Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) в кооперации с исследователями из Узбекистана предложили метод включения водородных аккумулирующих комплексов в электрические сети.
Ирина Медведева
Источник фото: ПОИСК
Данная разработка способна решить главную проблему «зеленой» генерации — ее непостоянство. Проект ученых ТПУ дает возможность сохранять дополнительную энергию, произведенную солнечными и ветровыми станциями, а также усиливать устойчивость сети к малым возмущениям на величину до 24,8% .
Водородные аккумуляторы — основа стабильности «зеленых» энергокомплексов
Структуры энергоснабжения сегодня активно используют генерацию на основе возобновляемых источников. Их переменный характер выработки мощности представляет значительную трудность для надежности всей системы.
Водородные системы аккумулирования энергии рассматриваются как одно из ключевых направлений решения этой задачи. Они отличаются значительной продолжительностью хранения ресурса, способностью обеспечивать баланс в течение сезонов и лучшей адаптируемости при вводе в сеть. Тем не менее, их воздействие на динамическую стабильность энергокомплексов пока изучено недостаточно.
Сотрудники Томского политеха вместе с партнерами создали новую методику интеграции водородных хранилищ энергии. Она базируется на математическом описании крупномасштабных стационарных гибридных систем хранения энергии HESS, где особое внимание уделено контроллеру силового преобразователя. Эта модель обеспечивает аккумулирование резервной электроэнергии при параллельном поддержании устойчивого состояния сети.
«Ключевой элемент нашего метода — использование усовершенствованного алгоритма синхронизации, включающего предварительный каскад фильтров. Проведенное численное моделирование демонстрирует, что в сопоставлении с классическим подходом, основанным на расчетах в синхронной системе координат, новый алгоритм достигает синхронизации с сетью быстрее, уменьшает размах колебаний напряжения и функционирует более устойчиво в условиях нарушений, таких как снижение напряжения или перепады частоты», — поясняет один из авторов работы, магистрант Инженерной школы энергетики ТПУ Игорь Уманский.
Преимущества HESS, установленные исследованием
Результаты моделирования подтвердили, что подход, предложенный политехниками, позволяет оптимизировать распределение нагрузки и гарантировать непрерывное электроснабжение в течение 24 часов, сообщает ТАСС.
Также установлено, что добавление HESS в энергетическую систему, учитывая ее топологию (протяженность линий, допустимую нагрузку), повышает показатель малосигнальной устойчивости — то есть способности сети восстанавливать синхронный режим после небольших отклонений — на величину до 24,8% относительно варианта без водородного хранилища.
Как уточняет исследователь, усиление устойчивости энергосистемы благодаря внедрению HESS означает, что в целом она оперативнее реагирует на отклонения от нормального режима: процесс стабилизации сети происходит быстрее, что снижает вероятность масштабных аварий.
Эти комплексы представляют особую ценность для территорий, где наблюдаются сезонные колебания потребления энергии.
Иллюстративное фото. Источник: gsh.cib.natixis.com
В перспективе технология, созданная в ТПУ, может стать фундаментом для экономичной и надежной энергогенерации, использующей возобновляемые ресурсы, без характерных для них резких изменений напряжения и неожиданных перерывов в подаче энергии.
В работе участвовали специалисты отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики Томского политеха и Каршинского государственного технического университета (Узбекистан).
Научные результаты опубликованы в издании International Journal of Hydrogen Energy (первый квартал, импакт-фактор: 8,3).
Научно-исследовательская работа в Томском политехническом университете идет по разным направлениям: недавно ученые из ТПУ в кооперации с китайскими специалистами разработали высокоэффективный и экологичный метод получения золота из электронного лома. В основе технологии лежат специальные двумерные пористые органические структуры, содержащие встроенные «наноловушки».