Модель автономной энергосистемы с водородными накопителями разработали для удаленных населенных пунктов и промышленных площадок. В ней используются возобновляемые источники энергии и комбинированный способ управления. Расчеты показали, что после аварий система способна нормализовать частоту сети менее чем за секунду.
Работу выполнили специалисты Томского политехнического университета вместе с коллегами из Китая. По данным, которые Минобрнауки РФ передало ТАСС, на распределение мощности требуется менее 0,7 секунды. Водородные накопители в этой схеме помогают повышать устойчивость энергоснабжения.
Автономные сети используются в поселках и на объектах, не подключенных к единой энергосистеме. Электроэнергию там могут вырабатывать солнечные и ветровые установки, соединенные через силовые преобразователи. Отключение одного источника или резкий скачок нагрузки способен привести к колебаниям напряжения и частоты.
Разработанная система учитывает сразу два показателя: отклонение частоты и скорость, с которой она меняется. Если частота быстро уходит вверх или вниз, инвертор формирует управляющее воздействие для регулирования. В ходе работы ученые построили математическую модель и сравнили классический, обратный и комбинированный варианты управления.
Самой эффективной оказалась комбинированная схема, дополненная синтетической инерцией. В ней один инвертор задает параметры сети, а остальные меняют мощность в соответствии с текущей нагрузкой. Проверки включали изменение нагрузки на 10–20%, внезапное отключение одного из инверторов, подключение нового преобразователя и изменение характеристик сети.
При подключении нового инвертора перераспределение активной мощности происходило менее чем за 0,7 секунды. При классическом управлении стабилизация реактивной мощности занимала до 37,9 секунды, а при обратном ее распределение — до 7,17 секунды. В дальнейшем разработчики намерены создать адаптивную систему, учитывающую состояние оборудования, параметры сети и уровень заполнения водородного хранилища, а затем испытать ее на лабораторных макетах; результаты опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy (Q1, IF: 9,2).