Результаты разработки и экспериментальных исследований накопительного комплекса с накопителем энергии СПЭНЭ-1

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке управляемого накопительного комплекса (НК) электрической энергии для современной распределённой энергетики на основе передовых инновационных технологий. Научная новизна состоит в применении в НК сверхпроводящего электромеханического накопителя энергии СПЭНЭ-1 модульной конструкции. Модульная конструкция является новой и защищена тремя патентами (2791661,2760784,2601590). ЦЕЛЬ. Провести экспериментальные исследования, подтвердить основные технические решения, заложенные в конструкцию НК и разработать конструкторско-технологическую документацию (КТД). МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись экспериментальные методы, подтверждающие теоретические исследования и расчеты узлов и элементов НК, реализованные средствами MatLab®. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, научная новизна, пути и этапы разработки накопителя энергии СПЭНЭ-1 НК. Работы проведены в три этапа. На первом этапе разработаны функциональная структура накопительного комплекса, математическая модель работы накопительного комплекса в составе электрической сети, методы расчета параметров и управления энергетическими потоками в электрических сетях различной топологии, а также ЭКД на экспериментальный образец накопительного комплекса и системы управления. На втором этапе изготовлен экспериментальный образец системы управления накопительным комплексом, и проведена наладка и тестирование экспериментального образца системы управления накопительного комплекса. Разработаны программа и методика проведения испытаний экспериментального образца накопительного комплекса, включая систему управления, подготовлены методические материалы проведения комплексных испытаний экспериментальных образцов и рабочая документация для модернизации испытательной установки. На третьем этапе работы выполнены: а) сборка, наладка и тестирование НК для проведения совместных комплексных испытаний экспериментальных образцов; б) определение оптимальных параметров НК, основных характеристик и диапазона их изменений; в) экспериментальные испытания критических параметров сверхпроводящего подвеса ротора-маховика экспериментального образца накопительного комплекса и его системы управления; г) экспериментальные комплексные испытания экспериментальных образцов; д) корректировка КТД по результатам технологии изготовления и экспериментальных комплексных испытаний. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты, полученные в работе, имеют важное значение для развития распределённой энергетики в РФ. Разработана ЭКД накопительного комплекса и испытательной базы, а также нормативные документы для эксплуатации накопительного комплекса в различных системах электроснабжения. НК может использоваться в тяговых электросистемах электротранспорта, распределённых электрических сетях с альтернативными источниками питания. Особенно эффективно применение разработанного НК в системах электроснабжения, работающих в условиях низких температур, например, Арктики, Космоса.

1. Смоленцев, Н. И. Энернет. Состояние и перспективы / Н. И. Смоленцев, А. Н. Игнатов, Д. С. Иргибаева // Современные проблемы телекоммуникаций: Материалы Международной научно-технической конференции, Новосибирск, 22–23 апреля 2021 года. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2021. – С. 409-413.

2. Патент № 2825222 C1 Российская Федерация, МПК. H02J 4/00 (2024.01); H02J 7/00 (2024.01) Пакетный способ передачи энергии: № 2023119435: заявл. 21.07.2023: опубл.22.08.2024 / Н. И. Смоленцев; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики".

3. Lee, S., Kim, J., Im, S., An, S., Kwon, Y.-W., & Auh, K. H. (2023). Consideration for the development of room-temperature ambient-pressure superconductor (LK-99). Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology, 33(2), 61–70.

4. Патент № 2791601 C1 Российская Федерация, МПК H02K 55/00, H02K 7/02, H02K 26/00. Электромеханический накопитель энергии: № 2022113364: заявл. 18.05.2022: опубл. 13.03.2023 / Н. И. Смоленцев, Ю. Л. Бондарев, А. В. Никитин.

5. Разработка накопительного комплекса для систем энергоснабжения различного назначения/ Н. И. Смоленцев, А. Н. Игнатов, Д. С. Иргибаева, А. В. Никитин // Современные проблемы телекоммуникаций: Материалы Российской научно-технической конференции, Новосибирск, 20–21 апреля 2022 года. – Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2022. – С. 727-733.

6. Смоленцев Н.И., Четошникова Л.М., Игнатов А.Н. Управление электромеханическим накопителем энергии // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(6):75-84.

7. Смоленцев Н.И., Четошникова Л.М. Топология электрической сети и способ передачи электрической энергии. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(4):95-103. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-4-95-103.

8. Хохлов А., Мельников Ю., Веселов Ф., Холкин Д., Дацко К. Распределённая энергетика в России: потенциал развития. — М.: Энергетический центр Московской школы управления «Сколково», 2019. – 89 с.

9. Ерошенко С. А., Карпенко А. А., Кокин С. Е., Паздерин А. В. Научные проблемы распределённой генерации // Известия вузов: Проблемы энергетики, 2010. №11–12. С. 126–133.

10. Хохлов А. Развитие распределенной генерации приведет к кардинальным изменениям в архитектуре электроэнергетики России. Энергетика и промышленность России. 2017, № 11

11. «Дорожная карта» «ЭНЕРДЖИНЕТ» Национальной Технологической Инициативы. [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/8916 (дата обращения 11.04.2024 г.).

12. Тягунов М. Г., Викулов А. Н. Возобновляемая энергетика в распределённых энергосистемах. Московский энергетический институт (НИУ) СОК №7. [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/8916 (дата обращения 11.04.2024 г.).

13. Цифровой переход в электроэнергетике России: экспертно-аналитический доклад. / под общ. ред. В.Н. Княгинина и Д.В. Холкина. М., ЦСР, 2017.