Мегапроекты

Устойчивая энергетика

Проект ТПУ позволит радикально уменьшить количество «блэкаутов»

«Гибридное моделирование и управление в интеллектуальных энергосистемах» – это ключевой проект кластера «Устойчивая энергетика». Он реализуется на базе Энергетического института ТПУ и предполагает разработку эффективных технологий управления самыми сложными динамическими системами, какими являются электроэнергетические системы (ЭЭС), на основе гибридного подхода к их моделированию.

Реализация проекта позволит повысить надежность и управляемость электроэнергетических систем.

ТПУ является одним из лидеров в мире в области гибридного моделирования ЭЭС (оптимальный симбиоз физического, аналогового и цифрового моделирования). В итоге политехники получат высокоадекватную модель ЭЭС. Благодаря исследованиям и экспериментам на созданной модели можно будет быстро находить эффективные решения: как можно уменьшить потери электроэнергии при передаче по сетям, где и как сэкономить на генерации, как повысить надежность электроснабжения потребителя. Разрабатываемые в этом проекте технологии и средства их реализации позволят повысить надежность электроэнергетических систем, радикально уменьшить количество крупных аварий («блэкаутов») и минимизировать потери при их развитии.

Первые результаты

Разработанный мобильный вариант ВМК РВ ЭЭС готов к тиражированию для использования в других учреждениях, таких как вузы, НИИ и лаборатории электроэнергетических компаний. Он включает в себя минимальный набор моделируемых элементов ЭЭС, необходимый для проведения первичных исследований в различных аспектах противоаварийного управления.
Созданный гибридный процессор СТАТКОМ позволяет моделировать ЭЭС с устройствами гибких систем передачи электроэнергии на переменном токе (FACTS). FACTS является на данный момент одной из передовых и важнейших технологий в области передачи электроэнергии (повышается эффективность передачи электроэнергии, управляемость и устойчивость ЭЭС).
Разработанные математические модели и средства моделирования дифференциальных защит, дифференциально-фазных защит и дистанционных защит.
Разработана и принята к реализации международная образовательная программа «Design and Control of Smart Power Systems».
Совместно с партнерами проведены: - международная конференция «Электроэнергетика глазами молодежи; - молодежный форум «Интеллектуальные энергосистемы; - конкурс кейсов в области энергоэффективности.

Справка

Основной идеей проекта является использование уникальной материальной и научной базы ТПУ в области гибридного моделирования энергетических систем для формирования новых научных знаний и разработки технологий моделирования и управления интеллектуальными энергетическими системами, направленных на решение глобальной задачи обеспечения энергетической безопасности.

Современное состояние исследуемой области

На данный момент в мире есть признанные лидеры в области цифрового моделирования электроэнергетических систем в реальном времени, такие как RTDS Technologies, OPAL-RT, CEPRI. Разработки данных компаний в основном применяются для исследовательских задач и настройки систем управления в лабораторных условиях. Однако при необходимости совместного решения задач моделирования и управления энергосистемами в реальном времени появляются довольно специфичные требования к программно-аппаратным средствам расчета, что в конечном итоге заставляет энергетиков применять на практике упрощенные линеаризованные модели или отказываться от реального времени.

Преимуществом разработанной в ТПУ технологии гибридного моделирования является то, что она создавалась непосредственно для нужд энергокомпаний и решения задач противоаварийного управления энергосистемами, поэтому в концепцию и архитектуру гибридного комплекса закладывались технологии, непосредственно отвечающие условиям поставленной задачи анализа и управления ЭЭС в реальном времени.

На сегодня это единственная гибридная технология в мире. Именно специфика задач ЕЭС России предопределила уникальность гибридного комплекса, так же как и уникальность системы противоаварийной автоматики, эксплуатируемой сегодня в ЕЭС России и не имеющей аналогов в мире. Поэтому для решения задач развития системы противоаварийной автоматики и необходима уникальная по своим свойствам платформа, такая как гибридный моделирующий комплекс (всережимный моделирующий комплекс реального времени ЭЭС – ВМК РВ ЭЭС).

Результаты сотрудничества с партнерами

• Соглашение с ОАО «Федеральная сетевая компания единой энергосистемы» России о создании моделирующего комплекса Сибирского региона для проработки вопросов создания активно-адаптивной (интеллектуальной) сети передачи электроэнергии.

• Договор с институтом Fraunhofer-IWES на проведение работ по созданию модели элементов энергосистемы с возобновляемыми источниками энергии на базе ВМК РВ.

• Работы в интересах ОАО «СО ЕЭС» по созданию методики получения статических характеристик электрических нагрузок энергорайонов, необходимых для адекватного расчета режимов работы ЭЭС.

• Работа по расчету устойчивости объединенных энергосистем Сибири и Востока при соединении их посредством вставки постоянного тока на подстанции Могоча.

Вклад проекта в научный прогресс:

Формирование новых направлений исследований, позволяющих получить более глубокое представление о режимах работы и процессах, протекающих в ЭЭС, создавать новые технологии управления большими ЭЭС. Интеграция технологий мониторинга, гибридного моделирования и управления в реальном времени позволит создавать новые поколения устройств и систем, повысить эффективность управления ЭЭС и безопасность ее эксплуатации. При успешной реализации проекта вероятность возникновения тяжелых аварий в электроэнергетических системах значительно уменьшится, а их последствия будут минимальными.

Индикаторы

Публикации в изданиях, индексируемых Web of Science и Scopus: 41 статья (из них 13 совместно с партнерами).

Основные партнеры

Институт систем энергетики им Л.А. Мелетьева (ИСЭМ); ОАО «Системный оператор ЕЭС» – государственная компания, управляющая энергосистемой России, Grenoble INP, France, Fraunhofer-IWES, Germany, National Cheng Kung University, Taiwan, Electricite de France (EDF), France, Centrale-Supelec, France.