Ученые помогут контролю качества электричества при распределенной генерации

Алгоритм для инверторов, преобразующих постоянный ток источника в сети распределенной генерации в переменный, который контролирует качество энергии, передаваемой в общую электросеть, разработали специалисты Сколтеха, 16 октября сообщает пресс-служба института.

В настоящее время в мире происходит новый энергетический переход, главной тенденцией которого является распределенная, децентрализованная энергетика, характеризуемая, в том числе, активным вовлечением потребителей и увеличением доли источников возобновляемой энергии.

Распределенная генерация как одна из технологий распределенной энергетики представляет собой такое производство электроэнергии, когда вместо мощной электростанции ее источником является много малых объектов. В том числе, например, владельцы домашних солнечных панелей могут продавать излишки произведенной ими электроэнергии для общей сети.

В сетях распределенной генерации электроэнергии важное место занимают инверторы, которые преобразуют подаваемый в общую сеть ток в переменный с требуемыми параметрами его частоты.

Результаты исследования нового алгоритма для таких инверторов разработчики представили в статье «Пропорциональный мультирезонансный регулятор с автоматической регулировкой коэффициентов усиления для сетевых инверторов», опубликованной издательством IEEE.

Первый автор исследования, инженер Лаборатории интеллектуальных сетей в Центре энергетических технологий Сколтеха Илья Веретенников рассказал о решаемой их алгоритмом задаче:

«Инверторы программируются математическими функциями, уравнениями с определенными коэффициентами. Если параметры сети не меняются, то коэффициенты достаточно посчитать один раз. Так как в системе распределенной энергии параметры сети меняются постоянно, — например, из-за того, что кто-то перестал продавать электроэнергию, — коэффициенты нужно пересчитывать».

При этом новые настройки должны обеспечивать стабильность работы устройства, что достаточно сложно, но необходимо, так как от этого зависит качество электроэнергии, идущей в общую сеть. Если она не соответствует стандарту, то передавать ее в сеть нельзя.

Алгоритм работы контроллера, который разработал коллектив ученых Сколтеха, автоматически пересчитывает коэффициенты так, чтобы поддерживалось качество поступающей в сеть энергии. Для этого на основе данных измеренных напряжений в контроллере генерируется управляющий сигнал, обеспечивающий показатель переменного тока в 50 Гц без искажений.

«Во время исследования мы создали модель сети и более детальную модель инвертора. Благодаря им можно проверять разные алгоритмы контроллера, их стабильность, эффективность. Далее наши результаты мы валидировали экспериментальными данными: подключали к сети реальный инвертор, моделируя ситуацию, когда есть локальная нагрузка и часть энергии идет в сеть», — пояснил Илья Веретенников.

Ученые считают, что их разработка, а также сама генерация распределенной энергии будут полезны в таких регионах России, где благодаря большому количеству ясных дней можно использовать солнечную энергию для экологичного производства электричества.

Ученые намерены сделать алгоритм полностью автоматическим по технологии plug-and-play («подключи и пользуйся»).

«Любая настройка — это лишнее препятствие для конечного потребителя. Сейчас у нас не все параметры подстраиваются автоматически, но мы планируем продолжать работать над алгоритмом, чтобы сделать его полностью автоматическим — как, например, любые современные устройства, которыми можно пользоваться сразу после подключения к компьютеру, а настройка происходит автоматически», — рассказал Илья Веретенников о ближайших планах коллектива.