Вестник Московского энергетического института (Вестник МЭИ). Теоретический и научно-практический журнал.
Управляемая ячейка с питанием от токовой петли и многоканальным выпрямителем
Рассмотрены подходы к уменьшению габаритных размеров высоковольтного многоячейкового источника питания с токовой петлей. Такие источники используются для питания различного оборудования, а именно: установок электронно-лучевой сварки, рентгеновской аппаратуры, радиолокационных станций и физико-исследовательского оборудования. Проанализированы многоячейковые преобразователи с применением управляемых выпрямительных ячеек. Один из подходов — снижение габаритов за счет перехода от аналоговых систем управления ячейками к системам управления на микроконтроллере. Однако этот метод затруднителен в применении к преобразователям с высокими требованиями к быстродействию. Для снижения габаритов высоковольтного источника с многоячейковой структурой и последовательным соединением ячеек по выходу требуется увеличение выходного напряжения каждой ячейки и снижение их общего количества. В рамках такого технического решения необходима доработка выпрямительной ячейки таким образом, чтобы ее выходное напряжение было существенно увеличено, а ячейка сохранила свойства управляемого выпрямителя, способного с высокой точностью стабилизировать выходное напряжение. При этом нежелательно увеличение напряжения, коммутируемого силовыми полупроводниковыми ключами выпрямителя. В соответствии с приведенными требованиями предложен новый перспективный подход к увеличению выходного напряжения ячейки за счет применения многоканального выпрямителя. Исследования подхода проведены как на моделях, так и на физическом макете. Применение подхода позволило уменьшить количество ячеек в преобразователе и, как следствие, значительно уменьшить его размеры, что подтвердило перспективность его применения.
Информационное обеспечение специалистов по выводу из эксплуатации атомных электрических станций
Представлены положения информационного обеспечение процесса формирования кадрового потенциала специалистов атомной отрасли для решения проблем вывода атомных электрических станций (АЭС) из эксплуатации, реабилитации и конверсии площадок станций в ближайшей перспективе. Для решения технических задач формирования и реализации инновационного обеспеченного, самодостаточного индустриального замкнутого цикла обращения с конструкционными материалами АЭС показана потребность в совершенствовании подготовки специалистов для атомной отрасли за счет развития междисциплинарных знаний и навыков у будущих инженеров по ликвидации негативных последствий ядерного наследия атомной энергетики. Современное развитие системы информационного обеспечение для подготовки кадрового резерва атомной отрасли для вывода АЭС из эксплуатации и поиск путей решения важных задач подготовки специалистов с высокой степенью компетенцией и креативной способностью решать технические задачи по ликвидации ядерного наследия ядерных энергетических установок в современных условиях требуют новых подходов и способов. В их основу положен инновационный сценарий будущего развития атомной отрасли в направлении рационального природопользования, экологически приемлемого замкнутого цикла существования АЭС. Этот сценарий предполагает подготовку специалистов, обладающих лучшими знаниями и навыками междисциплинарного характера и способных создавать новый инновационный продукт для заключительного этапа жизненного цикла ядерных энергетических установок с учетом современного призыва к формированию технологического суверенитета, импортозамещению. Реализация сценария требует комплексного улучшения образовательного процесса на основе системного анализа перспективных потребностей атомной отрасли в прогрессивных технических решениях по инновационным процессам вывода АЭС из эксплуатации на индустриальной основе. Современные инженерно-экономические проблемы импортозамещения технических изделий и средств для энергетических систем и комплексов России, в том числе для практики демонтажа энергоблоков АЭС и ликвидации их ядерного наследия, также становятся актуальными в аспектах ускоренной подготовки креативных специалистов для замены зарубежных технологий и средств для их реализации на отечественные аналоги. Даны рекомендательные предложения по расширению состава физико-технологических образовательных дисциплин с целью лучшей подготовки инженерного резерва атомной отрасли для выполнения работ по выводу из эксплуатации АЭС на индустриальной основе.
Обзор подходов к выбору минимального давления гидравлических испытаний оборудования и трубопроводов АЭС
C целью определения возможности снижения давления гидравлических испытаний оборудования и трубопроводов АЭС РФ для снижения их повреждаемости в процессе эксплуатации проанализирована отечественная и зарубежная нормативная документация, регламентирующая процедуру и параметры проведения гидравлических испытаний, патенты и статьи, содержащие анализ и опыт проведения гидравлических испытаний в различных областях: атомной энергетике, нефтегазовой сфере, тепловых сетях и прочее. В ходе анализа демонстрируется, что в мировой практике используются различные подходы к выбору давления гидравлических испытаний оборудования и трубопроводов, которое в некоторых случаях меньшее чем на АЭС в РФ. Также существуют подходы и положительный опыт по снижению давления гидравлических испытаний на прочность. Таким образом, представленные в работе современные мировые тренды и тенденции подтверждают необходимость совершенствования действующей нормативной базы, регламентирующей параметры гидравлических испытаний на АЭС в РФ. Тенденции к оптимизации давления гидравлических испытаний подтверждают актуальность дальнейшего проведения работ, направленных на актуализацию методик расчёта параметров гидравлических испытаний. Актуализация нормативной базы РФ в части снижения давления гидравлических испытаний на АЭС позволит снизить повреждаемость оборудования и трубопроводов АЭС РФ.
Анализ современных подходов к моделированию поведения радиоактивных аэрозолей в первом контуре реакторной установки при тяжелой аварии на АЭС с ВВЭР
Российские и международные нормативные документы, такие как положения Ростехнадзора и рекомендации МАГАТЭ, устанавливают требования к проведению реалистических (неконсервативных) расчетов тяжелых аварий (ТА) для обоснования безопасности атомных электростанций (АЭС). Одним из ключевых аспектов оценки радиационной безопасности АЭС является анализ радиоактивных выбросов, возникающих в результате ТА, сопровождающихся образованием и переносом радиоактивных продуктов деления (ПД) внутри первого контура и защитной оболочки реактора. Выполнен детальный анализ феноменологии процессов, протекающих в первом контуре реакторной установки (РУ) в условиях ТА, включая химические и физические аспекты поведения ПД. Особое внимание уделено процессам конденсации, испарения, осаждения и переноса аэрозолей, а также их роста и повторного взвешивания. Дан обзор современных локальных экспериментов и интегральных программ, таких как, PHEBUS, STORM, FALCON, MARVIKEN, позволяющих получить данные для валидации расчетных моделей. Рассмотрены специализированные программные средства (ПС), такие как MELCOR, ASTEC, СОКРАТ, МАВР-ТА, применяемые для моделирования поведения аэрозолей и паров ПД. Выявлены основные проблемы современных ПС, включая недостаточную точность описания процессов осаждения аэрозолей, ограниченность моделей химического взаимодействия ПД с материалами первого контура и сложности учета поведения ПД при турбулизированном потоке. Результаты анализа свидетельствуют о необходимости дальнейшего совершенствования расчетных методик и моделей для повышения достоверности прогнозирования последствий тяжелых аварий на АЭС.
Метод регуляризации для сингулярно возмущенного интегрального уравнения с нестабильным спектральным значением экспоненциальной неоднородности
Рассмотрено сингулярно возмущенное интегральное уравнение (СВИУ) c экспоненциальной неоднородностью, спектральное значение которой обращается в нуль в изолированной точке отрезка независимой переменной. Задача относится к классу сингулярно возмущенных уравнений с нестабильным спектром. Ранее анализировалась аналогичная задача для интегро-дифференциального уравнения. Особую трудность при исследовании СВИУ представляют регуляризация и асимптотический анализ их решений в окрестности нуля спектрального значения неоднородности. Здесь возможность применения известной процедуры метода регуляризации Ломова проблематична, поэтому авторы избрали метод построения асимптотики решения исходной задачи, основанный на использовании регуляризованного асимптотического решения фундаментального решения соответствующего однородного уравнения. В первой части исследования представлен алгоритм метода регуляризации для построения асимптотики (любого порядка по параметру) фундаментального решения соответствующей эквивалентной интегро-дифференциального задачи. Вторая часть посвящена конструированию асимптотики решения исходной задачи. Подробно строится главный член асимптотики и указывается возможность построения ее высших членов
О разрешимости одной нестандартной нелинейной краевой задачи, возникающей при гомогенизации задачи сложного теплообмена
Во многих физических и инженерных приложениях возникает задача изучения процесса радиационно-кондуктивного теплообмена. Тепловое излучение нелинейным образом зависит от температуры, а его распространение описывается интегро-дифференциальными уравнениями. Это приводит к разнообразным нестандартным нелинейным нелокальным краевым задачам. Настоящая статья продолжает серию работ, посвященных построению и анализу специальных дискретных, полудискретных и асимптотических аппроксимаций задач сложного (радиационно-кондуктивного) теплообмена в мелкомасштабных структурах, состоящих из большого числа теплопроводящих элементов, разделенных вакуумными прослойками или полостями. Рассмотрена нестандартная нелинейная краевая задача, возникающая в процессе гомогенизации некоторых задач сложного теплообмена в периодических структурах. Доказаны существование решения и принцип сравнения, из которого следует единственность решения задачи.
Нестандартные краевые задачи теории поля на плоскости
Изучены две нестандартные краевые задачи теории двумерных векторных полей для системы уравнений Пуассона. Установлена однозначная разрешимость поставленных задач, включая априорную оценку решений в зависимости от данных задачи. Приведен пример для случая прямоугольной области, демонстрирующий нестандартные краевые условия поставленных задач. Доказательству основных результатов предшествует критерий разрешимости интегральных тождеств, соответствующих разложению векторных полей в сумму тангенциального и нормального подпространств. Соответственно, базовыми подпространствами, в которых рассматриваются интегральные тождества (и далее краевые задачи), являются ярда операторов нормального и тангенциального следа в пространстве Соболева. Указанное разложение определяется однозначно касательным вектором к границе области, в которой анализируются задачи. Это возможно в силу рассмотрения двумерных векторных полей, и отличает поставленные задачи от трехмерного случая. Доказательство критерия проведено с использованием теоремы Вишика–Лакса–Мильграма. Отметим, что интегральные неравенства типа неравенства Фридрихса, полученные в процессе доказательства, представляют, на наш взгляд, определенный самостоятельный интерес. Данные неравенства получены при доказательстве леммы, демонстрирующей безусловный характер разрешимости рассматриваемых интегральных тождеств.
Перечень статей, опубликованных в 2025 г.
Результаты исследования влияния на потери энергии условий формирования вихревой структуры потока в регулирующем клапане паровой турбины
Рассмотрена актуальная проблема повышения экономичности и надежности паротурбинных установок за счет совершенствования характеристик элементов парораспределения — регулирующего клапана коленного типа. В отличие от большинства исследований, сфокусированных на оптимизации геометрии канала между чашей и седлом клапана, изучено влияние конструкции и размеров клапанной коробки. Цель работы — анализ влияния геометрических параметров клапанной коробки на структуру течения, и, как следствие, коэффициент гидравлического сопротивления. Методологической основой работы является численное моделирование с применением подхода RANS (решение осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса) и модели турбулентности k-epsilon Realizable в программном комплексе Ansys. Данный метод выбран, исходя из оптимального соотношения вычислительной эффективности и точности для инженерных задач такого класса. В ходе исследования проанализированы три варианта конструкции клапанной коробки: базовая симметричная, с добавлением стандартного разделительного ребра и асимметричная — со смещенным положением седла клапана. Результат расчетов показали, что в базовом варианте формируется сложная вихревая структура, обусловливающая высокий коэффициент гидравлического сопротивления. Установка разделительного ребра лишь незначительно улучшает ситуацию, в то время как асимметричная конфигурация позволяет кардинально изменить картину течения и добиться наименьшего коэффициента гидравлического сопротивления.
Методология одновременной локализации двух перекрывающихся акустических источников на основе глубокого обучения и разделения источников
Методы глубокого обучения для решения проблемы локализации нескольких акустических источников должны расширять размер обучающего набора данных для достижения более высокой обобщающей способности за счет включения большинства возможных сценариев расположения акустических источников, что требует больших вычислительных затрат на обучение. Задача становится более сложной и требует дополнительных вычислительных мощностей, когда источники звука активны и перекрываются в частотно-временной области в среде со сложными акустическими условиями. Предложена новая методика для одновременной локализации двух перекрывающихся акустических источников в замкнутой реверберирующей среде с пространственным разрешением 10о с использованием микрофонной решетки небольшого размера. Методика основана на интеграции метода разделения акустических источников с моделью локализации единственного акустического источника. Представлена гибридная модель для разделения сигналов акустических источников, полученных каждым микрофоном в решетке. Она построена с использованием сети двунаправленной долговременной краткосрочной памяти и обучена на наборе данных с использованием идеальной бинарной маски в качестве цели обучения. Результаты моделирования показали, что предложенная методика локализации эффективна при определении направлений двух перекрывающихся источников одновременно со средней точностью локализации 86,1% для тестового набора данных, содержащего кратковременные сигналы длительностью 500 мс с различными значениями отношения сигнал–сигнал.
К 80-летию со дня рождения Гасана Басировича Бадавова
Памяти Абдухафиза Абдурасуловича Бободжанова
Способ расчета электромагнитных переходных процессов в среде динамического моделирования с применением конечно-элементных моделей электрических машин
Цель работы — расширение возможностей динамического моделирования систем управления электроприводов для отладки их работы в условиях насыщения сердечников электрических машин. Описан способ моделирования электрических машин, объединяющий аналитический расчет и конечно-элементный анализ. Функциональные возможности полученной модели позволяют использовать её в составе объекта управления в системе динамического моделирования. Дополнение аналитической модели методом конечных элементов в точности учитывает все особенности геометрии магнитной системы машины и неравномерное насыщение сердечников. Рассмотрена практическая реализация предложенной модели с помощью программных пакетов Octave и FEMM и её взаимодействия со средой динамического моделирования SimInTech: описаны структура взаимодействия, особенности задания кривой намагничивания материала и расчета дифференциальных индуктивностей обмоток электрической машины с помощью метода конечных элементов. Приведены результаты экспериментальной апробации модели для электромагнитных переходных процессов в системе с отрицательной обратной связью по току. На основе предложенной структуры могут быть построены модели различных электрических машин, подходящие для использования в системе динамического моделирования для проверки работоспособности системы управления при насыщении сердечников и любых перемещениях ротора.
Накопители энергии большой мощности для плазменных установок
Емкостные накопители энергии (ЕНЭ) — один из наиболее распространённых типов накопителей энергии. Они используются в регенеративной энергетике, промышленной электронике, системах аварийного и резервного питания. Основными узлами ЕНЭ являются конденсаторные батареи, объединенные в блоки или модули, и коммутаторы, полностью определяющие выходные характеристики данного устройства. Рассмотрены модели ЕНЭ и используемые в них коммутаторы, сделаны выводы о возможности их применения в рамках установки 2МК-200.
Управление потоками мощности в замкнутой электрической сети среднего напряжения
Современные электроэнергетические системы претерпевают большие изменения, связанные с усложнением их иерархии, трансформацией в киберфизические системы и наращиванием темпов внедрения источников распределенной генерации (РГ), в том числе на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Проблемы в распределительных электрических сетях (РЭС) с РГ на ВИЭ, связанные с нежелательными перетоками активной и реактивной мощностей между источниками, ухудшением качества передаваемой электроэнергии ведет к дополнительным потерям электроэнергии и снижению устойчивости системы в целом. Существующие устройства регулирования напряжения и мощности не удовлетворяют требованиям регулирования, предъявляемым к ним при работе в РЭС среднего напряжения. Проблему управления потоками мощности и стабилизации уровня напряжения в замкнутой РЭС 6–20 кВ с источниками РГ на ВИЭ можно решить с помощью тиристорного регулятора напряжения (ТРН). ТРН — полупроводниковое вольтодобавочное устройство с возможностью продольного (значение) и поперечного (фазовый угол) регулирования напряжения. Настоящая работа посвящена изучению влияния режимов продольно-поперечного регулирования ТРН на параметры замкнутой РЭС с источниками РГ на ВИЭ. Для исследований разработана имитационная MATLAB-модель замкнутой электрической сети с двумя источниками питания, ТРН и нагрузками. Рассмотрен принцип работы продольно-поперечного регулирования блока ТРН модели. Результаты исследования ТРН при продольно-поперечном регулировании в режимах понижения–запаздывания и повышения–опережения показали, что ТРН позволяет эффективно перераспределять нагрузку между источниками питания, поддерживая при этом напряжение на шинах нагрузок в допустимых пределах.
Утилизация твердых органических отходов на тепловых электростанциях с применением предварительной газификации
Проведено исследование, цель которого — утилизация твердых органических отходов с выработкой тепловой и электрической энергии. Поставленная цель достигается решением задачи алгоритмизации последовательных операций по переработке твердых органических отходов в цикле тепловой электростанции. Результатами работ стало создание структурной схемы утилизации твердых органических отходов на тепловых электростанциях с применением предварительной газификации на примере котла ТПП-210А с раскрытием основных блоков данной схемы. Методической основой работы послужили результаты ранее проведенных исследований процесса выработки электрической энергии от генераторного газа, полученного путем переработки твердых органических отходов, а также методологические принципы формирования схемы обращения с отходами Ростовской области. В настоящей работе использован графический метод представления структурной схемы, включающий в себя все стадии жизненного цикла отходов. Область применения технологии утилизации отходов по разработанной структурной схеме — большая энергетика. Структурная схема концептуально подходит для всех угольных электростанций нашей страны, которых насчитывается около 350. Проведенные ранее исследования позволяют судить об эффективности принятых схемных решений, помогающих утилизировать накопленные и вновь поступающие отходы с повышением эффективности работы станции.
Использование пенометалла в контрольно-измерительной аппаратуре золоотвалов
Проведены исследования по возможному использованию пенометаллов в качестве фильтров водоприемной части контрольно-измерительной аппаратуры (пьезометры, наблюдательные скважины и т. д). Среда, в которую устанавливается такое оборудование, разнообразна. Рассмотрены усредненный химический состав золы и шлака Ирша-Бородинского угля при сжигании на Красноярских ТЭЦ и усредненная характеристика химического состава золошлаковой пульпы и осветленных вод из бассейна осветленной воды. Для определения воздействия указанной среды на пенометалл он был помещен в водозоловую пульпу на один год, после чего были выполнены исследования. Микроструктура пенометалла, изучена методом сканирующей электронной микроскопии, позволяющим одновременно исследовать размеры и форму зерен, распределение зерен и фаз по размерам, определять состав фазы и распределение химических элементов по ее площади и по площади исследуемого образца. Элементный состав фаз установлен методом энергодисперсионного микроанализа с помощью энергодисперсионного спектрометра. Пенометалл показал хорошую коррозионную стойкость и сохранение размеров пор без зарастания золой и малорастворимыми соединениями кальция, что является обоснованием для рекомендаций использования его в контрольно-измерительной аппаратуре на золоотвалах.
Современные тенденции в области развития методов фотоэлектрического прогнозирования
В последние годы прогнозирование мощности фотоэлектрических систем (ФЭС) стало ключевым аспектом в управлении энергосистемами, особенно с учетом роста использования возобновляемых источников энергии. Точное прогнозирование мощности ФЭС позволяет оптимизировать работу энергосистем, снизить затраты и повысить стабильность сети. Однако высокая изменчивость выработки электроэнергии, связанная с погодными условиями и другими внешними факторами, создает серьезные проблемы для точности прогнозирования. Представлен обзор современных методов прогнозирования мощности ФЭС, включая традиционные физические и статистические модели, методы машинного обучения и гибридные подходы. Особое внимание уделено методам глубокого обучения, таким как сверточные нейронные сети (CNN), рекуррентные нейронные сети (RNN) и модели долговременной кратковременной памяти (LSTM), которые демонстрируют высокую эффективность в обработке сложных нелинейных зависимостей и временных рядов. Рассмотрены ансамблевые и гибридные методы, сочетающие несколько подходов для повышения точности прогнозирования. Важной частью исследования является анализ метрик оценки точности прогнозирования, таких как средняя абсолютная ошибка (MAE), среднеквадратичная ошибка (RMSE) и коэффициент детерминации (R²). Рассмотрены основные источники ошибок и факторы, влияющие на результаты прогнозирования. Представлены перспективы развития методов прогнозирования, включая тенденции к использованию ансамблевых и гибридных моделей, а также необходимость стандартизации метрик оценки для более точного сравнения различных подходов. Таким образом, представленный обзор способствует дальнейшему развитию методов прогнозирования и их применению в интеллектуальных энергосистемах.
Научная работа кафедры низких температур: обзор к 50-летнему юбилею. Часть 2
Представлена вторая часть обзора современных научных работ сотрудников кафедры низких температур НИУ «МЭИ». На протяжении нескольких десятилетий проведение экспериментальных исследований в особых условиях сверхнизких температур привело к получению интересных уникальных результатов, обладающих практической и фундаментальной значимостью. Представлены описания экспериментов и соответствующих установок со сверхтекучим гелием, криогенными корпускулярными мишенями, капельным холодильником-излучателем. Следует отметить, что, как и в предыдущей части статьи, рассматриваемые процессы протекают в двухфазных системах жидкость–пар, при этом возникает существенная неравновесность процессов переноса, обусловленная тепловым потоком или параметрами рабочей зоны. Развитие техники эксперимента, создание сложных установок и анализ результатов эксперимента приводит к дальнейшему аналитическому анализу и решению проблем в различных областях физики и энергетики.
Об одном р-адическом представлении чисел с плавающей точкой
Цель настоящей работы — разработка и исследование подхода, основанного на р-адических числах для задач, где традиционная арифметика с плавающей точкой демонстрирует потерю точности, в частности, при вычислениях с числами различных порядков и вычитании чисел, близких друг другу по величине. Методология работы основана на теоретическом анализе р-адического представления чисел с плавающей точкой и теоретическом и экспериментальном исследовании его поведенческих свойств при ограниченной точности. Для р-адического представления на основе кодов Гензеля представлены формулы для оценки диапазона представимых рациональных чисел и точности представления в зависимости от параметров р-адического представления (числа р, длины мантиссы r). Рассмотрены особенности р-адического представления чисел, в частности, то, что округление проходит без искажения младших разрядов благодаря направлению переноса при поразрядных операциях. Результаты экспериментов, проведенные в среде SageMath, показали, что р-адическая арифметика при вычислении скалярного произведения векторов с сильно отличающимися координатами обеспечивает получение точного результата, тогда как стандартная арифметика с плавающей точкой демонстрирует резкую потерю точности. Теоретически показано, что если одна из двух норм разности двух чисел с плавающей точкой, близких друг другу, по величине меньше единицы (вещественная или р-адическая), то другая больше единицы, что позволяет автоматически выбрать более точный результат при вычитании близких по величине чисел и снизить риск потери точности. Различие в топологии р-адического представления по сравнению с вещественными числами позволяет использовать это представление, как дополнительный механизм уточнения результатов при вычитании чисел близких друг другу по величине или при операциях с числами различных порядков.
Математическое моделирование диэлектрического нагрева двухслойного деформационного шва жесткого аэродромного покрытия
Известно, что в практике дорожного строительства и ремонта существуют методы, основанные на свойствах самовосстановления асфальтобетонной смеси. Механизм самовосстановления до конца не изучен, но считается, что он обусловлен наличием в составе смеси битума. При достижении температуры текучести битума происходит заплывание мелких дефектов в объеме материала и на его поверхности. Данный эффект положен в основу запатентованного способа профилактической обработки деформационных швов жестких аэродромных и дорожных покрытий, верхний слой которых заполняется либо обычным битумом, либо композитом на его основе. Выполнены экспериментальные исследования, подтверждающие возможность практически непрерывной эксплуатации покрытий при реализации данного способа с использованием СВЧ-установки и показавшие необходимость исследования режимных параметров. Специфические свойства объекта исследования не позволяют применять для этих целей непосредственно результаты многочисленных работ, посвященных изучению закономерностей диэлектрического нагрева материалов в различных условиях. Цель настоящей работы — прогнозирование результатов СВЧ-воздействия на цементно-бетонное покрытие с двухслойным деформационным швом. Для обоснования наиболее эффективных и безопасных технологических режимов СВЧ-нагрева герметика в двухслойном деформационном шве взят метод математического моделирования. Представлены результаты численного исследования развития температурного поля в двухслойном деформационном шве и окружающих цементно-бетонных плитах при диэлектрическом нагреве с применением мобильной системы из нескольких волноводов. Математическая модель СВЧ-нагрева двухслойного деформационного шва жесткого аэродромного покрытия может быть использована для проектирования эффективных технологических режимов интенсивной термообработки деформационных швов.
Применение систем накопления электроэнергии на базе литий-ионных аккумуляторных батарей для улучшения условий динамической устойчивости электроэнергетической системы
Цель настоящей работы — исследование возможности применения системы накопления электрической энергии (СНЭЭ) на базе литий-ионных аккумуляторных батарей для улучшения условий динамической устойчивости электроэнергетических систем (ЭЭС). Разработана имитационная модель ЭЭС, содержащая аккумуляторную СНЭЭ с подсистемой преобразования, включающей в себя преобразователь постоянного тока, а также двунаправленный преобразователь на основе биполярных транзисторов с изолированным затвором. Процессы выдачи и потребления мощности осуществляются с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В качестве инструмента моделирования применен программный комплекс Matlab Simulink. Результаты, полученные в работе, подтверждают значительный потенциал использования аккумуляторных СНЭЭ в качестве инструмента для улучшения условий динамической устойчивости ЭЭС.
Разработка аварийной электростанции для питания и запуска «с нуля» парогазовых теплоэлектроцентралей
Аварии в энергосистеме могут привести к длительному отключению тепловых электростанций и последующему их автономному пуску. Основная трудность пуска электростанции «с нуля» связана с запуском двигателей собственных нужд от независимого источника энергии, например от аварийной дизельной электростанции. Учитывая, что программа модернизации российской электроэнергетики на период до 2030 г. предполагает широкое использование парогазовых энергоблоков, актуальной является задача определения условий пуска парогазовых ТЭЦ (ПГУ–ТЭЦ), определяющих тип и необходимую мощность аварийной дизельной электростанции. Рассмотрен подбор дизель-генераторных установок, исходя не только из нагрузки потребителей собственных нужд, но и существующих вариантов, выпускаемых промышленностью. При определении типа и мощности дизель-генераторной установки для условий блока ПГУ-450Т предметом исследования были выбраны процессы восстановления электроснабжения от аварийной дизельной электростанции, быстрый пуск и подключение ПГУ-ТЭЦ к энергосистеме после восстановления режима ее работы. Разработаны схема подключения аварийной дизельной электростанции на ТЭЦ-27 и программа необходимых переключений. В результате исследований различных режимов пуска ПГУ-ТЭЦ определены показатели, которые позволяют считать такой режим запуска допустимым и успешным и рекомендовать создание аварийной дизельной электростанции с выбранными параметрами для ТЭЦ-27 ПАО «Мосэнерго» для питания и запуска «с нуля» энергоблоков ПГУ-450.
Оценка разброса электрической нагрузки многоквартирных домов в суточном разрезе
Представлен анализ суточного разброса электрической нагрузки в многоквартирных жилых домах (МКД) для зимних рабочих дней, субботы и воскресенья. Исходными данными являются результаты фактических измерений автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на вводе семи МКД Московского региона с разной этажностью и с различным количеством квартир (выборка 1), на основе экспериментальных данных которых разработан алгоритм построения диапазонов разброса нагрузок. Верификация результатов исследования проведена на трех МКД (выборка 2). Использованы методы теории вероятности и математической статистики. Диапазоны границ определены с 95%-й вероятностью попадания значения нагрузки МКД. Методология включает регрессионный анализ, позволивший получить уравнения полиномиальной аппроксимации и значения коэффициентов детерминации. Для суточных графиков нагрузки выделены зоны с различной степенью вариативности, что подтверждено расчетом коэффициентов вариации на получасовых интервалах. Установлены проценты попадания значений электрической нагрузки для верифицированных домов (выборка 2) в предложенные границы. Проведенный анализ данных показал, что точность прогнозирования нагрузки варьируется в зависимости от дня недели. Показан минимальный разброс значений нагрузки в период вечернего максимума, тогда как максимальная вариативность нагрузки характерна для ночного провала потребления. Для рабочих дней определено, что максимальный диапазон разброса значений меньше теоретического предела среднеквадратических отклонений по правилу трёх сигм, что свидетельствует об ограниченном разбросе нагрузок МКД. Полученные результаты могут быть использованы для корректировки методик определения расчетных нагрузок МКД.