Фишов Александр Георгиевич
доктор технических наук, профессор
+7 913 937 0116
fishov@corp.nstu.ru
технология создания и управления режимами локальных интеллектуальных энергосистем (minigrid)
Энергосистема будущего будет представлять собой свободное сетевое пространство с открытым доступом для владельцев распределенной генерации, активных потребителей и потребителей с управляемой нагрузкой с целью получения и предоставления участникам системных продуктов и услуг.
Тренд развития современной энергетики — децентрализация производства электроэнергии на основе распределённой малой генерации (МГ) при снижении вредных выбросов в атмосферу.
Министерство науки и высшего образования Российской
Федерации. Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Новосибирский государственный технический университет»
подробнее
НГТУ НЭТИ совместно с ООО «Модульные системы Торнадо», АО «Институт автоматизации энерго-систем» разработана специальная системная интеллектуальная автоматика, которая обеспечивает высокую надежность и качество энергоснабжения потребителей в локальных системах энергоснабжения
с собственной генерацией (ЛСЭ, или иначе Минигрид), экономичность режимов выработки энергии на электростанции, возможность выдачи избытков энергии и мощности во внешнюю электрическую сеть, минимальность затрат на осуществление присоединения ЛСЭ к внешней электрической сети
с разрешенным режимом параллельной работы источников и двухсторонним обменом мощностью
и энергией.
Идея способа — опережающее противоаварийное сбалансированное отделение ЛСЭ от внешней энергосистемы по априори фиксированным сечениям сети при нарушениях нормального режима
с переходом в островной режим работы с после-дующим автоматическим восстановлением синхронизма и нормального режима с требуемой загрузкой оборудования. При этом ЛСЭ на основе
МГ в нормальных условиях может работать синхронно
с электрической сетью в одном из трех режимов:
- с выдачей мощности во внешнюю сеть
- без выдачи мощности во внешнюю сеть
- с потреблением мощности из внешней сети
преимущества
- экономическая доступность интеграции объектов
с МГ с внешней электрической сетью; - сохранение электроснабжения потребителей объектов
с МГ при аварийных возмущениях нормального режима; - надежная работа электростанции объектов с МГ в режимах параллельной и автономной работы, а также в переходах между ними;
- исключение возможности возникновения ударных
моментов на валах синхронных генераторов
электростанции объектов с МГ; - управляемый реверсивный обмен мощностью
(энергией) объектов с МГ с внешней сетью; - ограничение отключаемых токов короткого
замыкания в сети объектов с МГ; - минимальность необходимости реконструкции существующей сетевой автоматики и релейной защиты
и согласования с ней автоматики объектов с МГ; - независимость технологического управления объектов
с МГ от системы управления внешней электрической сети; - исключение потребности в высококвалифицированном оперативном персонале на электростанции объектов с МГ;
- возможность продавать электроэнергию малой генерации
в общую сеть и при этом до пятнадцати процентов снижать расход газа на электростанции ЛСЭ; - возможность ремонтировать и модернизировать оборудование за счет дополнительных доходов без увеличения цен на электроэнергию.
Основная задача
Доступное и экономически эффективное энергоснабжение потребителей в локальных системах энергоснабжения.
При этом обеспечивается:
- расширение конкурентного сектора в энергетике за счет масштабного развития независимой МГ;
- привлечение в развитие энергетики инвестиционных ресурсов малого и среднего бизнеса за счет высокой экономической эффективности МГ минигридов;
- быстрые сроки ввода генерирующих мощностей с короткими сроками окупаемости при условии их интеграции в электрические сети централизованного энергоснабжения
Основным способом противоаварийного управления в режиме параллельной работы с внешней электрической сетью является экстренное отделение сбалансированной по мощности ЛСЭ от внешней электрической сети без нарушения электроснабжения потребителей и нормальной работы электростанции.
Режимное управление обеспечивает постоянную готовность ЛСЭ к сбалансированному экстренному отделению за счет априорного выбора сечения для деления, состава, режимов работы и загрузки генерирующего оборудования электростанции.
Реконфигурация сети, безопасные переходы из режима автономной работы ЛСЭ в параллельный с внешней электрической сетью и наоборот осуществляются под управлением интеллектуального автооператора.
Основная задача
системы
Доступное и экономически эффективное энергоснабжение потребителей в локальных системах энергоснабжения. При этом обеспечивается:
→ привлечение в развитие энергетики инвестиционных ресурсов малого и среднего бизнеса за счет высокой экономической эффективности МГ минигридов;
→ быстрые сроки ввода генерирующих мощностей с короткими сроками окупаемости при условии их интеграции в электрические сети централизованного энергоснабжения
→ привлечение в развитие энергетики инвестиционных ресурсов малого и среднего бизнеса за счет высокой экономической эффективности МГ минигридов;
→ быстрые сроки ввода генерирующих мощностей с короткими сроками окупаемости при условии их интеграции в электрические сети централизованного энергоснабжения
Основным способом противоаварийного управления в режиме параллельной работы с внешней электрической сетью является экстренное отделение сбалансированной по мощности ЛСЭ от внешней электрической сети без нарушения электроснабжения потребителей и нормальной работы электростанции.
Режимное управление обеспечивает постоянную готовность ЛСЭ к сбалансированному экстренному отделению за счет априорного выбора сечения для деления, состава, режимов работы и загрузки генерирующего оборудования электростанции. Реконфигурация сети, безопасные переходы из режима автономной работы ЛСЭ в параллельный с внешней электрической сетью и наоборот осуществляются под управлением интеллектуального автооператора.
Функционал системной автоматики
Оперирование ↓
- ввод в работу (вывод на номинальные параметры регуляторами)/вывод из работы энергоблоков
- синхронизация генераторов и подсистем
- выбор состава включенных генераторов их функционализация и загрузка
- восстановление нормального режима регуляторами
- перевод энергоблоков в режимы регулирования частоты/мощности
- оперативный и аварийный перевод станции/полустанции в островной или параллельный режим
Режимное управление ↓
- регулирование частоты в островном режиме
- регулирование перетока мощности по разным сечениям в режиме параллельной работы
- регулирование напряжения в островном режиме
- регулирование напряжения и/или реактивной мощности в режиме параллельной работы
- поддержание режимов станции/энергосистемы, подходящих для сбалансированного деления
Противоаварийное управление ↓
- опережающее сбалансированное отделение ЛСЭ от внешней энергосистемы (ВЭС)
- измерение прямой и обратной последовательностей напряжений в узлах с выключателями сечений для деления
- предотвращение и ликвидация нарушений режимных ограничений в стационарных режимах
- контроль текущего коммутационного состояния схемы сети ЛСЭ и связей с ВЭС
- измерение режимных параметров оборудования и поддержание их допустимости
- векторное измерение параметров в центрах питания ЛСЭ и на связях с ВЭС
- достоверизация коммутационного состояния схемы сети, измеряемых параметров
- идентификация классов состояния электростанции
- идентификация установившихся режимов для всех процессов управления состояниями
Блокировка и превентивные действия ↓
- блокировка включений на параллельную работу несинхронизированных частей по всем сечениям сети
- блокировка оперативных включений/отключений с недопустимыми сбросами/набросами мощности в островных режимах
- перевод подсистем в островной режим при нарушениях связи и автоматики
Сигнализация и визуализация ↓
- визуализация текущего коммутационного состояния
- визуализация режимных параметров и ограничений
- сигнализация о нарушениях в объекте и системе управления
- визуализация функциональной готовности (неготовности) подсистем управления
В развитие технологии также разработаны и испытаны на цифро-физической модели энергосистем прототипы комплекса автоматик децентрализованного мультиагентного управления режимами электрических сетей с распределенной малой генерацией (до 25 МВт). Разработка имеет пять патентов, успешно внедрена в эксплуатацию в минигрид Новосибирского жилмассива «Березовое». Комплекс прошел авторитетную экспертизу и награжден национальной премией в области энергетики.
Принято решение о создании в 2025-2026 годах минигрида жилмассива «Радуга Сибири» с применением системной
интеллектуальной автоматики.
СМИ о разработке
Фишов Александр Георгиевич
Руководитель проекта
д.т.н., профессор
+7 913 937 0116
fishov@corp.nstu.ru
Партнеры и заказчики
подробнее о системе
НГТУ НЭТИ совместно с ООО «Модульные системы Торнадо», АО «Институт автоматизации энерго-систем» разработана специальная системная интеллектуальная автоматика, которая обеспечивает высокую надежность и качество энергоснабжения потребителей в локальных системах энергоснабжения с собственной генерацией (ЛСЭ, или иначе Минигрид), экономичность режимов выработки энергии на электростанции, возможность выдачи избытков энергии и мощности во внешнюю электрическую сеть, минимальность затрат на осуществление присоединения ЛСЭ к внешней электрической сети с разрешенным режимом параллельной работы источников и двухсторонним обменом мощностью и энергией.
Идея способа — опережающее противоаварийное сбалансированное отделение ЛСЭ от внешней энергосистемы по априори фиксированным сечениям сети при нарушениях нормального режима с переходом в островной режим работы с последующим автоматическим восстановлением синхронизма и нормального режима с требуемой загрузкой оборудования. При этом ЛСЭ на основе МГ в нормальных условиях может работать синхронно с электрической сетью в одном из трех режимов:
→ с выдачей мощности во внешнюю сеть;
→ без выдачи мощности во внешнюю сеть;
→ с потреблением мощности из внешней сети;
Используются оригинальные (запатентованные) способы взаимодействующих противоаварийного, режимного управления и автооперирования генерацией, схемой выдачи мощности, восстановлением нормальных режимов.
Идея способа — опережающее противоаварийное сбалансированное отделение ЛСЭ от внешней энергосистемы по априори фиксированным сечениям сети при нарушениях нормального режима с переходом в островной режим работы с последующим автоматическим восстановлением синхронизма и нормального режима с требуемой загрузкой оборудования. При этом ЛСЭ на основе МГ в нормальных условиях может работать синхронно с электрической сетью в одном из трех режимов:
→ с выдачей мощности во внешнюю сеть;
→ без выдачи мощности во внешнюю сеть;
→ с потреблением мощности из внешней сети;
Используются оригинальные (запатентованные) способы взаимодействующих противоаварийного, режимного управления и автооперирования генерацией, схемой выдачи мощности, восстановлением нормальных режимов.
преимущества
→ экономическая доступность интеграции объектов с МГ с внешней электрической сетью;
→ сохранение электроснабжения потребителей объектов с МГ при аварийных возмущениях нормального режима;
→ надежная работа электростанции объектов с МГ в режимах параллельной и автономной работы, а также в переходах между ними;
→ исключение возможности возникновения ударных моментов на валах синхронных генераторов электростанции объектов с МГ;
→ управляемый реверсивный обмен мощностью (энергией) объектов с МГ с внешней сетью;
→ ограничение отключаемых токов короткого замыкания в сети объектов с МГ;
→ минимальность необходимости реконструкции существующей сетевой автоматики и релейной защиты
и согласования с ней автоматики объектов с МГ;
→ независимость технологического управления объектов с МГ от системы управления внешней электрической сети;
→ исключение потребности в высококвалифицированном оперативном персонале на электростанции объектов с МГ;
→ возможность продавать электроэнергию малой генерации в общую сеть и при этом до пятнадцати процентов снижать расход газа на электростанции ЛСЭ;
→ возможность ремонтировать и модернизировать оборудование за счет дополнительных доходов без увеличения цен на электроэнергию.
→ сохранение электроснабжения потребителей объектов с МГ при аварийных возмущениях нормального режима;
→ надежная работа электростанции объектов с МГ в режимах параллельной и автономной работы, а также в переходах между ними;
→ исключение возможности возникновения ударных моментов на валах синхронных генераторов электростанции объектов с МГ;
→ управляемый реверсивный обмен мощностью (энергией) объектов с МГ с внешней сетью;
→ ограничение отключаемых токов короткого замыкания в сети объектов с МГ;
→ минимальность необходимости реконструкции существующей сетевой автоматики и релейной защиты
и согласования с ней автоматики объектов с МГ;
→ независимость технологического управления объектов с МГ от системы управления внешней электрической сети;
→ исключение потребности в высококвалифицированном оперативном персонале на электростанции объектов с МГ;
→ возможность продавать электроэнергию малой генерации в общую сеть и при этом до пятнадцати процентов снижать расход газа на электростанции ЛСЭ;
→ возможность ремонтировать и модернизировать оборудование за счет дополнительных доходов без увеличения цен на электроэнергию.
функционал системной автоматики
ОПЕРИРОВАНИЕ
→ ввод в работу (вывод на номинальные параметры регуляторами)/вывод из работы энергоблоков;
→ синхронизация генераторов и подсистем;
→ выбор состава включенных генераторов их функционализация и загрузка;
→ восстановление нормального режима регуляторами;
→ перевод энергоблоков в режимы регулирования частоты/мощности;
→ оперативный и аварийный перевод станции/полустанции в островной или параллельный режим.
РЕЖИМНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
→ регулирование частоты в островном режиме;
→ регулирование перетока мощности по разным сечениям в режиме параллельной работы;
→ регулирование напряжения в островном режиме;
→ регулирование напряжения и/или реактивной мощности в режиме параллельной работы;
→ поддержание режимов станции/энергосистемы, подходящих для сбалансированного деления.
ПРОТИВОАВАРИЙНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
→ опережающее сбалансированное отделение ЛСЭ от внешней энергосистемы (ВЭС)
→ предотвращение и ликвидация нарушений режимных ограничений в стационарных режимах;
→ контроль текущего коммутационного состояния схемы сети ЛСЭ и связей с ВЭС;
→ измерение режимных параметров оборудования и поддержание их допустимости;
→ векторное измерение параметров в центрах питания ЛСЭ и на связях с ВЭС;
→ достоверизация коммутационного состояния схемы сети, измеряемых параметров;
→ идентификация классов состояния электростанции;
→ идентификация установившихся режимов для всех процессов управления состояниями.
БЛОКИРОВКА И ПРЕВЕНТИВНЫЕ ДЕЙСТВИЯ
→ блокировка включений на параллельную работу несинхронизированных частей по всем сечениям сети;
→ перевод подсистем в островной режим при нарушениях связи и автоматики.
СИГНАЛИЗАЦИЯ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
→ визуализация текущего коммутационного состояния;
→ сигнализация о нарушениях в объекте и системе управления;
→ визуализация функциональной готовности (неготовности) подсистем управления.
В развитие технологии также разработаны и испытаны на цифро-физической модели энергосистем прототипы комплекса автоматик децентрализованного мультиагентного управления режимами электрических сетей с распределенной малой генерацией (до 25 МВт). Разработка имеет пять патентов, успешно внедрена в эксплуатацию в минигрид Новосибирского жилмассива «Березовое». Комплекс прошел авторитетную экспертизу и награжден национальной премией в области энергетики.
Принято решение о создании в 2025-2026 годах минигрида жилмассива «Радуга Сибири» с применением системной
интеллектуальной автоматики.
СМИ
о разработке
команда проекта
Профессионалы-проектировщики энергетических объектов, технологические инноваторы, программисты, разработчики аппаратуры систем управления высокого класса под руководством профессора кафедры автоматизированных электроэнергетических систем НГТУ НЭТИ доктора технических наук, Александра Георгиевича Фишова.
партнеры и заказчики