В Сколтехе нашли новый способ повышения стабильности энергосистем — Naked Science
10 минут
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.
Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Позавчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: