МИКРОСЕТЬ – ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ БУДУЩЕГО

RENEWABLE ENERGY SOURCES IN RUSSIA

Nikita Tugushev

student, Department of Power Supply of Industrial Enterprises and Electrical Technologies, National Research University "MPEI",

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье представлена и раскрыта концепция микросетевых систем как источника энергии будущего, благодаря двустороннему обмену информацией с помощью коммуникационных технологий. Управление микросетями включает в себя мониторинг и координацию работы различных источников энергии, таких как солнечные батареи, ветряные турбины и аккумуляторы. Это осуществляется с помощью интеллектуальных систем управления, которые обеспечивают оптимальное использование ресурсов и эффективное взаимодействие между различными компонентами сети. Исследовательские работы направлены на моделирование, прогнозирование и анализ данных для повышения энергоэффективности и интеграции возобновляемых источников энергии в сеть. Показаны преимущества и недостатки микросетей.

ABSTRACT

The article presents and reveals the concept of microgrid systems as an energy source of the future, thanks to the two-way exchange of information through communication technologies. Microgrid management includes monitoring and coordinating the operation of various energy sources such as solar panels, wind turbines and batteries. It is carried out with the help of intelligent systems controls that ensure optimal use of resources and efficient interaction between the various components of the network. Research works are aimed at modeling, forecasting and analyzing data to improve energy efficiency and integrate renewable energy sources into the network. The advantages and disadvantages of microgrids are shown.

Ключевые слова. микросети, контроллеры, генераторы, солнечные электростанции, ветряные турбины.

Keywords. microgrid, controller, generators, solar power plants, wind turbines.

Микросеть - это комплекс зданий с собственными генерирующими мощностями, внутренней распределительной сетью и источником энергии. Микросети позволяют более экономно расходовать электроэнергию, использовать альтернативные источники энергии и снижать негативное воздействие на окружающую среду. Это небольшие сети электроснабжения, которые могут работать независимо от традиционных крупных сетей или быть подключены к ним. К ним относятся такие источники энергии, как солнечные батареи, ветряные турбины, малые гидроэлектростанции и дизельные генераторы. Микросети помогают нашему сообществу, обеспечивая надежное электроснабжение в отдаленных районах, промышленных парках, больницах, школах и других небольших объектах, особенно там, где сеть нестабильна или недоступна. Они также способствуют устойчивому развитию, используя возобновляемые источники энергии и сокращая выбросы вредных веществ.

Микросети работают следующим образом: cобирают информацию о состоянии энергосистемы и подключенных устройствах. Анализируют данные и прогнозируют возможные проблемы. Они принимают решения о переключении нагрузки между источниками энергии и управляющими устройствами. Они обеспечивают связь между устройствами и центральным контроллером для обмена данными и командами. Они защищают оборудование от перегрузок, коротких замыканий и других аварийных ситуаций.

Для работы микросети необходимы следующие компоненты:

1. Источники энергии: солнечные батареи, ветряные турбины, мини-гидроэлектростанции или дизельные генераторы.
2. Интеллектуальная система управления и автоматизация.
3. Инверторы для преобразования постоянного тока от солнечных панелей в переменный ток.
4. Аккумуляторные системы хранения данных для обеспечения бесперебойного электроснабжения.
5. Прогнозирование спроса на энергию и регулирование выработки электроэнергии.
6. Контроль зарядки и разрядки аккумуляторных батарей.
7. Интеграция с другими источниками энергии и основной сетью.

Микросети питаются от генератора и обычно подключены к основной сети, хотя могут работать и автономно. Для удаленных населенных пунктов, не имеющих доступа к центральному электроснабжению, особенно важно иметь локальный генератор. Если произошло отключение электроэнергии из-за сильного ветра или урагана, который повредил линию электропередачи, то микросеть может стать идеальным источником энергии, поскольку её можно отключить от основной электросети.

Контроллер является основным компонентом микросети. Это аппаратное и программное обеспечение, которое позволяет микросети изолироваться от основной сети во время отключения электроэнергии и использовать свои локальные генераторы для подачи электроэнергии в центр обработки данных. Контроллер используется для контроля и координации работы микросети. Он выполняет функции управления, защиты, измерения, мониторинга и связи. Контроллер управляет распределенным генератором, накопителем энергии, дизельным генератором и регулируемой нагрузкой для обеспечения безопасной, стабильной и экономичной работы микросети.

Микросети можно классифицировать в зависимости от типа тока: переменные, постоянные и постоянно-переменные (гибридные).

Источниками энергии в микросетях могут быть:

• Генераторы (дизельные, газовые, бензиновые): надежные, недорогие, но с высокой стоимостью киловатта энергии.
• Солнечные электростанции: доступная стоимость одного киловатта электроэнергии, но требуют бесплатной солнечной энергии и дополнительного оборудования (инверторы, аккумуляторы, контроллеры).
• Ветряные турбины: эффективные автономные источники питания, но дорогие и компактные.

Микросети в отличие от центральных сетей, могут работать исключительно на возобновляемых источниках энергии. Батареи, установленные в микросетях, могут использоваться для накопления электроэнергии в случае отключения электроэнергии.

Микросети предлагают достаточное количество преимуществ, способных обратить на них внимание инвесторов, в сравнении с другими вариантами электрификации. В отличие от централизованной энергосистемы, они дешевле в установке, имеют более короткое время выполнения монтажа. [1] Также к преимуществам микросетей можно отнести:

• Стабильную работу: микросети обеспечивают надежную работу распределенных источников энергии и электроприемников в различных условиях, в том числе островных.
• Адаптация к потребителям: микросети эффективно адаптируются к потребителям со сложным планируемым графиком энергопотребления, повышая надежность работы.
• Интеллектуальное управление: РИЭ подключаются к микросетям через силовые инверторы для стабильного интеллектуального управления.

У микросетей не так много недостатков. Вот основные из них: проблемы регулирования - защита данных и кибербезопасность; коммунальные компании могут возражать против установки микросетей, поскольку это противоречит их формуле расчета потребления.

Микросети повышают надежность и устойчивость электроснабжения отдельных кварталов и районов и могут позволить, лучше управлять спросом и предложением электроэнергии, а также помогают интегрировать возобновляемые источники энергии в электрическую систему.

Список литературы:

1. Лукутин Б. В. Перспективы децентрализованных систем электроснабжения постоянного тока с распределённой солнечной генерацией // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2020. - т. 331, № 6. - С.184-196.
2. Лукутин Б.В. Интеллектуальные системы электроснабжения с ветровыми и солнечными электростанциями. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2019. - 115 с.
3. Новрузова О.Б. Влияние цифровизации электроэнергетики на заключение договора энергоснабжения / Вестник Российской юридической академии. - 2020.- № 3. – С.71-76.
4. Пашкевич Р.И., Павлов К.А. Математическое моделирование комбинированной дизель-солнечной электростанции для децентрализованного электроснабжения потребителей // Электрические станции. Возобновляемая энергетика. – 2019.- № 9. -  С. 30-35.
5. Харченко В.В., Гусаров В.А. Положения и принципы формирования генерирующего комплекса микросетей на основе ВИЭ// Вестник аграрной науки Дона. - 2015. - № 32. - С.71-83.