Ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем ТПУ разработали математическую модель и гибридный процессор на ее основе, позволяющий детально моделировать переходные процессы в солнечных электростанциях с водородными системами накопления энергии.
Особенность разработки заключается в использовании физических моделей для повышающего преобразователя постоянного тока и силового преобразователя. Математическая модель политехников позволяет выявлять причины колебаний режимных параметров различной частоты и амплитуды в энергосистемах с возобновляемыми источниками генерации и водородными накопителями.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (№ 24-29-00004). Результаты работы ученых опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy (Q1, IF: 8,1).
Во всем мире происходит активная интеграция в электроэнергетические системы возобновляемых источников генерации (ветрогенераторы, солнечные батареи и другие) с водородными системами накопления электрической энергии. Однако их широкомасштабное внедрение принципиально меняет динамические свойства энергосистем из-за особенностей функционирования силового преобразователя и его системы автоматического управления по сравнению с традиционными генерирующими установками.
«Особенности подключения систем возобновляемой генерации с водородными накопителями существенно влияют на переходные процессы в энергосистеме. Особенно остро эта проблема стоит в ситуациях, когда установки с инверторным подключением внедряются в слабые сети. В таких сетях в последнее время по всему миру возникают незатухающие колебания, которые приводят к нарушению устойчивости в энергорайонах и даже в энергообъединениях», — отмечает один из авторов исследования, ассистент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Владимир Рудник.
Ученые лаборатории моделирования электроэнергетических систем ТПУ предложили воспроизводить в гибридной модели коммутационные процессы в повышающем преобразователе постоянного тока, силовом преобразователе и их быстродействующих системах управления. Разработанная учеными гибридная модель была протестирована на Всережимном моделирующем комплексе реального времени ТПУ.
«В настоящее время результаты, полученные на математических моделях, легли в основу экспериментальных образцов силовых инверторных устройств, разрабатываемых в ТПУ в интересах индустриальных партнеров. Данные разработки являются хорошим примером того, как фундаментальные результаты могут быть применимы на реальной практике», — комментирует и.о. заведующего лабораторией моделирования электроэнергетических систем ТПУ Алексей Суворов.
В перспективе ученые ТПУ планируют продолжить работу, связанную с анализом влияния генерирующих установок с инверторным подключением на переходные процессы в слабых сетях, для выявления конкретных причин, вызывающих колебания режимных параметров различной частоты и амплитуды в энергосистемах.