенная методи-ка расчета теплообменников энергетических установок. Предложен критерий эффективности генерации энергии для определения перспек-тивных для расширения строительства солнечных электростанций регионов России и определены такие регионы. Разработаны методические подходы к оценке экономическо-го эффекта от замены на действующих солнечных электростанциях устаревших фото-электрических модулей современными и на примере одной из СЭС выполнены такие оценки. Проведена апробация методов прогнозирования временных рядов, выполнена оценка эффективности методов машинного обучения и необходимости использования численного прогноза погоды в краткосрочном прогнозе выработки ФЭМ, предложен подход к прогнозированию на сутки вперед выработки энергии ВЭС. Актуализированы базы актинометрических и климатических данных за 2001-2024 гг., усовершенствована структура базы данных для расчета солнечных и ветровых энергоустановок, актуализиро-ваны массивы данных по оборудованию солнечных и ветровых электростанций, накопи-телям энергии и потребителям тепловой и электрической энергии. Проведены исследования гибридного электроэнергетического комплекса (ГЭК), ориентированные на разработку его компьютерной модели. Рассмотрены вопросы устой-чивости ГЭК в переходных процессах. Предложены направленные на обеспечение опти-мального режима работы схема и алгоритм системы управления гибридным электроэнер-гетическим комплексом, использующего возобновляемые источники энергии разных ти-пов. Выполнен обзор современных средств мониторинга работы солнечных фотоэлек-трических станций. Разработан и реализован в виде экспериментального образца стенд мониторинга актинометрических и метеорологических параметров. Предложен подход к коррекции по результатам мониторинга спутниковых данных и данных реанализа для долговременного прогноза выработки электроэнергии. Выполнены ресурсные испытания доступных в Российской Федерации литий-ионных аккумуляторов. Разработана и апробирована на экспериментальном стенде с климатической камерой методика ускоренных испытаний на старение литий-ионных ак-кумуляторов, предусматривающая испытания повышенными токами в условиях повы-шенных температур при циклическом заряде и разряде. Предложена схема стабилизации температуры батареи химических источников тока на основе фазопереходных материа-лов, размещаемых в прямом контакте с элементом батареи.