Системы, обеспечивающие автономное электроснабжение объектов, в период развития зеленой энергетики становятся еще более актуальными и востребованными. В данной работе анализируется вопрос эффективности внедрения системы электроснабжения постоянного тока, вырабатываемой альтернативными источниками энергии, в рамках бытового использования.
В работе рассмотрены несколько видов энергетических систем, которые используют смешанную генерацию электричества.
Целью данного исследования является изучение вопроса об экономическом эффекте, а именно снижении стоимости систем генерации электричества при переходе на постоянный ток в связи с использованием меньшего количества преобразовательных элементов энергии. Также важным аспектом работы является демонстрация всех технических нововведений перехода на системы постоянного тока, с их положительным влиянием на энергосистему и потребителей.
В исследовании рассматривается конкретный пример с выбранным оборудованием будущего жилищного хозяйства, в котором энергоснабжение будет осуществляться источниками автономной генерации, в состав которых входят солнечные панели, определенное количество аккумуляторных батарей, а уровень напряжения анализируется расчетным способом, также как и экономический эффект от внедрения.
Идентификаторы и классификаторы
На текущий момент времени роль альтернативной энергетики значительно возросла по сравнению с применением систем электроснабжения на базе сетей переменного тока. Причин тому может быть несколько. В результате аварийных отключений систем генерации переменного тока в связи с различными погодными условиями и другими явлениями потребители нуждаются в автономном энергоснабжении, которое будет независимым и бесперебойным, непрерывным. Также устаревшее оборудование, предназначенное для выработки переменного тока влияет на уровень качества процесса передачи энергии. Автономные источники генерации обладают огромным потенциалом, позволяя создавать непрерывное электроснабжение потребителей, как бытового, так и промышленного сектора.
Список литературы
1. Аклан, Ф., Мустафа, С., Ахмад, А. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии. Затраты на производство энергии из возобновляемых источников в 2019 году. Оценка устойчивости и надежности ветроэнергетических систем. Возобновляемая энергия. 2020. № 139. С. 1095-1108.
Aklan, F., Mustafa, S., Ahmad, A. (2019). International Renewable Energy Agency. Costs of producing energy from renewable sources in 2019. Sustainability and reliability assessment of wind energy systems. Renewable Energy. 2020. № 139. P. 1095-1108.
2. Дахал, Г., Пандей, С., Лохани, С. Обзор надежности систем возобновляемых источников энергии: Концепции, методологии и будущие направления исследований. Возобновляемые источники энергии. 2020. № 160. С. 728-741.
Dahal, G., Pandey, S., Lohani, S. A review of reliability of renewable energy systems: Concepts, methodologies and future research directions. Renewable Energy. 2020. № 160. P. 728-741.
3. Ванг, Х., и Го, С. Анализ надежности системы возобновляемых источников энергии: Обзор. Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики. 2019. № 99. С. 101- 110.
Wang, H., and Guo, S. Reliability analysis of renewable energy system: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. № 99. P. 101-110.
4. Ванг, П., и Сун, В. Оценка надежности подключенных к сети фотоэлектрических систем с учетом климатических и монтажных факторов. Возобновляемая энергия. 2019. № 136. С. 841-853.
Wang, P., and Sun, W. Reliability assessment of gridconnected pv systems considering climate and installation factors. Renewable Energy. 2019. № 136. P. 841-853.
5. Чжан, Х., Фу, Ж., Ван, Л., Ли, З. Метод оценки устойчивости систем хранения энергии с использованием подхода многоцелевой оптимизации на основе надежности. Прикладная энергетика, 2018. № 230, С. 1193-1203.
Zhang, X., Fu, J., Wang, L., Li, Z. Amethod for assessing the stability of energy storage systems using reliabilitybased multiobjective optimization approach. Applied Energy, 2018. no. 230, P. 1193-1203.
6. Кудрявцев, А. Е., Зацепина, В. И. Имитационное исследование рабочих характеристик микросети постоянного тока. Цифровая трансформация в энергетике: материалы Четвертой Международной научной конференции. 2023. С. 107-109. EDN: QVROTI
Kudryavtsev, A. E., Zatsepina, V. I. Simulation study of the operating characteristics of a dc Microgrid. Digital transformation in power engineering: materials of the Fourth International Scientific Conference. 2023. pp. 107-109.
7. Кудрявцев, А. Е., Зацепина, В. И. Исследование структур применения гибридной распределительной сети переменного и постоянного тока среднего напряжения. Энергетика будущегоцифровая трансформация: Сборник трудов_III_всероссийской научно - практической конференции. 2022. С. 120-124. EDN: HNNXOU
Kudryavtsev, A. E., Zatsepina, V. I. Investigation of the structures of application of a hybrid distribution network of alternating and constant current of medium voltage. Energy of the Future digital transformation: Proceedings of the_III_All-Russian Scientific and Practical Conference. 2022. pp. 120-124.
8. Кудрявцев А. Е., Зацепина, В. И. Концепция “Умного дома” со схемой электроснабжения на базе сети постоянного тока. Энергосбережение и эффективность в технических системах: Материалы_IX_Всероссийской научно - технической конференции с международным участием для студентов, молодых ученых и специалистов. 2022. С. 89-90.
Kudryavtsev, A. E., Zatsepina, V. I. The concept of a “Smart home” with an electrical supply scheme based on a dc network. Energy saving and efficiency in technological systems: Proceedings of the_IX_All-Russian Scientific and Technical Conference with international participation for students, young scientists and specialists. 2022. pp. 89-90.
9. Полищук, Е. И. Актуальность применения системы “умный дом” в индивидуальном жилом доме. Молодые ученые развитию национальной технологической инициативы. 2019. № 1-2. С. 205-207.
Polishchuk, E. I. Relevance of the application of the smart home system in an individual residential building. Young scientists - development of the national technological initiative. 2019. No. 1-2. pp. 205-207.
10. Рехлин, Т., Карташов, Е. Краткая история электричества, или почему умные дома питаются постоянным током. Компоненты и технологии. 2015. № 3. С. 84-86. EDN: TIXNCJ
Rechlin, T., Kartashov, E. A brief history of electricity, or why smart homes are powered by direct current Kartashov. Components and Technologies. 2015. No. 3. pp. 84-86.
11. Васильчиков, М.Г., Клименко, А.В. Разработка веб - сервера для удаленного управления системой “Умный дом” Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях. 2018. С. 92- 100.
Vasilchikov, M.G., Klimenko, A.V. Development of a web server for remote control of the Smart Home system. New mathematical methods and computer technologies in design, production and scientific research. 2018. pp. 92-100.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В данной статье описана высокая значимость изучения факторов, вызывающих оползни в Чеченской Республике, так как она является горным районом, то такие явления могут быть очень опасными и нести в себе угрожающие факторы. Так же в данной статье рассмотрены основные аспекты, влияющие на методы исследований с помощью инженерных и геологических обследований. Использование оптических и термографических изображений для мониторинга состояния горных массивов открывает новые горизонты в исследовании и прогнозировании оползневых процессов. В целом, работа представляет собой ценный вклад в изучение оползней и может служить основой для дальнейших исследований и разработки эффективных методов управления рисками в горных регионах.
Энергетика - это самая консервативная отрасль современной гипериндустриальной экономики, которая является фундаментом текущего 5 технологического уклада. Ранее считалось, что традиционная энергетика утрачивает свою значимость и будущее только исключительно за ВИЭ. Не смотря на развитие этих технологий и их всё большее масштабирование, кризисные явления показывают неустойчивость систем, где ВИЭ доминируют в структуре генерации. Решение всех накопившихся проблем в новых технологических укладах.
Значительную опасность для комплектных распределительных устройств напряжением 6-10 кВ представляют короткие замыкания, сопровождаемые электрической дугой. Эта проблема усугубляется тем, что многие комплектных распределительных устройства не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых коротких замыканий. Также необходимо отметить, что применяемая в них защита не отвечает современным требованиям. По этой причине появился ряд нормативных документов об оснащении быстродействующими защитами от дуговых коротких замыканий комплектных распределительных устройств, что позволит повысить надежность работы энергообъектов, оборудованных данными комплектными распределительными устройствами.
В данной работе рассмотрены модули цифрового двойника многостадийного производственного процесса. Модуль оптимизации процессов функционирования сложных систем содержит набор методов определения оптимальных режимов и их адаптации в сложных производственных системах.
Методы дискретной оптимизации ос уществляют выбор оптимальных технологических режимов для любого вида продукции. Методы моделирования технологического процесса осуществляет построение линейных и нелинейных моделей зависимости показателей качества продукции от технологических факторов. Модуль отображения информации и конфигурации предназначен для отражения процесса функционирования цифрового двойника, фиксируемых данных (технологических факторов, параметров моделей и оптимальных технологических режимов) и конфигурации параметров задач.
Процесс создания цифрового двойника включает разработку сложных алгоритмов, реализующих процедуры структурного моделирования и поисковой оптимизации применительно к дискретным производственным системам.
Разрабатываемые функциональные блоки формируют требуемую совокупность реализуемых операций. Дискретная клеточно - иерархическая система создает композицию отдельных подсистем, отражающих технологические процессы, и представленных в виде внутренних итеративных цепей. Результатом исследования является формирование модулей цифрового двойника сложной системы, имеющей многоуровневую структуру.
Приведено описание наборов алфавитов состояний, входных и выходных параметров исследуемых систем.
Актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время стратегическим направлением дальнейшего развития систем электроснабжения (СЭС) становится концепция внедрения различных интеллектуальных распределительных комплексов на основе управляемого силового электрооборудования и ЛЭП нового поколения. Одновременно создаются цифровые подстанции, а также специализированные коммуникационные и автоматизированные информационно - измерительные комплексы, устройства релейной защиты и автоматизации производственных процессов на базе силовой электроники, микроэлектроники и микропроцессорной техники.
В статье рассматривается процедура составления тензора преобразования трёхфазных компаунд - сетей, состоящих из совокупности ЛЭП, генераторов, преобразователей, трансформаторов разных типов, электрических нагрузок и других элементов СЭС, обеспечивающая реализацию новых подходов к анализу явлений и процессов в них.
Используется тензорно - топологическая методология Г. Крона, разработанная для исследования сложных электроэнергетических систем методом физического разбиения их на части. Введение компаунд - тензоров позволяет рассматривать любые многофазные устройства в различных координатных системах и осуществлять преобразования их параметров с помощью стандартных автоматических операций.
Преобразования проводились на примерах конкретных трехфазных устройств с учетом их топологических моделей.
Приведен алгоритм анализа асимметричных трехфазных компаунд - сетей и на примере расчета несимметричного короткого замыкания показана последовательность шагов и процедура составления матриц результирующего тензора преобразования и тензора импеданса трехфазной системы, а также представлены тензоры импедансов несбалансированных трехфазных устройств, коротких замыканий, заземлений, а также подробно раскрыты особенности протекания компаунд - токов через элементы трехфазных компаунд - сетей.
Применение компаунд - тензоров и компаунд - сетей, представляющих составные части сложных физических объектов и систем, ускоряет их анализ, сокращает число переменных в уравнениях, исключает повторяющиеся операции и наглядно раскрывает физическую картину происходящих электромагнитных процессов и явлений.
Каждый компаунд - тензор в анализе может быть выражен в любой допустимой системе координат своими компонентами, преобразующимися с помощью соответствующего закона (формулы) и собственного тензора преобразования. Нет необходимости определять каждый раз заново тензоры импеданса для отдельных трехфазных устройств, когда они используются в какой - либо другой трехфазной системе.
Издательство
- Издательство
- ЛГТУ
- Регион
- Россия, Липецк
- Почтовый адрес
- 398070, Липецкая область, город Липецк, Московская ул., д.30
- Юр. адрес
- 398070, Липецкая область, город Липецк, Московская ул., д.30
- ФИО
- Загеева Лилия Александровна (РЕКТОР)
- Контактный телефон
- +7 (474) 2307937