ИННОВАЦИИ В ТЭК проект Минэнерго России Личный кабинет

Разработка гибридной системы децентрализованного электроснабжения, реализуемой на основе нетрадиционных и возобновляемых источников энергии разных типов.

19.05.2019

Регистрационный номер Сведений о результатах НИОКТР: АААА-Б19-219012590091-5

Дата регистрации:25/01/2019

Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Критические технологии Российской Федерации Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику

Вид исследования (разработки) Научно-исследовательская работа (НИР) - фундаментальная

Аннотация Актуальность проекта обусловлена ускоряющимися темпами развития и практического применения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в современном мире. В связи с географическими особенностями нашей страны примерно 2/3 её территории не охвачены сетями электропередач и находятся в зонах децентрализованной энергетики. Именно в таких районах наиболее эффективно построение современного энергообеспечения с привлечением возобновляемых источников энергии, среди которых наиболее доступными являются ветровая и солнечная виды энергии, преобразуемые в электроэнергию с помощью ветроэнергетических установок (ВЭУ) и фотоэлектрических генераторов (ФЭГ). При совместном использовании ФЭГ и ВЭУ для электропитания потребителей и при одновременном введении в эту систему дизельгенераторной установки (ДГУ) формируется гибридный энергетический комплекс (ГЭК), обеспечивающий потребителей электроэнергией при любых отклонениях в режимах ВИЭ. Для построения такого энергокомплекса необходимо решить электротехническую задачу обеспечения эффективной совместной работы всех его силовых элементов. ФЭГ генерирует постоянный ток, ВЭУ и ДГУ поставляют в энергокомплекс трёхфазный ток. Сложные электромагнитные процессы, сопровождающие совместную работу трёх энергоисточников (особенно при переходе нагрузки с одного источника питания на другой), многократно усложняют систему управления и регулирования ГЭК и понижают её надёжность. Задача обеспечения совместной работы трёх разнородных энергоисточников упрощается при введении в ГЭК полупроводниковых преобразовательных устройств (ППУ) и накопителя энергии в виде аккумуляторной батареи (АБ). В такой структурной схеме нагрузка питается от аккумулятора однофазным или трёхфазным напряжением, вырабатываемым инвертором. Связь ФЭГ с АБ осуществляется с помощью преобразователя постоянного тока (ППТ), а связь ВЭУ и ДГУ с аккумуляторной батареей - с помощью управляемых выпрямителей. Основные элементы общей структуры перспективного энергокомплекса – разработанные авторами проекта силовые преобразовательные устройства (передающие ток и напряжение любой формы и частоты в накопитель электроэнергии). Преобразователи контролируют совместную работу всех силовых элементов ГЭК, выполняя роль ключей и регуляторов мощности, передаваемой от первичных источников энергии в нагрузку. ППУ способен также выполнять функции регулятора реактивной мощности, улучшая качество электроэнергии на шинах потребителя. В зарубежной литературе отсутствуют рекомендации по выбору преобразователей для совместной работы в составе ГЭК. Отсутствует также детальное описание структурных схем и алгоритмов управления такими энергокомплексами. Алгоритмы и программы для микропроцессоров, входящих в состав систем управления преобразователями являются коммерческой тайной фирм-изготовителей. Это обстоятельство затрудняет использование зарубежного опыта при разработке перспективных ГЭК и, вместе с тем, стимулирует отечественные разработки импортозамещающих электротехнических устройств (в первую очередь силовых полупроводниковых преобразователей), обеспечивающих функционирование автономных энергокомплексов, реализуемых на базе нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Заказчик Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский фонд фундаментальных исследований" РФФИ

Исполнитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук ОИВТ РАН