Ученые из Сколковского института науки и технологий вместе с коллегами из Аризонского университета и Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) разработали новый подход, позволяющий быстро восстанавливать стабильность электросетей при колебаниях спроса потребителей на электроэнергию. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Energy.
В работе электросети очень важно бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией, но нередки непредвиденные ситуации, которые нарушают стабильность работы сети и приводят к частичным или полным отключениям подачи электроэнергии. Например, в жаркую погоду большое количество людей одновременно включает кондиционеры, и это чревато невозможностью удовлетворения спроса на электроэнергию. 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.
«При включении одновременно всех устройств для удовлетворения спроса на электроэнергию все они оказываются в одном и том же состоянии, т. е. 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 один из исследователей, старший преподаватель Сколтеха Хенни Уэрдан.
В своей работе ученые проанализировали релаксацию (приведение в равновесие) динамики энергопотребления на примере нескольких кондиционеров с термостатическим регулированием после сбоев в электросистеме. 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. В этой работе было продемонстрировано, что в дискретной модели присутствует явление супер-релаксации; также было показано, что модели, основанные на использовании нескольких параметров управления, позволяют операторам энергосистем эффективно управлять совокупной нагрузкой», — рассказал ведущий автор исследования, аспирант Сколтеха Илья Лучников.
«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.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
