Разработан способ за секунду стабилизировать энергосети удаленных поселков

Ученые создали модель автономной энергосистемы с водородными накопителями для удаленных населенных пунктов и промышленных объектов. Эта система, благодаря комбинированному управлению, может стабилизировать частоту энергосети после аварий менее чем за секунду, сообщили в Минобрнауки РФ. Эту информацию сообщает издание ТАСС.

Специалисты Томского политехнического университета в сотрудничестве с коллегами из Китая разработали модель автономной энергосистемы, использующей возобновляемые источники энергии. Водородные накопители в данной системе служат средством для повышения устойчивости. Исследования показали, что такая сеть способна быстро возвращать параметры электроснабжения к норме после аварий и резких изменений нагрузки, используя для этого менее 0,7 секунды.

Автономные энергосистемы находят применение в удаленных поселках и на промышленных объектах, которые не подключены к единой энергосети. В таких системах используются солнечные и ветровые установки, подключаемые через силовые преобразователи. При резком увеличении нагрузки или отключении одного из источников в них могут возникать колебания частоты и напряжения.

Новая система отслеживает не только отклонение частоты, но и скорость ее изменения. В случае быстрого роста или падения частоты инвертор формирует управляющее воздействие для регулирования. Ученые подготовили математическую модель, в которой сравнили три стратегии управления автономной энергосистемой: классическую, обратную и комбинированную. Наилучшей оказалась комбинированная схема с синтетической инерцией, где один инвертор задает параметры сети, а остальные подстраивают мощность под текущую нагрузку.

Модель была протестирована при различных аварийных условиях, таких как отклонение нагрузки на 10-20%, внезапное отключение инвертора, подключение нового преобразователя и изменения характеристик электросети. Результаты показали, что перераспределение активной мощности после подключения нового инвертора заняло менее 0,7 секунды. Для сравнения, в классическом управлении стабилизация реактивной мощности занимала до 37,9 секунды, а в обратном — до 7,17 секунды.

В будущем планируется разработка адаптивного управления, которое будет учитывать уровень заполнения водородного хранилища, параметры сети и состояние оборудования, а также его тестирование на лабораторных макетах. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Hydrogen Energy (Q1, IF: 9,2).