Использование электрохимических накопителей энергии в системах автономного электроснабжения для снижения расхода топлива энергоустановок

ЦЕЛЬ. На удаленных территориях при отсутствии централизованного электроснабжения энергосбережение является одним из ключевых факторов успешного развития региона. Применение электрохимических накопителей энергии способствует экономии жидкого или газообразного топлива энергоустановок, используемых в автономных системах электроснабжения. Отечественные производители создали мобильные системы накопления энергии модульного типа, предназначенные к быстрому их развертыванию практически на любой территории и работающие в диапазоне от нескольких сотен киловатт в единичном исполнении до комплексов в десятки мегаватт. МЕТОД. Использован метод неопределенных множителей Лагранжа в приложении к профилям мощности нагрузки дискретного вида для выбора параметров электрохимического накопителя энергии, обусловливающих минимизацию расхода топлива. Полученная математическая модель использует профили мощности нагрузки, сформированные по её продолжительности, и ориентирована на простейший алгоритм численного поиска экстремума функции путем изменения её аргумента, не решая оптимизационного нелинейного уравнения. В методику включен выбор длительности разряда накопителя энергии. РЕЗУЛЬТАТ. Показано влияние накопителя энергии на снижение расхода топлива. Методика справедлива для выпуклых расходных характеристик энергоустановок. В условиях прогнозируемых изменений профилей мощности (рабочий/выходной дни) сценарии оптимального управления рассчитываются индивидуально. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование предложенной математической модели обеспечивает быстрые расчеты экономической оценки использования электрохимических накопителей энергии. Для газопоршневых энергоустановок, где они обязательны для стабилизации параметров качества электроэнергии, их коммерческая привлекательность существенно выше, чем для энергоустановок другого вида.

1. Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Коротков И.Ю и др. Системы накопления энергии: российский и зарубежный опыт // Энергетическая политика. 2020. № 6. С. 76-87.

2. Российский национальный комитет СИГРЭ. Мониторинг событий, оказывающих существенное влияние на функционирование и развитие мировых энергосистем (еженедельный обзор) [Электронный ресурс] Доступно по: www.cigre.ru/ (Ссылка активна на: январь 2020- январь 2021 гг).

3. Мельников В.Д., Зырянов В.М., Нестеренко Г.Б. Системы накопления электрической энергии для повышения технических и экономических характеристик газопоршневых электростанций // Энергоэксперт. 2020. №3. С. 40-43.

4. Распределенная энергетика в России: потенциал развития Электронный ресурс / Энергетический центр Московской школы управления СКОЛКОВО. 2018.Доступно по: URL:https://energy.skolkovo.ru/downloads/documents/SEneC/Research/SKOLKOVO_EneC_DER-3.0_2018.02.01.pdf. Ссылка активна на: сентябрь 2020.

5. Андронов М. Распределенная генерация: будущее энергетики или тупик [Электронный ресур] / М. Андронов // Деловой журнал Инвест–Форсайт. 2018. Доступно по URL:https://www.if24.ru/budushhee-energetiki. Ссылка активна на: декабрь 2018.

6. Накопители в электроэнергетике Электронный ресурс // Энергетический бюллетень / Аналитический центр при Правительстве российской Федерации.  Выпуск № 60, 2018. Доступно по URL: http://ac.gov.ru/files/publication/a/16882.pdf. Ссылка активна на сентябрь 2019.

7. Газовая электростанция в комбинации с накопителем энергии. Электронный ресурс. 2017. Доступно по URL: http://renen.ru/gas-power-plant-in-combination-with-anenergy-storage-unit/ Ссылка активна на: декабрь 2019.

8. Гладков Д.С., Зырянов В.М. Снижение установленной мощности дизельных генераторов с помощью накопителей энергии / Наука. Технологии. Инновации: сб. науч. тр. в 9 ч. / под ред. Гадюкиной А.В. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. Ч. 4. С . 16-20.

9. Bakhteev K., Fedotov A, Misbakhov R. The improving efficiency of electric receivers on the industrial enterprises in case of short-term power outages // Proceedings of the 2019 20th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). Ostrava. Czech Republic. 2019, pp. 347-352.

10. Bakhteev K., Fedotov A., Misbakhov R., et al. Influence of voltage dips on the stability of excitation of synchronous machines // Proceedings of the 2019 20th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). Ostrava. Czech Republic. 2019, pp. 330-335.

11. Bakhteev K., Fedotov A., Misbakhov R. The Improving quality of power supply to industrial consumers using high-power energy storage // 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). Riga. 2018, pp. 1-5.

12. Попутный нефтяной газ: переработка и использование или утилизация Электронный ресурс // Пронедра.Ру. 2020. Доступно по URL: https://pronedra.ru/gas/2017/03/03/pererabotka-poputnogo-neftyanogo-gaza/ Ссылка активна на сентябрь 2020.

13. Бачурин П.А., Гладков Д.С., Зырянов В.М. и др. Испытания промышленного образца системы накопления энергии СНЭ-10-1200-400 при совместной работе с ГПУ в составе экспериментальной энергосистемы / Электроэнергия. Передача и распределение. 2020. № 2, март-апрель. С. 18-24.

14. Бахтеев К.Р. Создание гибридного накопителя электроэнергии большой мощности для предотвращения кратковременных нарушений электроснабжения промышленных потребителей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. № 3-4. С. 36-44.

15. Аккумуляторные батареи большой мощности (АББМ) Электронный ресурс. 2019. Доступно по URL:http://wiki2.gridology.ru Ссылка активна на июль 2019.

16. Фрэн Хоффард. Правильная эксплуатация может продлить жизнь литий-ионного аккумулятора. Доступно по http://powerelectronics.com/portable_power_management/battery_charger_ics/804PET22 li-ionbattery-life.pdf.

17. Аккумуляторные батареи большой мощности (АББМ). Системы накопления энергии (СНЭ) Электронный ресурс. 2020. Доступно по URL:http://perepada.net/abbm-forenergo. Ссылка активна на июнь 2020.

18. Кузнецова Н.Д., Митрофанов С.В. Анализ эффективности применения различных типов аккумуляторных батарей в автономных системах электроснабжения / Вестник ПНИПУ: Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2018. № 25. С. 48-56.

19. Рынок литий-ионных накопителей энергии будет расти на 55% в год до 2022 г [Электронный ресурс]. 2018. Доступно по URL: https://gisprofi.com/gd/ documents/rynok-litijionnyh-nakopitelej-energii-budet-rasti-na-55-v-god-do-2022-g.html. Ссылка активна на сентябрь 2020.

20. The Battery Revolution is About to Begin [Электронный ресурс]. 2018. Доступно по URL:https://gisprofi.com/gd/documents/krupnyj-nakopitel-energii-na-osnove-svintsovouglerodnyh-akkumulyatorov.html Ссылка активна на сентябрь 2020.

21. A Behind the Scenes Take on Lithium-ion Battery Prices [Электронный ресурс]. – 2019. Доступно по URL: https://about.bnef.com/blog/behind-scenes-take-lithium-ion-batteryprices Ссылка активна сентябрь 2020.

22. ООО «Системы накопления энергии». Официальный сайт компании: https://estorsys.ru.

23. IEC Energy. Официальный сайт компании: https://iec-energy.ru.

24. Fedotov А., Vagapov G., Abdullazyanov R., et al. Rated power determination for autonomous micro combined heat and power and rechargeable battery system // Latvian journal of physics and technical sciences. 2020. № 6. Riga. P. 12-22.

25. Fedotov A., Misbakhov R., Bakhteev K and Rustem Abdullazyanov. Economic Assessment Of The Efficiency Of The Application Of Energy Storage System To Compensate The Load Rise And Shedding Of Gas Piston Installation / 2020 IEEE 61st International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). RTUCON 2020 5–6 Nov., Riga, Latvia & Tallinn, Estonia. 7 p.

26. Bakhteev K., Fedotov A., Chernova N. Methodological Approaches to the Choice of Energy Storage and Optimization of Their Parameters to Improve the Electric Power Quality in Various Types of Electric Power Systems // Proceedings of the 10th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering ELEKTROENERGETIKA 2019. Stará Lesná. Slovak Republic. 2019. P. 488-493.

27. ООО «Лиотех». Официальный сайт компании: https://www.liotech.ru.