Разработка и исследование научно-технических решений по созданию электрооборудования, обеспечивающего функционирование электрических сетей по принципу интернета энергии

Проект направлен на разработку технологий, повышающих эффективность использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), интегрируемых в распределительную электрическую сеть (РЭС), и обеспечивающих энергетическую безопасность экономики и населения страны. В России к 2030 г. ожидается рост потребления первичных энергоресурсов, увеличение спроса на ЭЭ. Высокий износ электроустановок передачи и распределения ЭЭ, недостаточная автоматизация являются причинами, снижающими надежность электроснабжения потребителей. В средне- и долгосрочной перспективе экстенсивная электрификация на основе ВИЭ считается одним из наиболее перспективных путей решения проблем, но при условии, если энергетическая инфраструктура может использовать ВИЭ без негативного воздействия на работу электросетей. Для реализации цели электрификации на основе ВИЭ была предложена новая концепция «Энергетический интернет», использующая последние достижения в области инфокоммуникационных сетевых технологий. В отличие от Smart Grid, которые фокусируются на информатизации и интеллектуализации существующей энергосистемы, Энергетический интернет – построение энергосистемы нового типа, основанной на двунаправленной интеграции информационных и энергетических потоков. Построение энергосистем в стиле Интернет позволит расширить взаимодействие производителей и потребителей электроэнергии за счет обеспечения свободных перетоков мощности в РЭС среднего напряжения, повысить эффективность ВИЭ. Новые участники сети смогут беспрепятственно интегрироваться в общую инфраструктуру и обмениваться ЭЭ так же легко, как и при передаче информации по сети интернет. При реализации горизонтального энергетического и информационного взаимодействия активных элементов (распределенной генерации и нагрузки) сохранятся преимущества как централизованных (надежность, бесперебойность, устойчивость), так и децентрализованных систем электроснабжения (накопление излишков электрической энергии, ее выдача в сеть). Построение энергосистемы в стиле Интернет возможно с использованием устройства активно-адаптивного управления потоками мощности – энергетического аналога маршрутизатора сети Интернет. Разработки таких устройств (энергороутеров) ведутся по всему миру. Представлены различные концепции энергороутеров, однако их промышленной реализации нет. Проект посвящен доработке и исследованию схемотехнических решений устройства активно-адаптивного управления потоком мощности – тиристорного регулятора напряжения (ТРН), созданного в НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Принцип действия ТРН основан на внесении добавки напряжения (положительной или отрицательной ЭДС) в линию электропередачи при поперечном (изменение фазы) и продольном (изменение амплитуды) регулировании напряжения. Поперечное регулирование позволяет изменять потоки активной и реактивной мощности, продольное – уровень напряжения (снижение отклонений и колебаний напряжения при работе ВИЭ), Задачами проекта являются анализ и исследование режимов работы ТРН, обеспечивающих повышение эффективности ВИЭ, позволяющих снижать негативное воздействие стохастического характера ВИЭ на работу сети, исследование влияния режимов работы ТРН на качество ЭЭ (высшие гармоники напряжения). В настоящее время не существует масштабируемой рабочей модели энергетического интернета, публикации имеют концептуальный или обзорный характер без конкретных технических решений. что делает исследования в этой области значимыми, новыми и своевременными. Научная новизна проекта заключается: – в разработке оптимальных алгоритмов управления ТРН потоками мощности в электрической сети с ВИЭ; – оптимизации схемотехнических решений и системы управления ТРН; – разработке архитектуры взаимодействия ТРН и ВИЭ в электрической сети; – архитектуры ТРН, выполняющего функции энергороутера в электрической сети с ВИЭ.