В Сколтехе нашли новый способ повышения стабильности энергосистем — Naked Science
21 апреля
Сколтех

В Сколтехе нашли новый способ повышения стабильности энергосистем

4.3

Ученые Сколтеха и их коллеги из Аризонского университета и Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) разработали новый подход, позволяющий быстро восстанавливать стабильность электросетей при возникновении проблем, связанных с колебаниями спроса потребителей на электроэнергию.

В Сколтехе нашли новый способ повышения стабильности энергосистем / ©Getty images

Результаты этого мультидисциплинарного исследования, находящегося на стыке анализа потребительского спроса, эксплуатации интеллектуальных сетей и управления энергосистемами, опубликованы в журнале Applied Energy. Электросеть − сложная система, обеспечивающая управление производством, передачей и поставкой электроэнергии потребителям.

Поскольку запасать энергию непосредственно по маршруту прохождения ЛЭП не представляется возможным, операторы сетей вынуждены обеспечивать стабильную работу электросети, поддерживая баланс (в идеале постоянный) между объемами выработки и потребления электроэнергии.

Важное требование — бесперебойное снабжение и удовлетворение потребностей потребителей в электроэнергии, однако такие непредвиденные ситуации, как сбои в работе электрооборудования, колебания, связанные с использованием возобновляемых источников энергии, или резкий подъем спроса на электроэнергию, могут отрицательно сказываться на стабильности работы сети и, как следствие, приводить к частичным или полным отключениям подачи электроэнергии.

Один из наглядных примеров из реальной жизни — невозможность удовлетворения спроса на электроэнергию в жаркую погоду, когда активно используются кондиционеры. Если запасов электроэнергии не хватает, приходится проводить плановые отключения на всей электросети или ее отдельных частях. Такая практика управления сетью или, что еще хуже, сбои в работе сети, приводящие к неконтролируемым отключениям электроэнергии, не только создают большие неудобства для потребителей, но и мешают работе предприятий коммунального хозяйства, снижая при этом их рентабельность.

Для управления пиками потребительского спроса решающее значение имеет четкость в планировании поставок электроэнергии. Во избежание непредвиденных ситуаций используется несколько решений: применение генераторов, оказание вспомогательных услуг и своевременное управление спросом. Последнее решение может применяться в отношении потребителей, которым может быть предложено сокращение объемов поставки электроэнергии с одновременным снижением тарифа в удобные для провайдера интервалы времени.

Как вариант компании-поставщики могут также напрямую управлять нагрузкой, например, переключая подачу на кондиционеры или водонагреватели. Реагирование на изменение спроса – экономичное и гибкое решение, рассчитанное на готовность потребителей к временным неудобствам. «При включении одновременно всех устройств для удовлетворения спроса на электроэнергию все они оказываются в одном и том же состоянии, то есть потребляют энергию. Через некоторое время они выключаются, затем снова включаются и опять выключаются, причем происходит это практически одновременно.

Если не принимать никаких мер, этот процесс будет продолжаться и далее. Иными словами, если все устройства работают синхронно, энергосистеме приходится выдерживать высокую нагрузку, связанную с колебаниями в потреблении, что приводит к возможной нестабильной работе сети и затруднению последующей регулировки спроса», − рассказывает старший преподаватель Сколтеха Хенни Уэрдан.

В своем недавнем исследовании ученые проанализировали релаксацию динамики энергопотребления на примере нескольких потребляющих устройств (кондиционеров) с термостатическим регулированием после сбоев в процессе управления спросом. Для обеспечения энергоэффективности, стабильной работы сети и возврата потребителей в «зону комфорта» релаксация должна происходить достаточно быстро. «В качестве базовой использовалась дискретная модель, позволяющая регистрировать фактическую дискретную динамику системы по мере поступления информации и сигналов управления через дискретные интервалы времени.

Ранее на примере модели в непрерывном времени было показано, что релаксацию можно ускорить, используя среднеполевой контроль, однако для управления нагрузкой на практике целесообразно применять более реалистичные, дискретные модели. В этой работе было продемонстрировано, что в дискретной модели имеет место явление супер-релаксации. Также показано, что модели, основанные на использовании нескольких параметров управления, позволяют операторам энергосистем эффективно управлять совокупной нагрузкой», — добавил аспирант Сколтеха Илья Лучников, ведущий автор исследования.

«Наша работа посвящена главным образом решению задачи оптимального использования энергоресурсов и обеспечения стабильной работы энергосистем. Однако проблема своевременного реагирования на спрос выходит за рамки задачи управления энергосистемами, поскольку она может возникать и в других областях и, в частности, в таких отраслях, как водоснабжение, нефтяная промышленность и переработка отходов», − отмечает в заключение Хенни Уэрдан.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
8 часов назад
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

11 часов назад
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

28 июля
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: