АКТУАЛЬНОСТЬ. Синхронизация – это алгоритм действий по включению синхронных генераторов на параллельную работу с энергосистемой, является неотъемлемой частью процесса производства электроэнергии. На практике процесс синхронизации сопряжен с некоторыми трудностями. Разработанное автоматическое устройство синхронизации является цифровым и интегрируется в микропроцессорный терминал комплекса КПА-М, позволяя решить возникающие проблемы посредством выполнения синхронизации различными методами, в том числе разработанным методом ускоренной синхронизации.

ЦЕЛЬ. Создать комплексную автоматизированную систему синхронизации на базе микропроцессорного терминала КПА-М с вариативностью используемых методов. Проанализировать существующие устройства синхронизации, синтезировать традиционные методы синхронизации, на их базе создать нетрадиционный промежуточный метод и интегрировать его в автоматизированную систему. Разработать алгоритмы работы измерительного и логического органов, а также органа управляющих воздействий системы синхронизации. Провести экспериментальную проверку алгоритмов подачей реальных сигналов от датчиков напряжения на физической модели с вращающейся синхронной машиной (тестируемый генератор мощностью 12 кВт).

МЕТОДЫ. Проблема исследования изучена с использованием теоретических и практических подходов. Теоретические методы – анализ, синтез и классификация. Практические методы – моделирование в среде MatLab®, сравнение, эксперимент, наблюдение.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлено описание архитектуры, принципов построения, выбора уставок системы синхронизации, а также взаимодействия её логической части со смежными блоками (измерительным блоком, блоком выходных воздействий). Работа дает исчерпывающее описание настройки системы и интеграции её измерительной и логической части в микропроцессорный терминал КПА-М с последующим испытанием работоспособности частей на физическом объекте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разрабатываемая система обладает расширенным по сравнению с аналогами функционалом, позволяя использовать традиционный метод точной синхронизации и разработанный метод ускоренной синхронизации. Прогнозируется снижение капитальных затрат на системы автоматики, так как одно устройство обеспечивает синхронизацию на нескольких выключателях и уменьшение издержек на эксплуатацию генератора (ТОиР), поскольку при включении подходящими методами части машины не подвержены недопустимым термическим и механическим воздействиям. Разработка актуальная для ликвидации аварийных ситуаций в энергосистеме. Социальная значимость проекта заключается в исключении человеческого фактора и необходимости высокой квалификации персонала для ручного осуществления процесса. Перспектива применения разработки – в учебном процессе университета и на реальных объектах энергетики, в частности на крупных синхронных генераторах.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Несимметрия нагрузок отрицательно сказывается как на работе потребителей, так и на самой электрической сети. Указанное явление приводит к снижению эффективности процессов передачи и распределения электрической энергии вследствие появления дополнительных потерь. Симметрирование нагрузок в электрических сетях 0,4 кВ производят как на стадии проектирования сетей, так и при их эксплуатации. На стадии проектирования стараются равномерно распределить нагрузки по фазам. Авторами статьи решается актуальная задача распределения однофазных электропотребителей на стадии проектирования системы электроснабжения для анализа суммарной доли дополнительных потерь от несимметрии в структуре суммарных потерь в распределительных сетях 0,4 кВ.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблему несимметрии нагрузок в электрических сетях 0,4 кВ, вызывающие дополнительные потери электроэнергии. Произвести анализ существующих методов симметрирования при распределении по фазам линий L1, L2, L3 однофазных электроприемников на этапе проектирования электрических сетей. Разработать алгоритм распределения однофазных электроприемников, использующий в качестве исходных данных массивы мгновенных значений силы тока отдельных электроприемников, который заключается в поиске наилучшего решения распределения электроприемников по фазам линий L1, L2, L3, по критерию минимизации влияния несимметрии нагрузки на потери в элементах системы электроснабжения, используемых для транспортировки электрической энергии.

МЕТОДЫ. Для решения поставленной задачи в работе использован метод полного перебора, реализованный с помощью троичной системы счисления, применяемой для кодирования распределения электроприемников по фазам системы электроснабжения. В качестве целевой функции используется коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по фазам системы электроснабжения.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Приведены результаты использования разработанного алгоритма, применяемого в виде стороннего плагина для программного комплекса по проектированию, для распределения электроприемников одного из кабинетов, разрабатываемой BIM офисного здания. Выполнено сравнение разработанного алгоритма с существующими наиболее широко применяемыми подходами к распределению однофазных электроприемников в системах электроснабжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанный алгоритм позволил получить принципиально новые технические решения на этапе разработки проектной документации системы электроснабжения (стадия ПД и РД), способствующие повышению энергоэффективности передачи электрической энергии, за счет снижения дополнительных потерь от несимметричной нагрузки.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Эффективное функционирование городских систем водоснабжения играет важную роль в поддержании нормальной жизнедеятельности городов и населенных пунктов. Особенно важным является управление давлением и оптимизация гидравлических режимов в водопроводных сетях, поскольку они напрямую влияют на надежность водоснабжения и эффективное использование ресурсов. Однако, определение оптимальных параметров и методов регулирования в каждом конкретном случае требует тщательного исследования и анализа. В условиях постоянного увеличения требований к автоматизации водоснабжения и растущих инвестиций в её инфраструктуру, проблема корректного технико-экономического обоснования таких вложений приобретает особую актуальность.

ЦЕЛЬ. Для плавного регулирования напорной характеристики насоса в условиях необходимости поддержания заданного давления сети водоснабжения повсеместно применяются преобразователи частоты. В условиях значимости точной оценки инвестиционных затрат на автоматизацию насосных агрегатов возникает необходимость получения уравнений, которые учитывают особенности эксплуатации водопроводной сети на предпроектной стадии. В связи с этим авторы статьи ставят перед собой цель исследовать степень влияния статической составляющей сети водоснабжения на изменение электропотребления насосного агрегата при частотном регулировании и апробировать полученные зависимости на реальной статистике режимов водо- и энергопотребления водозабора «Сож» Гомельского водоканала.

МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач использовались классические формулы подобия насосного агрегата, отражающие связь между расходом, напором и мощностью потребления. В качестве метрики оценки для верификации модели электропотребления насосного агрегата использовалась среднеквадратическая ошибка (mean squared error), средняя абсолютная ошибка (mean absolute error) и средняя абсолютная ошибка в процентах (mean percentage absolute error).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведенные исследование демонстрирует значительное улучшение точности моделирования электропотребления при использовании модифицированного коэффициента, отражающего степень изменения мощности при изменении частоты питающей сети. При применении этого подхода, среднеквадратическая ошибка уменьшается более чем в два раза, с 0,35 до 0,167, средняя абсолютная ошибка снижается с 0,347 до 0,165, и средняя абсолютная процентная ошибка уменьшается с 0,20% до 0,08%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенное исследование подтверждает эффективность применения частотного регулирования насосных агрегатов, обеспечивающего нелинейное изменение электрической мощности, и демонстрирует возможность более точного прогнозирования электропотребления, учитывающего специфику работы водопроводной сети. Результаты этой работы могут быть полезны для проектов по оптимизации систем городского водоснабжения, обеспечивая более точное планирование и использование ресурсов.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Повышение эффективности работы станции с увеличением рабочих мощностей является одной из приоритетных задач развития энергоустановок. Одним из решений данного вопроса является внедрение топливных элементов в качестве основного или дополнительного источника мощности и теплоты. Разработка качественной схемы внедрения топливных элементов на тепловые станции позволит повысить их производственную мощность с возможностью дальнейшего снижения углеродного следа путем уменьшения потребления природного газа.

ЦЕЛЬ. Проведение анализа эффективности внедрение топливных элементов для увеличения производственных мощностей ТЭЦ.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод, основанный на законе сохранения энергии при стационарных условиях работы схем. Выбранный метод расчета был реализован с применением программного обеспечения MatLab, DvigWT и Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлены три вида схем ТЭЦ в компоновке с топливными элементами и указанием их конкретных достоинств и недостатков. Выполнен анализ методов добычи водорода с выбором одного из них путем выполнения оценки себестоимости производства водорода. Произведен технико-экономический анализ внедрения топливных элементов на станции с учетом стоимости выработки водорода. Осуществлен расчет углеродного следа от внедрения топливных элементов на станции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При внедрении топливных элементов на ТЭЦ увеличивается производственная эффективность выработки электрической энергии на более чем 20 %, а мощность блока по выработке электроэнергии увеличивается на более чем 30 МВт. Расчеты показали, что использование топливных элементов приводит к значительному увеличения производственных мощностей, однако необходимо более подробно изучить методологию расчета самих топливных элементов и пути добычи водорода.

ЦЕЛЬ. Экспериментальные исследования по оптимизации выходных электрических и массообменных характеристик при проведении процесса обратного электродиализа.

МЕТОДЫ. В работе использовались приемы системного анализа и была разработана математическая модель для описания движения водных потоков и концентраций веществ в них. Описано задействованное оборудование, сконструированное для экспериментальной и промышленной отработки предлагаемых технологий с техническими характеристиками разработанных аппаратов и установок.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Обратный электродиализ (RED - reverse electrodialysis) – новая мембранная технология для производства возобновляемой энергии с использованием градиентов солености. Конечной целью RED является достижение максимально возможного значения плотности мощности, которая зависит от нескольких параметров, связанных с собственными электрохимическими характеристиками мембран, конфигурацией стека (количество пар ячеек, длина канала), гидродинамикой, природой рабочих растворов (ионный состав, концентрация) и др. В статье представлены экспериментальные исследования влияния и моделирования различных параметров работы обратного электродиализа на выходные электрические характеристики системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что на выходную мощность системы существенное влияние оказывают состав растворов в приэлектродных камерах, внешняя нагрузка и внутреннее сопротивление, концентрации рабочих растворов и время проведения эксперимента. Максимальная электрическая эффективность составила 56% (плотность мощность 0,34 Вт/м2 ) при проведении полупромышленных экспериментов по обратному электродиализу с использованием модельных растворов NaCl, приэлектродных растворов K₃Fe(CN)₆/K₄Fe(CN)₆ и китайских мембран IONSEP толщиной 0,6 мм.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Ввиду трудностей нахождения собственных чисел и собственных функций для тел с осевой (цилиндр) и центральной (шар) симметрией, определяемых в классических методах из краевых задач Штурма – Лиувилля, включающих уравнения Бесселя, точные аналитические решения которых не получены (известны лишь численные решения, описываемые приближенными аппроксимационными формулами), возникает необходимость разработки аналитических методов их решения. В связи с чем, была поставлена.

ЦЕЛЬ - разработать метод определения собственных функций и собственных чисел, связанный с выполнением дифференциального уравнения краевой задачи Штурма – Лиувилля в центре симметрии, применительно к телам с осевой симметрией.

МЕТОДЫ. В основу метода положено использование дополнительных граничных условий (ДГУ) и ортогональных систем координатных функций в интегральном методе теплового баланса. Система собственных функций, определяемая из решения краевой задачи Штурма – Лиувилля, принимается в виде тригонометрического ряда, неизвестные константы которого находятся из ДГУ. ДГУ определяются так, чтобы в центре симметрии выполнялось исходное дифференциальное уравнение нестационарной задачи теплопроводности.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Показана высокая точность нахождения собственных чисел, получаемых из решения уравнения Бесселя краевой задачи Штурма – Лиувилля. Точность собственных чисел определяется числом используемых ДГУ.

ВЫВОДЫ. Полученное окончательное решение исходной задачи нестационарной теплопроводности для цилиндра включает лишь простые алгебраические выражения, исключая специальные функции (Бесселя, Неймана, Ханкеля), которые имеют место в классических решениях.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Представлен обзор современного состояния исследований водоугольных суспензий в России и за рубежом. Водоугольные суспензии являются перспективными альтернативными видами энергетических топлив. Их использование в энергетике позволит вырабатывать тепловую и электрическую энергию. В качестве компонент таких топлив возможно использовать достаточно широкий спектр веществ. Одними из предпочтительных являются отходы различного типа. Анализ современной литературы показал достаточно широкий спектр направлений по изучению многокомпонентных водоугольных суспензий. Проанализировано влияние добавок и компонент водоугольных суспензий на их характеристики и свойства.

ЦЕЛЬ. Представить информацию о современном состоянии исследований в области технологий приготовления, распыления и сжигания водоугольных топлив, а также о существующих и перспективных добавках к таким суспензиям.

МЕТОДЫ. Исследование выполнено методом сбора и структурирования информации.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведен обзор современного состояния исследований в области технологий приготовления, распыления и сжигания водоугольных топлив, а также существующих и перспективных добавок к таким суспензиям. Установлено, что добавки в состав суспензии жидких горючих отходов и биомассы способствует снижению времени задержки зажигания. При этом такие добавки не снижают качественных характеристик распыления многокомпонентных водоугольных суспензий. Ряд компонент позволят сократить объемы эмиссии в атмосферу продуктов сгорания таких топлив. Проанализировано влияние добавок и компонент водоугольных суспензий на их характеристики и свойства. Показано, что жидкие компоненты способствуют интенсификации процессов зажигания и горения. Также, их введение в состав топлива положительно влияет на реологические свойства суспензий, характеристики их распыления, сжигания и концентрацию вредных выбросов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Водоугольные суспензии являются перспективными альтернативными видами энергетических топлив. Их использование в энергетике позволит вырабатывать тепловую и электрическую энергию. Введение в состав водоугольных суспензий горючих компонентов позволяет существенно улучшить реологические свойства, что может улучшить характеристики хранения и транспортировки таких топлив. Установленные положительные характеристики и свойства водоугольных суспензионных дают предпосылки для полномасштабного внедрения в промышленную энергетику таких топлив.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Невозможность использования существующих информационных систем таких, как территориальных схем обращения с отходами (ТСОО) для формирования баланса спроса и предложения. ТСОО не позволяют выявить объем спроса и предложения на технологии переработки, а производители оборудования не ориентированы на понимание баланса спроса по стране. Технологическое развитие в части создания новых объектов энергетической переработки отходов требует обоснования перспектив для инвестирования.

ЦЕЛЬ. Разработать концепцию замкнутого ресурсного цикла с использованием информационных потоков, направленных на выявление участников процесса. Искомый инструмент должен обеспечить понимание потребности в производстве биоэнергетического оборудования, потенциала спроса на НИОКР, а также на формирование государственных программ поддержки создания предприятий по переработке твердых коммунальных отходов (ТКО) и производств биоэнергетического оборудования.

МЕТОДЫ. Разработка концепции замкнутого ресурсного цикла характеризуется проектированием концепции, включающее в себя методы дивергенции, трансформации и конвергенции.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В работе описана актуальность темы, связанная с невозможностью использования существующих информационных систем таких, как территориальных схем обращения с отходами (ТСОО) для формирования баланса спроса и предложения на технологии переработки. Выявлены потенциальные участники формирования замкнутого ресурсного цикла на всем жизненном цикле проекта по переработке отходов с определением роли участников и связей между ними, а также особенностей информационного потока каждого участника. Предложена концепция, основанная на формировании информационной системы, в которой каждый участник может максимально реализовать свои потребности в ресурсах и эффекте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предлагаемая система позволяет усовершенствовать существующую систему обращения с отходами, обеспечивает возврат сформированных отходов в ресурсный цикл. Пока источник формирования отходов не удовлетворяет спрос на реализацию образующихся отходов, будет образовываться спрос новых мощностей по переработке и новых проектов, определяющие эффективность предлагаемой системы – баланс образованных и переработанных отходов. Главным отличием предлагаемой системы от федеральной государственной информационной системы учета и контроля за обращением с отходами I и II классов (ФГИС ОПВК) является принцип работы – система основана на источнике формирования отходов, обеспечением баланса формирующих и переработанных отходов. Регистрация участников информационной системы предлагается осуществлять на цифровой платформе через единую систему идентификации и аутентификации (ЕСИА).