Preview

Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы

Расширенный поиск

Рецензируемый ежеквартальный научный электронный журнал «Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы» / «Power and Autonomous equipment».

Журнал основан в 2018 году, с целью создания информационной площадки для объединения научных и практических достижений в области проектирования, производства и эксплуатации силового оборудования, а также энергетики и смежных научных направлениях, повышение научной и практической квалификации, как научных работников, так и представителей промышленности.

На страницах журнала публикуются  результаты фундаментальных исследований и передовых достижений проектно-промышленной практики, направленные на повышение эффективности проектирования производства и эксплуатации силового оборудования,  функционирования энергетического комплекса, снижение потерь в электрических и тепловых сетях, повышение надежности защиты электрических систем, устойчивости, безопасности, экологичности работы энергетического комплекса. Публикуются обзоры по широкому спектру вопросов энергетики. Журнал издается на русском и английском языках.

Материалы издания публикуются в открытом доступе и доступны на условиях лицензии Creative Commons 4.0 CC BY-NC. Читатель имеет право перерабатывать, исправлять и развивать произведение на некоммерческой основе.

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 16 апреля 2018 г. – ЭЛ №ФС 77-72670.

Журнал включен в систему Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), выпуски журнала размещаются на сайте Научной Электронной Библиотеки (НЭБ), оригинальным статьям, присваиваются уникальные номера – индексы DOI.

Текущий выпуск

Том 2, № 4 (2019)
Скачать выпуск PDF

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

185-195 283
Аннотация

Введение: анализ основных направлений энергетического переворота (energie wende/energy transition), который предполагает переход от использования углеводородного топлива и ядерной энергетики на возобновляемые источники энергии, выявил четыре ключевые проблемы: дефицит электроэнергии; старение энергетического оборудования; низкая инфраструктурная насыщенность; повышение спроса на газовое топливо. Для России областью реализации малой распределенной энергетики являются в основном потребители, не имеющие централизованного электроснабжения или сетевых каналов стабильного энергообеспечения. При построении конкретной энергосистемы в этих условиях необходимо сочетать различные подходы к производству электроэнергии.

Методы: исследование проводилось на основе анализа трудов ведущих отечественных и зарубежных ученых в энергетической сфере, занятой обеспечением энергией потребительского сектора. Методы экспертной оценки выявили ниши конструктивного совершенства газотурбинных установок. Методами компьютерного и имитационного моделирования выполнена аналитическая и статистическая обработка результатов исследований.

Результаты и обсуждение: в ходе исследования выявлена тенденция совершенствования конструкций минизаводов сжиженного природного газа (СПГ). Обосновано развитие систем энергообеспечения малотоннажных заводов по производству СПГ. Представленная конструкция газотурбинной установки ГТУ-2У предназначена для выработки электроэнергии в составе одиночной электростанции или ТЭЦ в режимах автономной работы на выделенную нагрузку и параллельной работы с энергосистемой в рамках сетей малой распределенной энергетики. Обосновано практическое применение и определены перспективные сектора рынка сбыта ГТУ-2У как в России, так и за рубежом: малая распределенная энергетика и энергообеспечение малотоннажных заводов по производству СПГ. Последнее представляет собой относительно новый рынок, который активно развивается как в экономически развитых, так и в развивающихся странах. Подобное энергообеспечение позволяет эффективно монетизировать газовые месторождения, расположенные вдали от трубопроводов, и поставлять газ в регионы со сложной логистикой.

Заключение: рассмотрены ключевые тренды развития современной энергетики. Разработана газотурбинная установка ГТУ-2У, которая позволяет производить электроэнергию в составе одиночной электростанции или ТЭЦ в режимах автономной и параллельной работы с энергосистемой. Преимущества установки обусловливают как практическое применение ГТУ-2У в отечественной энергетике, так и ее востребованность на зарубежном энергетическом рынке.

АВТОНОМНЫЕ СИСТЕМЫ

196-208 299
Аннотация

Введение: рассмотрена задача разработки и создания автономного поста микрогенерации, обеспечивающего объединение различных альтернативных источников электроэнергии с возможностью масштабирования и гибкостью в наращивании мощности (до 30 кВт). В статье представлено решение для автономного поста микрогенерации — опытный образец модульной платформы гибридной энергоустановки (МПГЭ), позволяющий использовать энергию солнца, ветра, емкостного накопителя, а также резервный автономный источник электроэнергии на базе ДВС. Обоснована основная идея концепции модульной платформы и способ объединения модулей. Показаны варианты возможных схем электроснабжения на основе МПГЭ. Отражены результаты тестовых испытаний, а также экономическая эффективность работы данной системы в условиях децентрализованного энергоснабжения.

Методы: исследование проводилось на основе анализа преимуществ, недостатков и особенностей существующих энергосистем на базе альтернативных/автономных источников электроэнергии с учетом возможности расширения функциональных возможностей и наращивания мощности за счет подключения новых генерирующих источников.

Результаты и обсуждения: представлены результаты разработки автономного поста микрогенерации — изготовлен опытный образец МПГЭ.

Заключение: разработанная модульная платформа гибридной энергоустановки позволяет обеспечить возможность объединения в рамках единой автономной энергосистемы разнотипных источников электроэнергии, сохраняя эффективное управление режимами работы, что повышает надежность энергоснабжения и экономию расхода органического топлива на выработку 1 кВт∙ч электроэнергии.

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

209-218 297
Аннотация

Введение: регулирование частоты и мощности, а также поддержание работоспособности энергосистем определяются составом оборудования, входящим в эту энергосистему. В традиционной энергосистеме таким оборудованием являются генераторы, а в изолированных энергосистемах данная функция возлагается на силовую преобразовательную технику в совокупности с системами накопления энергии. Основная проблема в таких сетях — быстрая реакция силовой преобразовательной техники на изменяющиеся условия. Чрезмерное быстродействие контроллеров приводит к неустойчивости всей изолированной энергосистемы.

Методы: для решения проблемы неустойчивости изолированной энергосистемы используются алгоритмы управления инверторов и преобразователей частоты, построенные по принципу виртуальной синхронной машины с применением статизма по напряжению и статизма по частоте. Создана модель энергосистемы, которая состоит из шести ключевых компонентов: опорно-балансирующего инвертора, двух генераторов, симуляции литий-ионной батареи, преобразователя интерфейсов и машины реального времени (RTDS — Real Time Digital Simulator). Модель была использована для проведения эксперимента, основными задачами которого являлись организация двунаправленной передачи данных от RTDS к преобразовательной технике, проверка работоспособности алгоритма и всей энергосистемы в целом.

Результаты и обсуждение: в результате проведения эксперимента была установлена связь между RTDS, генератором 1, генератором 2 и опорно-балансирующим инвертором через преобразователи интерфейсов. Данная энергосистема является устойчивой и работает без нарушений.

Заключение: организована информационная связь между модулем цифрового моделирования реального времени и генератором 2. От модуля цифрового моделирования через преобразователи интерфейсов передавались команды управления, а в качестве обратной связи использовался мониторинг исполнения данных команд. Протестирована работа сетеформирующих и сетенасыщающих преобразователей в рамках изолированной энергосистемы на стендовой базе Инжинирингового центра МФТИ и получены результаты работы оптимизационного алгоритма использования батареи в ходе применения виртуальных синхронных машин.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

219-230 286
Аннотация

Введение: в современной энергетике остро стоит проблема обеспечения электрической энергией малых и удаленных поселений и промышленных объектов, таких как нефтяные и газовые месторождения. Наиболее перспективными решениями этой проблемы считаются системы на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Одной из трудностей в их применении является потребность в накопителях электрической энергии. В настоящее время используется множество типов накопителей, действующих по разным принципам. Среди всех накопительных систем наибольший интерес представляют супермаховики, действующие по принципу механического накопления энергии.

Методы: проведен анализ систем накопления электрической энергии как существующих, так и новых перспективных разработок. Определены конструктивные элементы системы накопления электрической энергии на основе новых разработок в области машиностроения, энергетики и конструкционных материалов.

Результаты и обсуждение: в ходе анализа выявлены основные достоинства и недостатки накопителей электрической энергии. Показана необходимость разработки и создания новых эффективных накопителей электрической энергии на основе принципа механического накопления потенциальной и кинетической энергии. В ходе анализа сделан вывод о том, что повышения эффективности систем накопления электрической энергии можно добиться за счет применения новых технологических решений с использованием супермаховиков и энергоэффективных обратимых электрических машин. Представлено решение по созданию энергоэффективного накопительного комплекса для электроэнергетической отрасли.

Заключение: разрабатываемый накопительный комплекс с использованием супермаховиков и энергоэффективных обратимых электрических машин позволяет повысить энергоэффективность классических генерирующих систем, а также энергосистем на основе возобновляемых источников энергии.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.