• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21.04.2021
Сколтех
589

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
10 часов назад
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

12 августа
Сергей Васильев

Напряженная мыслительная деятельность приводит к накоплению нейромедиаторов в синапсах префронтальной коры. Это усложняет их работу и может повреждать нейроны, заставляя мозг сигнализировать об опасности.

10 часов назад
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

12 августа
Сергей Васильев

Напряженная мыслительная деятельность приводит к накоплению нейромедиаторов в синапсах префронтальной коры. Это усложняет их работу и может повреждать нейроны, заставляя мозг сигнализировать об опасности.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: