Регистрация / Вход
Прислать материал

Повышение эффективности и устойчивости локальной системы электроснабжения на основе оптимизации работы гибридного источника энергии с ветрогенератором

Номер контракта: 14.574.21.0009

Руководитель: Соснина Елена Николаевна

Должность: доцент

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
ветро-дизельная электростанция, локальная система электроснабжения, интеллектуальная система управления, нейронная сеть, эффективное электроснабжение, устойчивость

Цель проекта:
Проект направлен на разработку научно-технических решений по интеллектуализации ветро-дизельных электростанций (ВДЭС) для обеспечения энергоэффективности электроснабжения автономных потребителей, а также на поиск научно-технических решений по повышению устойчивости и надежности локальных систем электроснабжения с ВДЭС. Цель проекта – разработка алгоритма и создание экспериментального образца интеллектуальной системы управления ветро-дизельной электростанцией, обеспечивающих при меняющихся внешних и внутренних условиях работы ВДЭС эффективное электроснабжение автономных потребителей, а также разработка научно-технических решений по повышению устойчивости локальных систем электроснабжения с ВДЭС.

Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальный образец интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы, обеспечивающий выбор оптимальной частоты вращения дизельной электростанции, соответствующей оптимальному расходу топлива.
Проект Методических рекомендаций по повышению устойчивости в системах электроснабжения с ВДЭС.
Проект технического задания на выполнение опытно-конструкторской работы «Разработка и создание опытного образца интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы».
Экспериментальный образец состоит из трех основных модулей - контроллер обучения и управления, датчик расхода топлива, исполнительный электропривод рейки топливного насоса. Экспериментальный образец обеспечивает управление ВДЭС мощностью 1 кВт; максимальное использование энергии ветра (от 2 м/с и более); стабилизацию выходного напряжения при изменении параметров системы; автоматическое изменение скорости вращения дизельного генератора при изменении мощности нагрузки; параллельную работу каналов преобразования тепловой и ветровой энергии ВДЭС.
Проект Методических рекомендаций по повышению устойчивости предназначен для обеспечения методологического сопровождения проектирования локальных систем электроснабжения потребителей с ветро-дизельными электростанциями.
Проект технического задания направлен на создание опытного образца интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, создаваемым с использованием результатов проекта, является интеллектуальная система управления с задатчиком экономичного режима работы, адаптивная по отношению к изменяющимся внешним и внутренним условиям работы двигателя внутреннего сгорания. Интеллектуальная система управления предназначена для ветро-дизельных электростанций различной мощности и должна способствовать повышению эффективности электроснабжения автономных потребителей путем снижения до 20% удельного расхода топлива дизельного генератора, улучшения качества вырабатываемой электроэнергии (коэффициент искажения синусоидальности кривой выходного напряжения не более 5%).
Проект Методических рекомендаций по повышению устойчивости в системах электроснабжения с ВДЭС предназначен для создания нормативно-методической базы по расчету устойчивости в системах с возобновляемыми источниками энергии.
Отличительной особенностью интеллектуальной системы управления ВДЭС является применение в качестве управляющего устройства задатчика экономичного режима работы, в основу алгоритма которого заложен принцип искусственных нейронных сетей. Это делает интеллектуальную систему управления адаптивной по отношению к внешним (температура, влажность, давление окружающего воздуха) и внутренним условиям работы двигателя внутреннего сгорания (качество топлива, износ внутренних частей), что расширяет пределы эффективной работы ВДЭС.
В России методические указания по расчету устойчивости в системах с ВИЭ, как и единые технические требования по подключению ВИЭ к сети, отсутствуют, что обуславливает новизну Проекта Методических рекомендаций по повышению устойчивости в системах электроснабжения с ВДЭС.
Экспериментальный образец интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы по выполняемым функциям соответствует мировым аналогам в области интеллектуализации работы ВДЭС, поскольку способен максимально использовать энергию ветра в широком диапазоне скоростей воздушного потока (при скорости ветра от 2 м/с и более) и обеспечить параллельную работу каналов преобразования тепловой и ветровой энергии ВДЭС.
Методы исследования – имитационное математическое и компьютерное моделирование, физическое моделирование, методы статистической обработки эмпирических данных, структурный анализ.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основная область применения результатов проекта – электротехнические комплексы и системы электроснабжения автономных потребителей малой мощности.
Результаты проекта могут быть использованы при разработке и создании интеллектуальных систем управления ветро-дизельных электростанций, позволяющих повысить энергоэффективность электротехнических комплексов и систем электроснабжения потребителей малой мощности.
Внедрение ветро-дизельных электростанций с интеллектуальной системой управления позволит значительно сократить потребление топлива (до 20%) и соответственно затрат на его доставку, улучшить качество вырабатываемой электроэнергии (коэффициент искажения синусоидальности кривой выходного напряжения не более 5%). Методические рекомендации по повышению устойчивости предназначены для формирования методического обеспечения по расчету устойчивости при проектировании автономных систем электроснабжения.

Текущие результаты проекта:
- эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы;
- экспериментальный образец интеллектуальной системы управления ВДЭС с задатчиком экономичного режима работы;
- испытательный стенд для проведения испытаний экспериментального образца;
- программа и методики испытаний экспериментального образца;
- имитационная модель локальной системы электроснабжения с ВДЭС для исследования показателей устойчивости;
- частное техническое задание на программное обеспечение экспериментального образца;
- программное обеспечение экспериментального образца;
- Проект Методических рекомендаций по повышению устойчивости в системах электроснабжения с ветро-дизельными электростанциями;
- оценка безопасности и экологичности проекта;
- технико-экономическая оценка результатов проекта;
- предложения по реализации и внедрению результатов ПНИ с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера;
- Проект технического задания на выполнение опытно-конструкторской работы «Разработка и создание опытного образца интеллектуальной системы управления ВДЭС с ЗЭР».