Содержание выпуска (elibrary.ru)
ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ПРОТЕКАНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИЕЙ
П.В. Илюшин
Институт энергетических исследований Российской академии наук,
г. Москва, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Исследование особенностей распределительных сетей, наиболее существенных в отношении устойчивости генераторов объектов распределенной генерации (РГ) и электродвигателей в составе нагрузки. МЕТОДЫ. Расчеты электромеханических переходных процессов при аварийных возмущениях в распределительных сетях, прилегающих к объектам РГ, выполнены в программном комплексе MUSTANG-90 для выявления особенностей возникновения и протекания аварийных режимов. РЕЗУЛЬТАТЫ. Расчетами обосновано, что аварии в распределительных сетях с наиболее тяжелыми последствиями начинаются с перегрузок и последовательного отключения линий электропередачи, с дальнейшим развитием лавины напряжения. Выявлено значительное влияние на характер протекания и параметры переходных процессов электродвигателей в составе нагрузки, если их суммарная мощность соизмерима с мощностью генераторов объектов РГ. Представлены особенности возникновения, протекания и ликвидации асинхронных режимов (АР) в распределительных сетях. Доказано, что глубокое секционирование сети может приводить к возникновению неблагоприятных условий в отношении динамической устойчивости генераторов объектов РГ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В распределительных сетях с малыми эквивалентными сопротивлениями между генераторами нарушения статической устойчивости генераторов начинаются с перегрузок элементов сети, значительно превышающих допустимые. Высока вероятность возникновения АР в распределительных сетях с генераторами объектов РГ, имеющими малые значения механических постоянных инерции. Глубокое секционирование распределительной сети ослабляет ее, снижает надежность электроснабжения потребителей, что требуется оптимизации ее структуры при планировании развития. При присоединении объектов РГ необходимо определить пригодность выбранных типов генераторов условиям электроснабжения/электропотребления и режимам работы распределительной сети.
Ключевые слова: распределительная сеть; аварийный режим; объект распределенной генерации; асинхронный режим; ресинхронизация; секционирование.
Благодарности: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-79-30013) в Институте энергетических исследований Российской академии наук.
HOW EMERGENCIES OCCUR AND PROGRESS IN DISTRIBUTION GRIDS WITH DISTRIBUTED GENERATION
PV. Ilyushin
Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To research the features of distribution grids that have the most profound impact on the stability of generators running at distributed generation (DG) facilities and that of the motors in the load. METHODS. Electromechanical transients as caused by emergencies in the grids adjacent to the DG facilities were modeled in MUSTANG-90 software in order to investigate how such emergencies would occur and progress. RESULTS. Calculations show that in distribution grids, the most severe accidents, consequence-wise, begin with overloads and consecutive outage of power transmission lines that further escalates into a voltage collapse. Motors in the load, if their total power is on part with the output of generators at DG facilities, affect the progress and parameters of transients significantly. The paper discusses how asynchronous operation is triggered, progresses, and can be addressed in a distribution grid. It shows that deep partitioning of the grid may compromise the dynamic stability of generators at DG facilities. CONCLUSIONS. In a distribution grid where equivalent inter-generator impedances are low, static destabilization of generators is triggered by overloading the grid components beyond acceptable limits. Asynchronous operation will likely occur in a distribution grid where the generators at the DG facilities have low mechanical constants of inertia. Deep partitioning of a distribution grid will weaken it and compromise the reliability of electricity delivery; thus, grid structure needs thorough optimization for any expansion project. When connecting DG facilities, the generators of choice must be tested for their suitability for the given electricity delivery and consumption parameters as well as for the operating parameters of the distribution grid.
Keywords: distribution grid; emergency operation; distributed generation facility; asynchronous operation; resynchronization; partitioning.
Acknowledgments: This work is supported by the Russian Science Foundation under grant 21-79-30013 in The Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences.
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ МОБИЛЬНЫХ УСТАНОВОК ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЭСКИЗНОЙ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Сафин А.Р., Ившин И.В., Цветков А.Н., Доломанюк Л.В., Петров Т.И., Басенко В.Р.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Зарядная инфраструктура является одним из факторов, влияющих на переход к электрическим транспортным средствам, так как эксплуатируемые электромобили характеризуются небольшим запасом хода и длительным периодом заряда батареи. На сегодняшний день, развитие зарядной инфраструктуры зависит только от сетей стационарных зарядных станций, которые тоже обладают недостатками (высокая стоимость, отсутствие мобильности и т.д.). Поэтому цель данной работы является изучение конструктивных особенностей мобильных установок заряда электротранспорта (МУЗЭ) для разработки эскизной конструкторской документации по созданию нового проекта. Данный вопрос включает в себя изучение мирового рынка производителей современных мобильных зарядных устройств, изучение технических и эксплуатационных особенностей, которые сегодня предъявляется к современным системам хранения и накопления энергии.
МАТЕРИАЛЫ. Изучение вопроса конструктивных особенностей мобильных установок заряда электротранспорта включает в себя сбор и изучение отчетов производителей данных устройств, конструкторскую документацию, включающую в себя схемы построения современных зарядных устройств, изучение актуальных материалов, связанных с системами хранения энергии, в частности отчеты Bloomberg New Energy Finance.
РЕЗУЛЬТАТЫ. На основе анализа конструктивных особенностей современных МУЗЭ была разработана эскизная конструкторская документация для изготовления макета МУЗЭ и выделены основные характеристики установки. НИОКТР выполнены в ФГБОУ ВО «КГЭУ».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Мобильные устройства заряда электротранспорта являются уникальным решением для развития промышленности, в частности данная технология позволяет повысить эксплуатационные возможности электротранспорта, в частности электромобилей. При этом данная технология позволяет решать смежные для электротранспорта задачи, в частности развитие применения ВИЭ, распределенной генерации и друг задач топливно-энергетического комплекса.
Ключевые слова: мобильное устройство заряда электротранспорта; система хранения энергии; электротранспорт; транспортная инфраструктура.
Благодарности: Публикация статьи осуществлена в рамках проекта «Организация высокотехнологичного производства мобильных установок заряда электротранспорта высокой мощностью с интегрированной системой накопления электроэнергии», Соглашение №075-11-2021-048 с Минобрнауки РФ от 25 июня 2021 г.
STUDY OF DESIGN FEATURES OF MOBILE CHARGING UNITS FOR ELECTRIC TRANSPORT FOR DEVELOPMENT OF SKETCH DESIGN DOCUMENTATION
A.R. Safin, I.V. Ivshin, A.N. Tsvetkov, L.V. Dolomanyuk, T.I. Petrov, V.R. Basenko
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: TARGET. Charging infrastructure is one of the factors influencing the transition to electric vehicles, as the electric vehicles in operation are characterized by a small range and a long battery charge period. Today, the development of the charging infrastructure depends only on the networks of stationary charging stations, which also have disadvantages (high cost, lack of mobility, etc.). Therefore, the purpose of this work is to study the design features of mobile electric vehicle charge units (MCSEU) for the development of draft design documentation for the creation of a new MCSEU project. This issue includes the study of the world market of manufacturers of modern mobile chargers, the study of technical and operational features that are today presented to modern energy storage and storage systems.
MATERIALS. The study of the design characteristics of mobile electric vehicle charging units includes the collection and study of reports from device manufacturers, design documentation that includes a diagram of the construction of modern chargers, the study of relevant materials related to energy storage, in specific reports from Bloomberg New Energy Finance.
CONCLUSION. Mobile charging devices for electric transport are a unique solution for the development of industry, in particular, the technology makes it possible to increase the operational capabilities of electric transport, in particular. This technology allows solving problems for electric transport, in particular, the use of renewable energy sources, distributed generation and each other’s tasks of the fuel and energy complex.
Keywords: mobile charging device for electric transport, energy storage system, electric transport, transport infrastructure.
Acknowledgments: The publication of the article was carried out within the framework of the project «Organization of high-tech production of mobile high-power electric transport charge units with an integrated energy storage system», Agreement No. 075-11-2021-048 with the Ministry of Education and Science of the Russian Federation dated June 25, 2021.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ТРАНСФОРМАТОРА С ФУНКЦИЕЙ ТОКООГРАНИЧЕНИЯ
Манусов В.З., Иванов Д.М., Семенов А.В., Боруш О.В.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
Резюме: В настоящее время развитие электроэнергетики во всех странах претерпевает существенные преобразования, обусловленные новыми энергосберегающими технологиями, возобновляемыми источниками энергии и прорывными открытиями новых физических свойств материалов и явлений. В данной работе представлена разработка силового трансформатора с высокотемпературными сверхпроводящими (ВТСП) обмотками с функцией ограничения тока короткого замыкания (КЗ). ЦЕЛЬ. В работе обоснована новая адаптивная методика определения параметров силовых трансформаторов с высокотемпературными сверхпроводящими обмотками с токоограничивающей функцией. МЕТОДЫ. Основное внимание уделяется особенностям расчета токоограничивающих сверхпроводящих обмоток с учетом новых ограничений по плотности тока, магнитной индукции, критическому току и критической температуре. Представленная методика учитывает природу потерь в сверхпроводнике на переменном токе в номинальном режиме работы, особенности диэлектрической среды (жидкий азот), а также сниженные значения напряжения короткого замыкания (0,5-1,5%). Экспериментальные исследования на физической модели ВТСП трансформатора позволяют провести глубокий анализ токоограничивающей функции. РЕЗУЛЬТАТЫ. По предложенной методике сконструирован физический прототип однофазного ВТСП трансформатора для исследования процессов токоограничения на основе Y1Bа2Cu3O7 ВТСП ленты второго поколения. Экспериментально получены кривые токоограничения, которые с достаточной точностью коррелируются с результатами численного моделирования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная методология расчета ВТСП трансформатора может быть реализована как новое адаптивное решение при проектировании ВТСП машин. Полученные в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют об эффективности применения трансформатора с целью токоограничения. Разработанный и построенный сверхпроводящий трансформатор снижает первый пик тока КЗ в 2,1 раза, обеспечивая таким образом защиту трансформатора и всей питающей сети от термических и электродинамических повреждений.
Ключевые слова: ВТСП трансформатор; высокотемпературная сверхпроводимость; методология расчета; ограничение токов короткого замыкания; энергоэффективность; жидкий азот.
Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках реализации программы развития НГТУ, научный проект №С21-24.
DETERMINATION OF MAIN PARAMETERS OF A HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTING TRANSFORMER WITH A CURRENT LIMITING FUNCTION
VZ. Manusov, DM. Ivanov, AV. Semenov, OV. Borush
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: The discovery of high-temperature superconductivity (HTS) is one of the most promising trends for the designing of electrical equipment. The paper discusses new prospects for industrial application of transformers with high-temperature superconducting windings as cryogenic electrical equipment for power supply systems, power electronics and rectifying technology, in dependence of their electrical and environmental advantages. THE PURPOSE. The paper substantiates a new adaptive method for determining parameters of high-temperature superconducting power transformers with current limiting function. METHODS. The main focus is the design of current-limiting superconducting windings in the light of new restrictions on current density, magnetic induction, critical current and critical temperature. The presented method considers the nature of AC losses in a superconductor under the nominal operating conditions, features of the dielectric medium (liquid nitrogen), as well as the reduced values of the short-circuit voltage (0.5-1.5%). Experimental studies on a physical model of a HTS transformer allow to carry out a deep analysis of the current-limiting function. RESULTS. A physical prototype of a single-phase HTS transformer for studying current limiting processes based on Y1Bа2Cu3O7 HTS tape of the second generation was constructed using the proposed method. Waveforms of current limitation are experimentally obtained, which correlate with sufficient accuracy with the results of numerical simulation. CONCLUSION. The methodology for designing the HTS transformer can be implemented as a new adaptive solution of the existing designing of conventional transformers depending on the new restrictions. The new method considers the absence of resistance and active power losses in the windings, which affects the results of short circuit and idling experiments. A properly designed superconducting transformer reduces the first peak of short-circuit current by 2,1 times, thus protecting the transformer from dynamic and thermal failure.
Keywords: HTS transformer; high-temperature superconductivity; short-circuit current limitation; energy efficiency; design methodology; liquid nitrogen.
Acknowledgments: The research was carried out under the Novosibirsk State Technical University development program, scientific project №С21-24.
ENERGY VALORISATION OF DIGESTED SEWAGE SLUDGE THROUGH GASIFICATION
G. Mocanu, IV. Ion
“Dunarea de Jos” University of Galati, Romania
Abstract: The general purpose of a sludge management strategy in wastewater treatment plants is to achieve a concept of sludge recovery, so as to avoid the negative effects of sludge on human health and the environment with low costs and energy consumption. In this paper it is analysed from an energetic and economic point of view the digested sewage sludge disposal by gasification and the use of syngas for the generation of electricity and heat. It was chosen gasification because it eliminates almost all environmental problems (does not produce pollutants and waste), is flexible in terms of plant size, has high energy efficiency, is self-sustaining and because it produces a fuel that can be easily used in energy cogeneration plants. The recovery of sewage sludge with electricity and heat production is of greater interest due to the recent increase in energy prices. PURPOSE. The public administrations must adopt sludge management strategies resulting from municipal wastewater treatment plants in accordance with the new environmental restrictions. This requires economic and energy analysis of existing options on the market. This paper welcomes those interested by providing information and a model for analyzing a sludge recovery technology. METHODS. The sewage sludge recovery through gasification was simulated by using the Cycle Tempo software and the Felicia Fock and Kristine Thomsen gasifier simulator.RESULTS. Integration of digested sewage sludge gasification plant with an internal combustion engine based combined heat and power generation unit in a wastewater plant with capacity of 97,000 m3/d may cover 17.04 % of the electrical energy consumption and the investment can be recovered in 2-6 years.CONCLUSIONS. The combination of sewage sludge digestion with digested sewage sludge gasification is a promising option for sewage sludge treatment and energy recovery.
Keywords: sewage sludge, gasification, syngas, combined heat and power generation, capital cost, payback period
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ВАЛОРИЗАЦИЯ ПЕРЕРАБОТАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД ПРИ ГАЗИФИКАЦИИ
Г. Мокану, И.В. Ион
Университет «Дунареа де Жос», г. Галац, Румыния
Резюме: Общая цель стратегии управления осадком на станциях очистки сточных вод состоит в том, чтобы реализовать концепцию рекуперации осадка, чтобы избежать негативного воздействия осадка на здоровье человека и окружающую среду с низкими затратами и потреблением энергии. В данной статье анализируется с энергетической и экономической точки зрения удаление сброженного осадка сточных вод путем газификации и использования синтез-газа для производства электроэнергии и тепла. Эта газификация была выбрана потому, что она устраняет почти все экологические проблемы (не производит загрязняющих веществ и отходов), гибка с точки зрения размера установки, имеет высокую энергоэффективность, является самодостаточной и потому, что она производит топливо, которое можно легко использовать в энергетике. когенерационные установки. Рекуперация осадка сточных вод при производстве электроэнергии и тепла представляет больший интерес в связи с недавним повышением цен на энергию. ЦЕЛЬ. Государственные администрации должны принять стратегии управления осадком, образующимся на муниципальных очистных сооружениях, в соответствии с новыми экологическими ограничениями. Для этого необходим экономический и энергетический анализ существующих на рынке вариантов. Этот документ приветствует тех, кто заинтересован, предоставляя информацию и модель для анализа технологии восстановления ила. МЕТОДЫ. Улавливание осадка сточных вод посредством газификации было смоделировано с помощью программного обеспечения Cycle Tempo и симулятора газификатора Felicia Fock и Kristine Thomsen. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. Интеграция установки газификации сброженного осадка сточных вод с установкой комбинированного производства тепла и электроэнергии на базе двигателя внутреннего сгорания в установку для очистки сточных вод производительностью 97000 м3 / сут может покрыть 17,04% потребления электроэнергии, а инвестиции могут окупиться через 2-6 лет. ВЫВОДЫ. Комбинация сбраживания осадка сточных вод с газификацией сброженного осадка сточных вод является многообещающим вариантом для обработки осадка сточных вод и рекуперации энергии.
Ключевые слова: отстой сточных вод; газификация; синтез-газ; комбинированная выработка тепла и электроэнергии; капитальные затраты; срок окупаемости.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДОВ
С.И. Бахур, А.А. Капанский
Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого (Беларусь), г. Гомель, Республика Беларусь
Резюме: ЦЕЛЬ. Исследование поиска путей уменьшения энергопотребления и развития методов повышения энергоэффективности дорожно-строительных предприятий. Отраженные в статье исследования базируются на результатах энергетического обследования дорожно-строительных предприятий Брестской и Гомельской областей (Республика Беларусь) одной из задач актуальных задач которого являлся поиск резервов экономии ТЭР на выпуск асфальтобетонной смеси. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись расчетно-аналитические методы обработки основных технико-экономических показателей работы рассматриваемого предприятия, а также метод конечного использования при составлении картограммы распределения удельных расходов топлива на выпуск асфальтобетонной смеси. РЕЗУЛЬТАТЫ Проведенный анализ технико-экономических показателей работы предприятия указывает на актуальность задачи по уменьшению энергопотребления и развития методов повышения энергоэффективности дорожно-строительных предприятий. По проведенному обзору литературы в данной области исследования можно сказать, что не рассматривались такие важные пути повышения энергетической эффективности дорожно-строительных предприятий как: корреляционный и регрессионный анализ наиболее влияющих факторов на модель энергопотребления дорожно-строительных предприятий; оптимизация режимов работы близко расположенных асфальтобетонных заводов исходя из условий их оптимальной загрузки; прогнозирование энергетической эффективности асфальтобетонных заводов в условиях изменения погодных условий и в условиях повторно-кратковременного режима работы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Повышение энергетической эффективности дорожно-строительных предприятий и поиск возможных путей снижения расхода топливно-энергетических ресурсов на выпуск асфальтобетонной смеси является актуальной задачей исследования. Поэтапная оптимизация технологических расходов энергоресурсов и прогнозирование эффективности их использования в зависимости от изменения влияющих факторов позволит снизить энергетическую составляющую в себестоимости выпускаемой продукции и положительно скажется на материальном положении предприятия.
Ключевые слова: энергетическая эффективность; энергосбережение; повышение энергетической эффективности; асфальтобетонный завод; асфальтобетонная смесь.
MODERN METHODS TO INCREASE ENERGY EFFICIENCY OF ASPHALT
CONCRETE PLANTS
SI. Bakhur, AA. Kapansky
Gomel State Technical University named after P.O. Sukhoi, Gomel, Republic of Belarus
sergbax@mail.ru, kapanski@mail.ru
Abstract: PURPOSE. Research into the search for ways to reduce energy consumption and the development of methods to improve the energy efficiency of road construction enterprises. The studies reflected in the article are based on the results of an energy survey of road-building enterprises in the Brest and Gomel regions (Republic of Belarus), one of the tasks of the urgent tasks of which was to find reserves for saving fuel and energy resources for the production of asphalt concrete mixture. METHODS. When solving the problem, we used computational and analytical methods for processing the main technical and economic indicators of the work of the enterprise under consideration, as well as the method of end use when compiling a cartogram of the distribution of specific fuel consumption for the production of asphalt concrete mixture.. RESULTS. The analysis of the technical and economic indicators of the enterprise’s work indicates the urgency of the task of reducing energy consumption and developing methods for increasing the energy efficiency of road construction enterprises. Based on the review of the literature in this area of research, it can be said that such important ways to improve the energy efficiency of road construction enterprises were not considered, such as: correlation and regression analysis of the main factors on the energy consumption model of road construction enterprises; optimization of the operating mode of close asphalt concrete plants from the conditions of their optimal loading; forecasting the energy efficiency of asphalt concrete plants under changing weather conditions and under conditions of intermittent operation. CONCLUSION. Increasing the energy efficiency of road construction enterprises and searching for possible ways to reduce the consumption of fuel and energy resources for the production of asphalt concrete mixture is an urgent task of the study. Step-by-step optimization of technological costs of energy resources and forecasting the efficiency of their use, depending on changes in influencing factors, will reduce the energy component in the cost of products and will have a positive effect on the financial situation of the enterprise.
Keywords: energy efficiency; energy saving; energy efficiency improvement; asphalt concrete plant; asphalt concrete mix.
SIMULATION OF A HIGH POWER PHOTOVOLTAIC PARK IN MATLAB-SIMULINK
D. Cernușcă, R.D. Pentiuc, C. Ungureanu, E. Hopulele, P. Atănăsoae
Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, „Ştefan cel Mare” University of Suceava, Suceava, Romania
Abstract: THE PURPOSE. Simulation analysis of a high power photovoltaic park using a Matlab-Simulink simulation program, graphically visualizing the parameters of the photovoltaic panels used in the installation, the parameters of the entire photovoltaic park but also the parameters of the network in which the energy produced by the system is injected. METHODS. The main steps for creating a model similar to a high power photovoltaic park are presented, after which the results of the simulation of the created system are analyzed. THE RESULTS. The characteristics are determined in the Matlab-Simulink simulation program, version R2018a in which the voltage, current and electric power produced by the photovoltaic park are analyzed, as well as the input parameters, concretized in the electric power, voltage and power factor. You can also see the differences between the electric power produced and that injected into the network. CONCLUSION. The results obtained from the modeling and simulation of the 2 MW photovoltaic park were compared with the results of identical simulations performed in other programs and also correspond to the real results of a high power photovoltaic plant. Given that the electricity produced by the photovoltaic park is dependent on irradiance and temperature, it is desirable that it be located in an area as exposed to sunlight, without shading, to maintain the quality and quantity of electricity injected into the network.
Keywords: Matlab-Simulink; power; photovoltaic; electricity production.
МОДЕЛИРОВАНИЕ МОЩНОГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПАРКА В MATLAB-SIMULINK
D. Cernușcă, R.D. Pentiuc, C. Ungureanu, E. Hopulele, P. Atănăsoae
Сучавский университет «Штефан чел Маре», Сучава, Румыния
Резюме: ЦЕЛЬ. Анализ моделирования фотоэлектрического парка большой мощности с использованием программы моделирования Matlab-Simulink, графически визуализирующий параметры фотоэлектрических панелей, используемых в установке, параметры всего фотоэлектрического парка, а также параметры сети, в которой энергия, производимая система вводится. МЕТОДЫ. Представлены основные этапы создания модели, аналогичной фотоэлектрическому парку большой мощности, после чего анализируются результаты моделирования созданной системы. РЕЗУЛЬТАТЫ, ДОСТИЖЕНИЯ. Характеристики определяются в программе моделирования Matlab-Simulink версии R2018a, в которой анализируются напряжение, ток и электрическая мощность, вырабатываемые фотоэлектрическим парком, а также входные параметры, конкретизированные в электроэнергии, напряжении и коэффициенте мощности. Вы также можете увидеть разницу между производимой электроэнергией и той, которая вводится в сеть. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты, полученные в результате моделирования и моделирования фотоэлектрического парка мощностью 2 МВт, были сопоставлены с результатами идентичного моделирования, выполненного в других программах, а также соответствуют реальным результатам фотоэлектрической установки большой мощности. Учитывая, что электричество, производимое фотоэлектрическим парком, зависит от освещенности и температуры, желательно, чтобы он был расположен в зоне, подверженной солнечному свету, без затенения, чтобы поддерживать качество и количество электричества, подаваемого в сеть.
Ключевые слова: Matlab-Simulink; власть; фотоэлектрические; производство электроэнергии.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛОКАЦИОННЫМ МЕТОДОМ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ
Минуллин1 Р.Г., Писковацкий1 Ю.В., Касимов1 В.А., Мустафин1 Р.Г., Виноградов2 В.Ю.
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Исследовать возможность определения локационным методом места повреждения воздушных линий электропередачи с ответвлениями. Разработать методику определения локационным методом ответвления, на котором произошло повреждение. Разработать модель линии электропередачи с ответвлениями, провести моделирование распространения локационных сигналов при наличии повреждений в виде обрыва и однофазного замыкания на землю с различными переходными сопротивлениями. Исследовать влияние переходного сопротивления в месте замыкания на параметры отраженных локационных сигналов. С учетом возможной нестабильности рефлектограмм оценить предельные значения переходного сопротивления в месте замыкания, при которых возможно определение места повреждения локационным методом. МЕТОДЫ. Для моделирования прохождения локационных сигналов по линиям электропередачи использована частотно-зависимая фазовая модель распространения в программном продукте PSCAD. Для учета возможной нестабильности рефлектограмм локационного зондирования при изменении температуры проводов использовано гиперболическое уравнение состояния провода в пролете и температурная зависимость сопротивления проводов. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье обоснована актуальность задачи определения места повреждения на линиях с ответвлениями в сетях с заземленной и изолированной нейтралью. Предложена и проанализирована методика определения ответвления, на котором произошло повреждение. Построена имитационная модель линии электропередачи, выполнено моделирование распространения локационных сигналов при отсутствии и наличии повреждений. В качестве повреждений рассмотрены: обрыв провода, замыкания провода с переходным сопротивлением от 0 до 6 кОм. Получены оценки нестабильности рефлектограммы для моделируемой линии, рассмотрено их влияние на возможность обнаружения повреждения с высоким переходным сопротивлением. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи с ответвлениями, определены границы его применимости при обнаружении высокоомных замыканий на землю. Данный способ позволит сократить время определения места повреждения на линиях электропередачи, тем самым повысив надежность электроснабжения и безопасность потребителей.
Ключевые слова: воздушные линии электропередачи; ответвление; повреждения; обрыв; короткое замыкание; однофазное замыкание на землю; переходное сопротивление; определение места повреждения; локационный метод.
DETERMINATION OF THE LOCATION OF DAMAGE BY THE OTDROMETER METHOD ON POWER LINES WITH BRANCHES
R.G. Minullin1, Yu.V. Piskovatskiy1, V.A. Kasimov1, R.G. Mustafin1, V.Yu. Vinogradov2
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russian Federation
2Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev, Kazan, Russian Federation
Abstract: THE PURPOSE. Investigate the possibility of determining the location of damage to overhead power transmission lines with branches by the reflectometry method. Develop a method for determining the branch on which the damage occurred by the reflectometry method. Develop a model of a power transmission line with branches, to simulate the propagation of reflectometry signals in the presence of damage in the form of an open circuit and a single-phase ground fault with various transition resistances. Investigate the influence of the transient resistance at the point of short circuit on the parameters of the reflected signals. Taking into account the possible instability of the reflectograms, evaluate the limiting values of the transition resistance at the fault location, at which it is possible to determine the location of the damage by the reflectometry method. METHODS. To simulate the passage of reflectometry signals along power lines, a frequency-dependent phase model was used in the PSCAD software product. To take into account the possible instability of the reflectograms of reflectometry sensing when the temperature of the wires changes, the equation of state of the wire in the span and the temperature dependence of the resistance of the wires are used. RESULTS. The article substantiates the urgency of the problem of determining the location of damage on lines with branches in networks with grounded and isolated neutral. A method for determining the branch on which the damage occurred is proposed and analyzed. A simulation model of a power transmission line has been built, modeling of the propagation of reflectometry signals in the absence and presence of damage has been performed. The following damages are considered: wire breakage, short circuit and single-phase ground fault of a wire with a transition resistance from 0 to 6 kOhm. Estimates of the instability of the reflectogram for the simulated line are obtained, their influence on the possibility of detecting damage with high transition resistance is considered. CONCLUSION. A method for determining the location of damage on overhead power transmission lines with branches is proposed, the limits of its applicability are determined for detecting high-resistance ground faults. This method will reduce the time for determining the location of damage on power lines, thereby increasing the reliability of power supply and consumer safety.
Keywords: overhead power lines; branch, damage; open circuit; short circuit; single-phase earth fault; transition resistance; fault location; reflectometry method.
CONSTRUCTION OF A RADIOFREQUENCY WIRELESS SYSTEM FOR ELECTRIC ENERGY TRANSMISSION
Luís R. Jorge 1,2, Elena N. Baikova 1,3, Joao M. Pina 1,2, Viktor Mescheryakov 6, Stanimir Valtchev 1,2, and Rui Melicio 4,5, EI.Gracheva7
1UNINOVA-CTS, Faculty of Sciences and Technology, University NOVA of Lisbon, Portugal, 2Department of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Sciences and Technology, University NOVA of Lisbon, 3Departmento de Engenharia Elétrica e de Computadores, EST Setúbal, Instituto Politécnico de Setúbal, Estefanilha, Setúbal, Portugal, 4IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal
5ICT, Universidade de Évora, Largo dos Colegiais 2, Portugal, 6Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russian Federation, 7Kazan State Power Engineering University
Abstract: ТНE PURPOSE. The objective of this study is to investigate the possibilities of longer distance resonant energy transmission applying Wireless Power Transfer (WPT) in the MHz frequency range. The planned final purpose is the energy to be transferred to all types (aerial and terrestrial) of electric vehicles (EV), mainly for the battery charging at a larger distance, compared to the normal dis-tances of WPT in use at this moment. The key to this type of High Frequency (HF) WPT system is the strong resonant inductive coupling. METHODS. This project is based on the HF power oscillations generating equipment, which original function is to generate several kW of power at MHz frequency for welding of acrylic or other plastic details. RESULTS. As a first step, the equipment was modified to supply HF power for the WPT transmitter coil, instead of supplying power to the soldering plates. The operation frequency is defined by the factory, and it is made now regulable between 8 and 14 MHz by introducing a vacuum variable capacitor. The internal powerful oscillator is based on the electronic vacuum tube ITL 5-1, a military type, capable to deliver up to 3.5 kW active power at the output. The original output had a coaxial form for supplying finally the capacitive load of the dielectric welder. This had to be reworked and a resonant loop, i.e., a capacitively compensated transmitting coil, is now connected. The intended application of this HF system is to charge the batteries of a public transport EV, possibly during its periodic stops, while the passengers will enter and leave. CONCLUSION. The applied frequency is relatively high and the distances are larger, this system still uses the magnetic field as the energy transporter, i.e., it is a near field transmission, a non-radiating system, and is expected not to produce adverse effects on the human being’s health, or to achieve a safe protection from the field.
Keywords: Wireless Power Transfer; Aerial and Terrestrial Electric Vehicles; Longer Distance Resonant Energy Transmission; Batteries Charging; Magnetic Coupled Resonator.
СОЗДАНИЕ РАДИОЧАСТОТНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Luís R. Jorge 1,2, Elena N. Baikova 1,3, Joao M. Pina 1,2, Viktor Mescheryakov 6, Stanimir Valtchev 1,2, and Rui Melicio 4,5, EI.Gracheva7
1UNINOVA-CTS, Faculty of Sciences and Technology, University NOVA of Lisbon, Portugal
2Department of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Sciences and Technology, University NOVA of Lisbon, 3Departmento de Engenharia Elétrica e de Computadores, EST Setúbal, Instituto Politécnico de Setúbal, Estefanilha, Setúbal, Portugal, 4IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal, 5ICT, Universidade de Évora, Largo dos Colegiais, Portugal, 6Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russian Federation, 7Kazan State Power Engineering University
Резюме: Целью данного исследования является изучение возможностей резонансной передачи энергии на большие расстояния с применением беспроводной передачи энергии (WPT) в диапазоне частот МГц. Планируемая конечная цель — передача энергии всем типам (воздушным и наземным) электромобилей (EV), в основном для зарядки аккумуляторов на большем расстоянии по сравнению с обычными расстояниями БПЭ, используемыми в данный момент. Ключом к этому типу высокочастотной (ВЧ) системы БПЭ является сильная резонансная индуктивная связь. МЕТОДЫ. В основе этого проекта лежит оборудование для генерации высокочастотных колебаний мощности, первоначальная функция которого — генерировать несколько киловатт мощности на частоте МГц для сварки акриловых или других пластмассовых деталей. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. В качестве первого шага оборудование было модифицировано для подачи ВЧ мощности для катушки передатчика БПЭ вместо подачи питания на паяльные пластины. Рабочая частота определяется заводом-изготовителем, и теперь она регулируется в пределах от 8 до 14 МГц за счет использования вакуумного переменного конденсатора. Внутренний мощный генератор построен на базе электронной вакуумной лампы ИТЛ 5-1 военного типа, способной выдавать на выходе активную мощность до 3,5 кВт. Исходный выход имел коаксиальную форму для питания емкостной нагрузки диэлектрического сварочного аппарата. Это пришлось переделать, и теперь подключен резонансный контур, то есть передающая катушка с емкостной компенсацией. Предполагаемое применение этой ВЧ-системы — зарядка аккумуляторов электромобиля общественного транспорта, возможно, во время его периодических остановок, когда пассажиры будут входить и выходить. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применяемая частота относительно высока, а расстояния больше, эта система по-прежнему использует магнитное поле в качестве переносчика энергии, то есть это система передачи ближнего поля, не излучающая, и ожидается, что она не окажет неблагоприятного воздействия на человека. здоровья существа, или добиться надежной защиты от поля.
Ключевые слова: беспроводная передача энергии; воздушные и наземные электромобили; передача резонансной энергии на большие расстояния; зарядка аккумуляторов; магнитно-связанный резонатор.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ОЦЕНКИ ЦИФРОВОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ОБЪЕДИНЕННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Т.Г. Зорина, С.Г. Прусов
Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси, Республика Беларусь
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть существующую методологию оценки цифровой трансформации энергетики Беларуси. Дать количественную оценку существующих значений критериев оценки и их нормативную прогнозную величину. Предложить трансформированные походы к оценке цифровой трансформации и учету эффективности мероприятий по её реализации. МЕТОДЫ. Для осуществления анализа использованы методы сравнения и математического прогнозирования с использование теории вероятности. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приводится оценка целесообразности использования существующих подходов к анализу эффективности цифровой трансформации белорусской энергосистемы с существующими и прогнозными нормативными их значениями. Предложен авторский подход к проведению данной оценки в условиях трансформации объединенной энергосистемы Беларуси. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный подход позволит комплексно учесть как технические, так и экономические факторы реализации мероприятий по цифровой трансформации в электроэнергетике с возможностью последующего ранжирования проектов по эффективности их реализации.
Ключевые слова: цифровая трансформация, эффективность мероприятий, объединенная энергосистема Беларуси.
IMPROVING THE METHODOLOGY FOR ASSESSING THE DIGITAL TRANSFORMATION OF THE UNITED ENERGY SYSTEM OF THE REPUBLIC OF BELARUS
TG. Zorina, SG. Prusov
Institute of Energy of the National Academy of Sciences of Belarus, Republic of Belarus
Abstract: THE PORPOUSE. To consider the existing methodology for assessing the digital transformation of the Belarusian energy sector. To give a quantitative assessment of the existing values of the evaluation criteria and their normative forecast value. To propose transformed approaches to assessing digital transformation and taking into account the effectiveness of measures for its implementation. METHODS. To carry out the analysis, the methods of comparison and mathematical forecasting using probability theory were used. RESULTS. The article provides an assessment of the feasibility of using existing approaches to analyzing the effectiveness of the digital transformation of the Belarusian energy system with their existing and projected normative values. The author’s approach to carrying out this assessment in the context of the transformation of the unified energy system of Belarus is proposed. CONCLUSION. The proposed approach will allow us to comprehensively take into account both technical and economic factors of the implementation of digital transformation measures, with the possibility of subsequent ranking of projects according to the effectiveness of their implementation.
Keywords: digital transformation; efficiency of measures; united energy system of Belarus.
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ КАМЕР СГОРАНИЯ И СОПЕЛ ГТУ
Генбач1А.А, Бондарцев1Д.Ю., Илиев2 И.К.
1Алматинский Университет Энергетики и Связи им. Г. Даукеева, Алматы, Казахстан
2Русенский университет им. Ангела Кынчевa, Русе, Болгария
Резюме: ЦЕЛЬ. Разработать и исследовать тепловые устройства (приборы) с пористыми покрытиями для охлаждения камер сгорания и сопел. МЕТОДЫ. Использовалась голографическую установку для фиксации термических напряжений, перемещений и деформаций в реальном масштабе времени. Исследовать сетчатые структуры и 5 образцов с пористостью 5±30%. РЕЗУЛЬТАТЫ. Созданы пористые покрытия как мощный термодинамический экран в виде трех тепловых источников, которые блокируют распространение трещин в конструкции от отраженной волны. Представлены фотографии камер сгорания и сопел, исследованных в зависимости от их геометрии, избытка охладителя (0.3–0.8) вплоть до предельного состояния (1106 Вт/м2). Определены оптимальная геометрия камер сгорания и сопел, и вид пористой структуры. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Пористая система сократила до 80 раз расход охладителя. Интегрирование сетчатых структур с покрытиями дает синэнергетический эффект объединения в технологию их изготовления, расширения qкр и управления предельным состояниям покрытий.
Ключевые слова: капиллярно-пористые покрытия и структуры; термодинамический экран; камера сгорания; сопло; кризис кипения; теплоэнергоустановки.
WAYS TO INCREASE THE EFFICIENCY OF COMBUSTION CHAMBER AND NOZZLE COOLING GTU
А.А. Genbach1, D.Yu. Bondartsev 1, I.K. Iliev 2
1Almaty University of Power Engineering and Telecommunications, Almaty, Kazakhstan
2University of Ruse, Ruse, Bulgaria
Abstract: THE PURPOSE. Develop and investigate thermal devices (devices) with porous coatings for cooling combustion chambers and nozzles. METHODS. Use holographic unit to record thermal stresses, displacements, and deformations in real time. Examine the mesh structures and 5 samples with porosity of 5±30%. RESULTS. Created porous coatings as a powerful thermodynamic screen in the form of three thermal sources that block crack propagation in the structure from the reflected wave. Pictures are presented of combustion chambers and nozzles investigated depending on their geometry, excess coolant (0.3-0.8) up to the limit state (1106 W/m2). The optimal geometry of the combustion chambers and nozzles and the type of the porous structure were determined. CONCLUSION. The porous system reduced the coolant consumption by up to 80 times. Integration of mesh structures with coatings gives a synergetic effect of combining in their fabrication technology, expanding ԛcr and controlling the limit states of coatings.
Keywords: capillary-porous coatings and structures, thermodynamic screen, combustion chamber, nozzle, boiling crisis, thermal power plants.
ПОВЫШЕНИЕ СИСТЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЭЦ КАК ФАКТОР ПЕРЕХОДА К РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
Белобородов1 С.С., Дудолин2 А.А., Лисин2 Е.М., Киндра2 В.О.
1Некоммерческое партнерство по содействию внедрению энергоэффективных технологий «Энергоэффективный город», Россия, г. Москва
2Национальный исследовательский университет «МЭИ», Россия, г. Москва
Резюме: ЦЕЛЬ. Определение места ТЭЦ при формировании ресурсосберегающих энергосистем в условиях роста неравномерности энергопотребления и развития возобновляемых источников энергии. Повышение системной эффективности когенерации в контексте растущих требований к маневренности и экологичности энергоустановок. МЕТОДЫ. Разработка и расчет параметров тепловой схемы высокоманевренной ГТУ-ТЭЦ в программной среде Thermoflow на основе исходных данных эксплуатационных показателей газовых турбин российского производства. РЕЗУЛЬТАТЫ. Расчеты показали, что КИТТ высокоманевренной ГТУ-ТЭЦ в отопительный период составляет 80-85%, а в летний период в аварийном режиме превышает 53%. При этом достигаются высокие характеристики маневренности, позволяющие эксплуатировать энергоустановку в пиковом и полупиковом режиме: количество пусков от 300 в год без изменения межремонтного периода; время пуска до 600 секунд (быстрый пуск до 300 секунд); расход топлива на пуск менее 30 кг у.т./МВт; регулировочный диапазон — 100% располагаемой мощности. В сравнении с раздельным производством предложенная тепловая схема ГТУ-ТЭЦ в режиме когенерации в пиковой части суточного графика электрических нагрузок показала снижение расхода топлива до 74,6% и выбросов NOx до 60,8%. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Внедрение 10 ГВт высокоманевренных ГТУ-ТЭЦ в рамках ЕЭС России позволит снять системные ограничения на загрузку энергоблоков АЭС и обеспечить снижение расхода органического топлива на 19,6 млн т.у.т в год и выбросов СО2 и NOx на 55 млн тонн и 24,7 тыс. тонн в год соответственно. Также это приведет к снижению маржинальной стоимости электрической энергии в секторе торгов оптового энергорынка – рынке на сутки вперед, и таким образом, тарифа на электроэнергию для конечных потребителей.
Ключевые слова: электроэнергетическая отрасль, ресурсосбережение, экологическая безопасность, высокоманевренная ГТУ-ТЭЦ, системный эффект.
INCREASING THE SYSTEM EFFICIENCY OF CHPP AS A FACTOR OF TRANSITION TO RESOURCE-SAVING AND ENVIRONMENTALLY SAFE ENERGY INDUSTRY
S.S. Beloborodov1, A.A. Dudolin2, E.M. Lisin2, V.O. Kindra2
1Non-profit partnership to promote the implementation of energy efficient technologies «Energy efficient city», Russia, Moscow
2National Research University “Moscow Power Engineering Institute”, Russia, Moscow
Abstract: GOAL. Determination of the place of CHPP in the formation of resource-saving energy systems in the face of growing uneven energy consumption and the development of renewable energy sources. Improving the systemic efficiency of cogeneration in the context of growing demands on the flexibility and environmental friendliness of power plants. METHODS. Development and calculation of the parameters of the thermal scheme of a highly maneuverable GTU-CHPP in the Thermoflow software environment based on the initial data of the operational parameters of Russian-made gas turbines. RESULTS. Calculations have shown that the fuel heat utilization factor of a highly maneuverable GTU-CHPP during the heating period is 80-85%, and in the summer period in emergency mode it exceeds 53%. At the same time, high maneuverability characteristics are achieved, which allow operating the power plant in peak and semi-peak modes: the number of starts from 300 per year without changing the overhaul period; starting time up to 600 seconds (quick start up to 300 seconds); fuel consumption for start-up is less than 30 kg of fuel equivalent / MW; regulation range — 100% of available power. In comparison with separate production, the proposed thermal scheme of the GTU-CHPP in cogeneration mode in the peak part of the daily schedule of electrical loads showed a decrease in fuel consumption by up to 74.6% and NOx emissions by up to 60.8%. CONCLUSION. The introduction of 10 GW of highly maneuverable GTU-CHPPs within the UES of Russia will remove systemic restrictions on the loading of NPP power units and ensure a decrease in fossil fuel consumption by 19.6 million tons of fuel equivalent per year and CO2 and NOx emissions by 55 million tons and 24.7 thousand tons per year, respectively. It will also lead to a decrease in the marginal cost of electricity in the trading sector of the wholesale power market — the day-ahead market, and thus in the electricity tariff for consumers.
Keywords: energy industry, resource saving, environmental safety, highly maneuverable GTU-CHPP, systemic effect.
ВЛИЯНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВОДО-ВОДЯНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ НА ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ МНОГОКВАРТИРНЫМИ ДОМАМИ
Запольская И.Н.
АО «Татэнерго», г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть влияние установки индивидуальных водо-водяных подогревателей (ИВВП) на динамику потребления тепловой энергии многоквартирными домами (МКД) в городах с закрытой схемой горячего водоснабжения. На примере города Казани рассчитать теплопотребление МКД на нужды горячего водоснабжения (ГВС) до и после установки ИВВП. Выявить зависимость изменения теплопотребления после перехода на ИВВП от года постройки МКД, этажности, площади, удаленности от центральных тепловых пунктов. Провести почасовой анализ теплопотребления в одном из МКД г. Казани до перехода на ИВВП за летний месяц. Смоделировать расчет тепловой энергии по выбранному дому после перехода на ИВВП при условии стабилизации температуры нагрева холодной воды в дневные и ночные часы. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи проводились расчеты в соответствии с действующим законодательством. При выявлении зависимостей применялись методы математической статистики. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, проведен анализ влияния перехода на горячее водоснабжение от ИВВП на систему теплоснабжения города, в том числе на основные объекты горячего водоснабжения – многоквартирные дома (МКД). По результатам работы оценен эффект, получаемый системой теплоснабжения города с закрытой схемой ГВС в целом. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Перевод МКД на горячее водоснабжение от ИВВП может позволить снизить теплопотребление на нужды ГВС при относительно неизменном потреблении горячей воды минимум на 10% за счет снижения потерь тепловой энергии.
Ключевые слова: Система теплоснабжения; индивидуальный тепловой пункт; горячее водоснабжение; эффективность внедрения индивидуальных водо-водяных подогревателей.
TRANSFER OF THE HOT WATER PREPARATION FUNCTION TO THE CONSUMER BY INSTALLATION IWWH AS A WAY TO REDUCE HEAT CONSUMPTION
IN. Zapolskaya
JSC Tatenergo branch, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To consider the influence of the installation of individual water heaters (IWH) on the dynamics of thermal energy consumption by apartment buildings (AB) in cities with a closed hot water supply scheme. Using the example of the city of Kazan, calculate the heat consumption of the AB for the needs of hot water supply (HWS) before and after the installation of the IWH. To identify the dependence of the change in heat consumption after switching to IWH on the year of construction of the AB, number of floors, area, distance from central heating points. To conduct an hourly analysis of heat consumption in one of the AB of Kazan before switching to IWH for the summer month. Simulate the calculation of thermal energy for the selected house after switching to IVVH, provided that the temperature of cold water heating is stabilized during daytime and night hours. METHODS. When solving the task, calculations were carried out in accordance with the current legislation. Methods of mathematical statistics were used to identify dependencies. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, analyzes the impact of the transition to hot water supply from the IWH on the city’s heat supply system, including the main hot water supply facilities — apartment buildings. Based on the results of the work, the effect obtained by the city’s heat supply system with a closed HWS scheme as a whole is estimated. CONCLUSION. The transfer of the AB to hot water supply from the IWH can reduce the heat consumption for the needs of hot water with a relatively constant consumption of hot water by at least 10% by reducing heat energy losses.
Keywords: heating system; individual heating points; hot water supply; the commercial effectiveness of the implementation of IWH.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ВНУТРИСТАНЦИОННОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ КРАТКОСРОЧНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ГЭС
Митрофанов С.В., Светличная А.Е., Арестова А.Ю., Русина А.Г.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
г. Новосибирск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть особенности функционирования каскада гидроэлектростанций. Разработать программный модуль оптимизации числа, состава и степени загрузки гидроагрегатов на электростанции. Оптимальный режим работы оборудования в составе гидроэлектростанции позволит обеспечить требуемое качество электроэнергии в пиковой части графика нагрузки и повысит экономичность работы станции. Задача неравномерной загрузки гидроагрегатов актуальна при возникновении отличий в параметрах оборудования, расходных характеристиках или неравномерном физическом износе элементов ГЭС. Для повышения качества оптимизации требуется верификация параметров агрегатов и их расходных характеристик. МЕТОДЫ. В статье приведен анализ методов внутристанционной оптимизации состава гидроагрегатов, представлены основные критерии, режимные и технологические ограничения. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложена математическая модель, описывающая взаимосвязь параметров, технологических и системных ограничений, а также методов однокритериальной оптимизации режимов работы основного силового оборудования гидроэлектростанции. На их основе разработан алгоритм поиска наилучших вариантов числа состава и степени загрузки гидроагрегатов по критерию максимума КПД станции. Предложенный алгоритм реализован в виде программного модуля на языке Matlab. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Алгоритм реализован на примере Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса, который включает две станции в каскаде. Программный модуль включает три варианта оптимизации загрузки гидроагрегатов: оптимизация мгновенных значений, оптимизация на суточном интервале и оптимизация на суточном интервале с ограничением на количество операций пуска-останова. Повышение КПД за счет оптимизации режимов работы оборудования может экономить до 10-15% расхода воды через гидроагрегаты ГЭС, что приведёт к существенной экономии гидроресурсов и снижению себестоимости выработки электроэнергии на станции.
Ключевые слова: гидроэлектростанция; оптимизация; эксплуатационная характеристика; КПД гидроагрегата.
DEVELOPMENT OF AN OPTIMIZATION SOFTWARE MODULE FOR HPP SHORT-TERM FORECASTING OF THE OPERATING MODE
SV. Mitrofanov, AE. Svetlichnaya, AY. Arestova, AG. Rusina
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. It is necessary to investigate the features of the hydroelectric power plants cascade operation. Furthermore, it is required to develop a software module for optimizing the unit commitment and loading of hydro units at a hydropower plant. The optimal operating conditions of the hydropower plant equipment will ensure the required power quality in the peak area of the load schedule and increase the efficiency of the power plant. The problem of uneven loading of hydro units is relevant because of differences in equipment parameters, flow characteristics or uneven physical wear of hydropower plant elements. To improve the quality of optimization, it is required to verify the hydro unit parameters and their flow characteristics. METHODS. The paper analyzes the methods of intra-plant optimization of unit commitment and presents the main optimization criteria, operational and technological constraints. RESULTS. The paper proposes the mathematical model describing the relationship of parameters, technological and system constraints, as well as methods of single-criterion optimization of operating conditions of the primary power equipment of a hydropower plant. Based on these models, the algorithm was developed to search for the best variants of hydro unit commitment and the degree of their loading according to the criterion of the HPP maximum efficiency. The proposed algorithm was implemented as a software module using the MATLAB programming language. CONCLUSION. The algorithm was verified using the Sayano-Shushensky hydropower complex that includes two plants in a cascade. The software module provides three options for optimization: optimization of instantaneous values, optimization on a daily interval, and optimization on a daily interval with the constraint on the number of start-stop operations. Increasing the efficiency by optimizing the operating conditions of the equipment can save up to 10-15% of the water flow rate through hydro units of the HPP that will result in considerable savings in hydro resources and reduction of the cost of electricity generation at the HPP.
Keywords: hydroelectric power plant; optimization; operational characteristics; hydroelectric unit efficiency.
МЕТОДИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МАГИСТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПО ДАННЫМ АСКУЭ
Оморов1Т.Т., Осмонова2 Р.Ч., Такырбашев3 Б.К., Иманакунова4 Ж.С.
1,2,3 Национальная академия наук Кыргызской Республики, г. Бишкек, Кыргызстан.
4 Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек, Кыргызстан.
Резюме: ЦЕЛЬ. Сформулировать задачу идентификации параметров межабонентских участков магистральной линии распределительной электрической сети (РЭС) напряжением 0.4кВ в условиях несимметрии токов и напряжений. В качестве параметров РЭС, рассматриваются комплексные сопротивления. Провести обзор литературы, посвященной этой теме. Разработать новую методику решения сформулированной задачи идентификации. МЕТОДЫ. При решении рассматриваемой задачи использованы законы электротехники, метод комплексных переменных а также методы решения алгебраических уравнений. РЕЗУЛЬТАТЫ. Выведены математические соотношения в комплексной форме, описывающие функциональные связи между искомыми параметрами и данными синхронизированных измерений, полученных со счетчиков электроэнергии, входящих в состав автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). На основе преобразования указанных соотношений получены системы линейных алгебраических уравнений относительно искомых параметров магистральной линии трехфазной сети. Предложен метод решения указанных систем уравнений. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты можно использовать для решения задач диагностики состояний проводов магистральной линии и мониторинга потерь электроэнергии в распределительной сети в составе АСКУЭ.
Ключевые слова: распределительная сеть; параметры; методика идентификации.
METHODOlOGY FOR IDENTIFICATION OF THE PARAMETERS OF THE TRUNK LINE OF THE DISTRIBUTION NETWORK ACCORDING TO ASKUE DATA
Omorov1 T.T., Osmonova2 R.Ch., Takyrbashev3 B.K., Imanakunova4 Zh.S.
1,2,3National Academy of Sciences of the Kyrgyz Republic, Bishkek, Kyrgyzstan.
4Kyrgyz State Technical University. I. Razzakova, Bishkek, Kyrgyzstan.
Abstract: PURPOSE. Formulate the problem of identifying the parameters of interpersonal sections of the main line of a distribution electric network (RES) with a voltage of 0.4 kV in conditions of asymmetry of currents and voltages. Complex resistances are considered as RES parameters. Review the literature on this topic. Develop a new method for solving the formulated identification problem. METHODS When solving the problem under consideration, the laws of electrical engineering, the method of complex variables, as well as methods for solving algebraic equations were used. RESULTS. Mathematical relationships are derived in a complex form, describing the functional relationships between the required parameters and the data of synchronized measurements obtained from electricity meters that are part of the automated system for monitoring and metering electricity (ASKUE). On the basis of the transformation of the indicated ratios, systems of linear algebraic equations with respect to the sought parameters of the main line of a three-phase network are obtained. A method for solving these systems of equations is proposed. CONCLUSION. The results obtained can be used to solve the problems of diagnosing the states of the wires of the main line and monitoring electricity losses in the distribution network as part of the AMR system.
Key words: distribution network; parameters; identification methodology.
ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ НА БАЗЕ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ И ГЕНЕРАТОРА ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
А.Д. Мехтиев1, Д.Л. Калужский2, Е.Г. Нешина3, А.Д. Алькина3, П.Ш. Мади3
1 Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Нур-Султан, Республика Казахстан,
2Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия,
3Карагандинский технический университет, г. Караганда, Казахстан
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть систему автономного электроснабжения, выполненную на базе двигателя Стирлинга и генератора возвратно-поступательного перемещения. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы компьютерного имитационного моделирования. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье проанализированы условия системы автономного электроснабжения, осуществлен выбор двигателя внешнего сгорания и линейного синхронного генератора. В ходе решения разработана и изготовлена электростанция мощностью до 100 ВА. Ее экспериментальное исследование, а также анализ патентно-информационного массива позволили определить границы применения данного технического объекта. Приведен технический расчет конструкции генератора, определена сила, необходимая для создания требуемой мощности при возвратно-поступательном перемещении подвижного элемента. Приняты решения для подавления акустических шумов, создающих дискомфорт для потребителей. Сделать это можно, в частности, за счет установки виброопор и проектирования генератора с высоким КПД. Конструкция подвижного элемента должна минимизировать механические нагрузки на обмотки, или магниты. Предложенный генератор может быть конкурентоспособным и может с успехом заменить традиционные источники электроэнергии малой мощности с дизелями или с бензиновыми двигателями. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Для проведения натурных экспериментов разработан опытный лабораторный образец свободнопоршневой двигателя с внешним подводом теплоты с линейным генератором переменного тока. Его основным отличием от известных типов двигателей Стирлинга является отсутствие массивного маховика с коленчатым валом и кривошипно-шатунным механизмом, что позволяет добиться большей герметичности и существенно увеличивает мощность на выходном валу при ограничении наружных габаритов.
Ключевые слова: микро электростанция; двигатель Стирлинга; генератор возвратно – поступательного перемещения; альтернативный источник.
THERMAL POWER PLANT BASED ON A FREE PISTON ENGINE AND A GENERATOR OF RETURN-TRANSFERRING DISPLACEMENT
AD. Mekhtiyev1 DL. Kaluzhsky2 YG. Neshina3, AD. Alkina3, PSh. Madi3
1 Kazakh Agrotechnical University named after S. Seifullin, Nur-Sultan, Republic of Kazakhstan,
2Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia,
3Karaganda Technical University, Karaganda, Kazakhstan
Abstract: THE PURPOSE. Consider an autonomous power supply system based on a Stirling engine and a reciprocating generator. METHODS. When solving the problem, the methods of computer simulation were used. RESULTS. The article analyzes the conditions of the autonomous power supply system, makes the choice of an external combustion engine and a linear synchronous generator. In the course of the solution, a power plant with a capacity of up to 100 VA was developed and manufactured. Its experimental study, as well as the analysis of the patent-information array, made it possible to determine the boundaries of the application of this technical object. The technical calculation of the generator design is given, the force required to create the required power during the reciprocating movement of the movable element is determined. Solutions have been adopted to suppress acoustic noise causing discomfort to consumers. This can be done, in particular, by installing vibration dampers and designing a generator with high efficiency. The design of the moving element should minimize mechanical stress on the windings, or magnets. The proposed generator can be competitive and can successfully replace traditional low-power sources of electricity with diesel or gasoline engines. CONCLUSION. For carrying out field experiments, a prototype laboratory model of a free-piston engine with an external heat supply with a linear alternator has been developed. Its main difference from the known types of Stirling engines is the absence of a massive flywheel with a crankshaft and a crank mechanism, which makes it possible to achieve greater tightness and significantly increases the power on the output shaft while limiting the outer dimensions.
Keywords: micro power plant; Stirling engine; reciprocating generator; alternative source.
ВЕРОЯТНОСТНО-СТОИМОСТНАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ЭТАПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ИХ КАЧЕСТВА ПО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОМУ КРИТЕРИЮ НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
А.А. Барзов1, В.С. Пузаков2
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
2ООО «Бюро Энергетика», г. Раменское Московской области, Россия
Резюме: в статье анализируется влияние месторасположения процедуры экспертизы в структуре этапов проектирования различных объектов, в частности на примере систем теплоснабжения, на их ожидаемую экономическую эффективность. Показана возможность оптимизации по критерию минимума стоимости этих этапов при рациональном осуществлении процедуры экспертизы и предложена соответствующая вероятностная модель. Приведен пример оптимизации и намечены перспективы дальнейшего развития структурно-вероятностного подхода к технико-экономическому анализу ранних этапов жизненного цикла проектируемых изделий.
Ключевые слова: схема теплоснабжения, жизненный цикл, объект анализа, этап проектирования, вероятностный подход, экспертиза.
PROBABILITY-COST MODEL FOR OPTIMIZATION OF DESIGN STAGES AND EXAMINATION OF THEIR QUALITY ACCORDING TO THE TECHNICAL AND ECONOMIC CRITERION USING EXAMPLE OF HEAT SUPPLY SYSTEMS
A.A. Barzov1, V.S. Puzakov2
1Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
2LLC «Bureau Energy», Ramenskoye, Moscow Region, Russia
Abstract: The article analyzes the impact of the location of the expertise procedure in the structure of the design stages of various facilities, in particular using the example of heat supply systems, on their expected economic efficiency. The possibility of optimization according to the minimum cost criterion of these stages in rational implementation of the expertise procedure is shown and the corresponding probabilistic model is proposed. An example of optimization is given and prospects for further development of structural-probabilistic approach to technical and economic analysis of early stages of life cycle of the designed products are outlined.
Keywords: heat supply scheme, life cycle, analysis object, design stage, probabilistic approach, expertise.