Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая разработали модель автономной энергетической системы с возобновляемыми источниками энергии, в которой водородные накопители выступают инструментом для повышения устойчивости. Расчеты показали, что такая сеть при комбинированном управлении быстро возвращает параметры электроснабжения к норме после аварий и резких изменений нагрузки.
Автономные энергетические системы в основном применяются в удаленных поселках и на промышленных объектах, не имеющих доступа к единой энергосети. В них часто используют солнечные и ветровые установки. Подключение осуществляется через силовые преобразователи. Однако при резком увеличении нагрузки или отключении одного из источников в таких системах могут возникать заметные колебания частоты или напряжения.
Ученые Томского политехнического университета и их коллеги из Китая провели исследования по функционированию автономной энергетической системы с комбинированной системой управления. Это позволяет отслеживать не только отклонение частоты, но и скорость ее изменения. Если частота начинает быстро расти или падать, инвертор сразу формирует управляющее воздействие для регулирования.
Ученые подготовили математическую модель и сравнили три разных стратегии управления для автономной энергосистемы. В классической схеме активная и реактивная мощности распределяются автоматически между работающими инверторами. Это надежная система, но она сильно зависит от коэффициентов настройки. Обратное управление в автономных системах может вызвать незатухающие колебания. В комбинированном управлении стабильность сети помогает удержать синтетическая инерция. Один инвертор работает как ведущий, формируя параметры сети, а остальные подстраивают свою мощность под текущую нагрузку.
Разработанную модель ученые испытали при разных аварийных условиях, включая отклонения нагрузки в сети на 10-20%, внезапное отключение одного из инверторов, подключение нового преобразователя и изменения характеристик электросети. Результаты исследования показали, что комбинированная схема с синтетической инерцией демонстрирует наилучшие динамические характеристики. После подключения нового инвертора перераспределение активной мощности заняло менее 0,7 секунды.
В дальнейшем ученые сосредоточатся на создании адаптивного управления, которое будет учитывать реальный уровень заполнения водородного хранилища, параметры сети и состояние оборудования, а также начнут его тестировать на лабораторных макетах.
