Использование симулятора режимов Минигрид для решения задач проектирования

АКТУАЛЬНОСТЬ: К числу основных направлений развития современной энергетики относится использование распределенной малой генерации и различных объектов на их основе с интеграцией в существующие распределительные электрические сети централизованного электроснабжения, а также цифровизация таких объектов и технологий их проектирования, подготовки персонала.

ЦЕЛЬ: Исследуется возможность применения симулятора режимов и управления «Минигрид» (тренажера для обучения управлению режимами и подготовки оперативного персонала) в качестве средства получения интегральных показателей эффективности проектных решений при создании объектов малой генерации и их включения в сети централизованного энергоснабжения.

МЕТОДЫ: Используется имитационное моделирование нормальных и аварийных режимов Минигрид на годовом интервале времени с помощью разработанного в НГТУ цифрового симулятора. Режимы задаются суточными графиками нагрузки, возмущения стохастическими характеристиками. Моделируется режимное, противоаварийное и оперативное управление схемой сети, генерацией с учетом возможностей автономной и параллельной с внешней энергосистемой работой Минигрид с последующим расчетом интегральных показателей технической эффективности проектных решений по вариантам генерирующего оборудования и способам управления режимами.

РЕЗУЛЬТАТЫ: На примере характерного Минигрид рассмотрены различные проектные задачи, при решении которых по единым показателям эффективности можно оценить и выбрать предпочтительную конфигурацию локальной системы энергоснабжения. В частности, получены зависимости годового недоотпуска электроэнергии и коэффициента использования установленной генерирующей мощности электростанции от числа и мощности ее энергоблоков, режимов работы Минигрид при заданном суточном графике нагрузки. Продемонстрирована возможность расширения области применения цифрового симулятора режимов «Минигрид».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Полученные результаты свидетельствуют об эффективности применения симулятора для решения ряда проектных задач при создании Минигрид. Разработанный цифровой симулятор режимов «Минигрид» помимо обучения управлению режимами может использоваться как унифицированный инструмент анализа и принятия решений на стадии проектных альтернатив.

1. Илюшин П.В. Системный подход к развитию и внедрению распределенной энергетики и возобновляемых источников энергии в России // Энергетик. 2022. № 4. С. 20-26.

2. Klagge B., Brocke T. Decentralized electricity generation from renewable sources as a chance for local economic development: a qualitative study of two pioneer regions in Germany //Energy, Sustainability and Society. – 2012. – Т. 2. – С. 1-9.

3. Tsai C. T. et al. Optimal design and performance analysis of solar power microsystem for mini-grid application //Microsystem Technologies. – 2021. – Т. 27. – С. 1267-1281.

4. Sultana G., Keshavan B. K. Evaluation of performance and reliability indices of a micro-grid with distributed generation //2020 IEEE region 10 conference (TENCON). – IEEE, 2020. – С. 341-346.

5. Chambon C. L. et al. Techno-economic assessment of biomass gasification-based mini-grids for productive energy applications: The case of rural India //Renewable Energy. – 2020. – Т. 154. – С. 432-444.

6. Санеев Б. Г. и др. Автономные энергоисточники на севере Дальнего Востока: характеристика и направления диверсификации //Пространственная экономика. – 2018. – №. 1. – С. 101-116.

7. Mondal A. H., Denich M. Hybrid systems for decentralized power generation in Bangladesh //Energy for sustainable development. – 2010. – Т. 14. – №. 1. – С. 48-55.

8. Бык Ф. Л., Илюшин П. В., Мышкина Л. С. Особенности и перспективы развития распределенной энергетики в России //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2021. – Т. 64. – №. 6. – С. 78-87.

9. Бык Ф. Л., Илюшин П. В., Мышкина Л. С. Прогноз и концепция перехода к распределенной энергетике в России //Проблемы прогнозирования. – 2022. – №. 4 (193). – С. 124-135.

10. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С., Кожевников М. В. Повышение устойчивости энергоснабжения регионов на основе локальных интеллектуальных энергосистем //Экономика региона. – 2023. – Т. 19. – №. 1. – С. 163-177.

11. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Интеграция локальных интеллектуальных энергосистем и энергетический переход //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2022. – С. 31-40.

12. Бойко Е. Е. и др. Способы повышения эффективности территориальных систем энергоснабжения //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2022. – Т. 65. – №. 4. – С. 108-117.

13. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Цифровые технологии и эффективность локальных энергосистем //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2021. – С. 99-107.

14. Фишов А. Г. и др. Синхронизация Microgrid с внешней электрической сетью и между собой в нормальных и послеаварийных режимах при разных схемах объединения //Релейная защита и автоматизация. – 2021. – №. 2. – С. 32-42.

15. Фишов А. Г. и др. Режимы и автоматика Минигрид, работающих в составе распределительных электрических сетей ЕЭС //Релейная защита и автоматизация. – 2021. – №. 3. – С. 22-37.

16. Гуломзода А. Х. Исследование способа синхронизации с внешней сетью локальных систем электроснабжения на базе малой генерации //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2021. – С. 303-312.

17. Фишов А. Г., Петрищев А. В., Ожулас В. А. Цифровой симулятор режимов минигрида, интегрированного с внешней электрической сетью. Часть 1. Физико-технологические основы объекта симуляции // Энергетик. – 2023. – № 6. – С. 6–13.

18. Фишов А. Г., Петрищев А. В., Ожулас В. А. Цифровой симулятор режимов минигрида, интегрированного с внешней электрической сетью. Часть 2. Техническая реализация и особенности использования симулятора //Энергетик. – 2023. – №. 7. – С. 14-22.

19. Müller S. C. et al. Interfacing power system and ICT simulators: Challenges, state-of-the-art, and case studies //IEEE Transactions on Smart Grid. – 2016. – Т. 9. – №. 1. – С. 14-24.

20. Palensky P. et al. Applied cosimulation of intelligent power systems: Implementing hybrid simulators for complex power systems //IEEE Industrial Electronics Magazine. – 2017. – Т. 11. – №. 2. – С. 6-21.

21. Sidwall K., Forsyth P. A review of recent best practices in the development of real-time power system simulators from a simulator manufacturer’s perspective //Energies. – 2022. – Т. 15. – №. 3. – С. 1111.

22. Бык Ф.Л., Мышкина Л.С. Эффекты интеграции локальных интеллектуальных энергосистем // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 1. С. 3-15.

23. Колотыгина Е. К., Фролова Я. А. Оптимизация состава и загрузки включенного оборудования при совместной выработке электричества и тепла в энергосистемах малой мощности //Электроэнергетика глазами молодежи-2018. – 2018. – С. 89-92.

24. Чукреев Ю.Я., Бык Ф.Л., Мышкина Л.С., Чукреев М.Ю. Cвойства надежности при децентрализации энергетики. Известия Российской академии наук. Энергетика. 2023. № 5. С. 19-39.

25. Бык Ф. Л., Чукреев Ю. Я. Оценка влияния интеграции локальных интеллектуальных энергосистем на средства обеспечения балансовой надежности ЕЭС //Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. – 2022. – С. 41-50.

26. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Надежность объектов распределенной энергетики //Надежность и безопасность энергетики. – 2021. – Т. 14. – №. 1. – С. 45-51.

27. Abdmouleh Z. et al. Review of optimization techniques applied for the integration of distributed generation from renewable energy sources //Renewable Energy. – 2017. – Т. 113. – С. 266-280.

28. Xu Y. et al. Smart energy systems: A critical review on design and operation optimization //Sustainable Cities and Society. – 2020. – Т. 62.– С. 102369.

29. Rech S. Smart energy systems: Guidelines for modelling and optimizing a fleet of units of different configurations //Energies. – 2019. – Т. 12. – №. 7. – С. 1320.