ro en

Электронный журнал №3(35)2017

"ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ"

СОДЕРЖАНИЕ

0	ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
1	Характеристики фазоповоротного трансформатора, выполненного по схеме «многоугольник» Авторы: Калинин Л.П., Зайцев Д.А., Тыршу М.С., Голуб И.В. Институт энергетики Академии наук Молдовы Кишинев, Республика Молдова
	Аннотация: Объектом исследования является двухтрансформаторное фазоповоротное устройство с диапазоном регулирования угла фазового сдвига , выполненное по схеме «многоугольника». Целью работы является исследование режимных параметров устройства при регулировании угла фазового сдвига, с помощью разработанного тиристорного ключа на 10 позиций, а также закона его переключения, проведение на основе построенной модели серии расчетных экспериментов: в режиме холостого хода, короткого замыкания, а также нагрузочных испытаний, позволяющих определить энергетические характеристики исследуемого устройства. Проведен сравнительный анализ технических характеристик исследуемого устройства с фазоповоротными трансформаторами, исследованными ранее. Новизна работы заключается в разработке схемного варианта двухтрансформаторного фазорегулирующего устройства, выполненного по схеме «многоугольник», в котором, за счет подключения дополнительной обмотки намагничивающего трансформатора встречно с обмоткой фазосдвигающего трансформатора, обеспечено снижение величины магнитной индукции в стержне, а также повышение ее стабильности в процессе регулирования угла фазового сдвига. Анализ полученных характеристик устройства позволил путем сопоставления с имеющимися схемными вариантами устройств, сделать вывод о технической эффективности разработанного схемного варианта. Предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение установленной мощности оборудования, что, в свою очередь, приводит к снижению массогабаритных показателей устройства и, как следствие, его стоимости.
	Ключевые слова: фазоповоротный трансформатор, угол фазового сдвига, расчетная мощность устройства. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188531
2	Стабилизация параметров напряжения асинхронного генератора, возбуждаемого инвертором напряжения Авторы: Падалко Д. А. Национальный исследовательский Томский политехнический университет Томск, Российская Федерация
	Аннотация: Раскрыты особенности работы асинхронного генератора. Исследованы способы стабилизации параметров асинхронного генератора (АГ) при инверторном возбуждении. Исследование выполнено путем математического описания и имитационного моделирования в среде визуального программирования Simulink пакета прикладных программ MatLab. Проведен анализ причин отклонения амплитуды и частоты генерируемого напряжения при изменении характера и величины нагрузки. Исходя из параметрическо-резонансной природы самовозбуждения АГ введено выражение, позволяющее оценить требуемую для поддержания процесса генерирования величину емкости конденсатора в зависимости от частоты вращения ротора электрической машины, характера и величины нагрузки. На основании проведенных исследований было подтверждено, что возможна стабилизация параметров генерируемого напряжения АГ путем поддержания индуктивности намагничивающего контура на постоянном уровне.
	Ключевые слова: асинхронный генератор, инверторное возбуждение, стабилизация параметров напряжения, математическое моделирование, параметрический резонанс, процесс самовозбуждения. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188531
3	Электронный силовой трансформатор для распределительных сетей Авторы: Ермураки Ю.В. Институт энергетики Академии наук Молдовы Кишинев, Республика Молдова
	Аннотация: В качестве многообещающего решения можно рассмотреть прямое распределение энергии от сети среднего напряжения с использованием нового оборудования, основанного на использовании силовой электроники. Целью работы является предложение и обоснование инновационного технического решения для реализации твердотельного трансформатора (SST) с целью уменьшения количества этапов трансформации энергии по сравнению с известными решениями, упрощение топологии функциональной схемы с уменьшением издержек производства и потерь энергии в трансформаторах, используемых в электрических распределительных сетях. Предлагается решение для упрощения топологии трансформатора переменного тока в переменный ток за счет уменьшения числа пассивных электронных компонентов (резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов) и активных элементов (транзистора). В электронном трансформаторе обеспечивается резонансный режим переключения транзисторов, используя индуктивность рассеяния высокочастотного трансформатора. Был изготовлен и испытан лабораторный образц трансформатора SST 10/0.22 кВ, мощностью 20 кВт. Тестирование лабораторного образца подтвердило функциональность предлагаемой схемы и возможность переключения электронных ключей при переходе тока через нуль (режим ZCS) с уменьшением потерь энергии в транзисторах. В предлагаемом преобразователе используется один высокочастотный трансформатор с упрощенной конструкцией с двумя обмотками, что уменьшает его массу и затраты на изготовление трансформатора. Снижение стоимости производства трансформатора обусловлено также с уменьшением связей между функциональными элементами.
	Ключевые слова: электронный трансформатор, электронные ключи, режим коммутации ZCS, стабилизация выходного напряжения, коэффициент искажения. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188781
4	ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
5	Оптимальные решения распределения нагрузки между агрегатами теплоэлектроцентрали Авторы: Щинников П.А., Боруш О.В., Зыков С.В., Михайленко А.И. Новосибирский государственный технический университет Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: В статье представлены основные положения метода оптимизации распределения нагрузок между агрегатами теплоэлектроцентрали, в основе которого лежит разделение энергоблока на функционирующие части и применение дифференциально-эксергетического метода. Представленный подход позволяет определить потоки эксергии в любом сечении рассматриваемого энергоблока, что важно при определении эксергии с отпуском теплоты. Применение эксергетической функции позволяет избежать задачи разнесения затрат на топливо по каждому виду продукции, что важно при оптимизации, и впервые применяется для задачи оптимизации режимов. Сформулированы критерий оптимизации, его параметры и ограничения. Показано, что эффект от оптимального распределения нагрузки между агрегатами может составлять 1,5…3%. Показано, что при отклонении параметров энергоблоков от номинальных значений процедура оптимизации распределения нагрузок позволяет получить лучшие показатели по сравнению с работой теплоэлектроцентрали на номинальных параметрах, но при пропорциональном несении нагрузок.
	Ключевые слова: оптимизация, эксергия, критерий, энергоблок, распределение, нагрузка. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188781
6	Сжигание твёрдого топлива в вихревой топке со встречными закрученными потоками Авторы: 1Редько А.А., 2Редько И.А., 1Редько А.Ф. 1Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и использования тепловых вторичных энергоресурсов, Харьковский национальный университет строительства и архитектуры Харьков, Украина 2Кафедра эксплуатации газовых и тепловых систем Харьковский национальный университет городского хозяйства им. А.М. Бекетова Харьков, Украина
	Аннотация: Циклонно-вихревая технология сжигания твёрдого топлива позволяет уменьшить топочный объем котельного агрегата, его габариты и массу. Интенсивное перемешивание частиц топлива и воздуха в закрученном потоке обеспечивает интенсивный тепломассообмен и эффективное сжигание топлива. Использование циклонно-вихревой технологии позволяет размещать предтопки в топочном объеме котлов. Эту технологию для сжигания твёрдых топлив исследовано недостаточно. Целью работы является численное исследование процессов сжигания пылевидного торфа в цилиндрической вихревой топке со встречными закрученными потоками. Приведены результаты компьютерного моделирования процессов сжигания низкосортного твёрдого топлива – пылевидного торфа с влажностью 40%, зольностью 6% и высшей теплотой сгорания Qв.р.=12,3 МДж/кг. Определены поля распределения температуры, скорости газов и частиц в объеме и на выходе из топки. Трехмерное распределение температуры в топочном объёме указывает на высокотемпературное сжигание частиц торфа при температуре выше 1700°С с жидким шлакоудалением в нижней части топки. Определено, что при охлаждении топки не обеспечивается полное сжигание топлива. Значение скорости закрученного потока на выходе из топки (до 370 м/с) обеспечивает эффективность сепарации частиц топлива, снижая потери теплоты от механического недожога. Тепловое напряжение топочного объёма составляет 22,12 МВт/м3, а тепловое напряжение сечения топки 80,64 МВт/м2. Приведены траектории движения частиц диаметром 25 мкм и 250 мкм в объеме топки. По всей высоте топки концентрация кислорода близка к нулю, на выходе из топки концентрация кислорода равна 5…6%, поскольку кислород подается с избытком (αв=1,2). Механический недожог составляет 0,06%. Результаты численного исследования показали, что диаметр частиц торфа влияет на процесс их сгорания: кокс частиц с начальным диаметром от 25 мкм до 250 мкм выгорает на 96%. Топка обеспечивает полноту сжигания пылевидных частиц торфа 99,8 %, летучих – 100%.
	Ключевые слова: водотрубный котёл, топка, оксид азота, вторичный излучатель, численные исследования. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188787
7	ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
8	Повышение степени интеграции ветроэнергетических станций в энергосистему путем использования у системного оператора математических моделей прогнозирования ветра и электропотребления Авторы: Манусов В.З., Холдонов А.А., Бойко К.Н., Халдаров Ш.К. Новосибирский государственный технический университет Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: Широкое внедрение ветровых электростанций (ВЭС) в энергосистему приводит к различным неудобствам в работе системных операторов. В первую очередь, данный факт связан с непредсказуемым и изменчивым характером скорости ветра и вырабатываемой мощности соответственно. С учетом этих факторов подобный источник электроэнергии должен быть подключен к жестким энергосистемам, чтобы избежать пагубного влияния на стабильность и качество электроэнергии. На практике мы видим обратную ситуацию, когда ветровые парки подключаются к удаленным участкам сетей, например, на уровне распределительных линий. В таких сетях, где энергетическая инфраструктура не располагает достаточными резервами, чтобы позволить себе сильные колебания мощности ВЭС, теряется возможность использования подобных источников энергии. Тем не менее, несмотря на то, что мощность, выработанная на ВЭС, не регулируется системным оператором, точное прогнозирование скорости ветра и мощности ВЭУ, а также электрической нагрузки могло бы решить данную проблему, внеся тем самым существенный вклад в повышение надежности систем электроснабжения. Предложена математическая модель прогнозирования скорости ветра, основанная на авторегрессии и нечеткого логического вывода Такаги-Сугено. Дополнительно разработана новая модель анализа временных рядов, основанная на вейвлет-преобразовании, которая позволяет исключить из модели излишний шум, а также выявить цикличность процессов и их тренд. Доказано, что предложенная комбинация методов может быть одновременно использована для прогнозирования мощности электропотребления и потенциальной мощности ветровой электроустановки на любом интервале времени в зависимости от горизонта планирования. Предложенные модели поддерживают новую научную концепцию предикторной системы управления ветроэнергетических станций и повышают степень интеграции их в электроэнергетическую систему.
	Ключевые слова: авторегрессия, нечеткие системы, регрессионная модель, метод наименьших квадратов, вейвлет-анализ данных, среднеквадратическая ошибка. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188789
9	Определение объема производства электроэнергии в системе высокоэффективной когенерации для доступа к схеме поддержки зеленых сертификатов Авторы: Атэнэсоае П., Пентюк Р. Д. Факультет электротехники и вычислительной техники Университета им. “Штефана Великого”, Г. Сучава, Румыния
	Аннотация: Содействие высокоэффективной когенерации является приоритетом в Европейском Союзе, учитывая потенциальные выгоды от когенерации с точки зрения экономии первичной энергии, избежания потерь в сетях и сокращения выбросов, в частности парниковых газов. В документе описывается, как определить количество электроэнергии, производимой в высокоэффективной системе когенерации, для доступа к схеме поддержки зеленых сертификатов. Схема поддержки для содействия когенерации основана на спросе на полезную тепловую энергию и экономию первичной энергии по сравнению с отдельным производством электроэнергии и тепла. Проанализирована когенерационная установка с технологией Органического цикла Ренкина и топливом - биомассой с техническими характеристиками: 1,3 МВт (электрическая мощность) и 5,4 МВт (тепловая мощность). Предложен алгоритм определения полезной тепловой энергии с учетом особенностей анализируемой установки когенерации.
	Ключевые слова: когенерационные установки, органический цикл Ренкина, схемы поддержки, зеленые сертификаты, высокоэффективная когенерация, биомасса, возобновляемые источники энергии. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188795
10	Разработка и эколого-энергетический сравнительный анализ парокомпрессионных и солнечных абсорбционных схем систем кондиционирования воздуха Авторы: Дорошенко А.В., Антонова А.Р., Иванова Л.В. Институт холода, криотехнологий и экоэнергетики Одесская национальная академия пищевых технологий Одесса, Украина
	Аннотация: Целями исследования были: разработка новых схемных решений для альтернативных холодильных систем и систем кондиционирования воздуха, основанных на использовании открытого абсорбционного цикла и солнечной энергии для регенерации раствора абсорбента, оценка энергетических и экологических характеристик разработанных систем, получение экспериментальных данных для оценки принципиальных возможностей предложенных новых солнечных систем. Разработаны новые принципы оформления тепломаcсообменной аппаратуры в варианте с размещением в насадочном слое подвижной насадки теплообменных элементов, что обеспечивает возможность самоочищения рабочих поверхностей и стенок корпуса ТМА. Это решение, при работе с наружным воздухом и растворами абсорбентов, представляется принципиально важным условием поддержания работоспособности солнечных абсорбционных систем. Разработан новый абсорбер с внутренним испарительным охлаждением, который позволяет усовершенствовать схему альтернативной холодильной системы. Сравнительный анализ, выполненный на основе методологии «Полный Жизненный цикл» («Life Cycle Assessment», LCA) показал, что новые, разработанные солнечные системы обеспечивают значительное снижение энергозатрат, их использование приводит к уменьшению истощения природных ресурсов и в меньшей степени влияет на глобальное изменение климата.
	Ключевые слова: солнечные системы, осушение воздуха, тепло-массообменная аппаратура, псевдоожиженная насадка, абсорбция, десорбция, испарительное охлаждение. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188799
11	Построение холонической инфраструктуры интеллектуальных сетей в концепции Smart Grid с учетом двусторонннего потока энергии Авторы: Манусов В.З., Хасанзода H. Новосибирский государственный технический университет Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: В работе рассматриваются режимы интеллектуальной сети на основе концепции Smart Grid с функцией двустороннего потока энергии, как от энергосистемы, так и от своих источников распределенной генерации. Предложено расширенное толкование и конкретизирован смысл концепции интеллектуальной сети – Smart Grid, исходя из её аббревиатуры, определяющий системные критерии её назначения. Введено и обоснованно новое понятие - холонический подход - в концепции Smart Grid. Введен новый термин: – "Генерирующей потребитель-холон" (ГП-холон), который подразумевает способность электропотребителя самостоятельно генерировать энергию с помощью возобновляемых источников, аккумулировать её, обмениваться энергией с другими подобными ГП-холонами и основной генерирующей системой. Для построения интеллектуальной сети использована холоническая структура, основанная на совокупности холонов (подсистем). Холоническая структура предполагает подсистемы различной природы, расположенные на разных уровнях агрегирования, состоящие между собой во взаимосвязи, чтобы сформировать иерархию саморегулируемых холонов, которая называется холархией. В соответствии с представлениями Кестлера (A.Koestler) холоны одновременно являются, как целим, так и частью. Они в основном автономны, что позволяет им самостоятельно обеспечивать свое существование. Двусторонний поток энергии для холонической структуры предполагает возможность генерации и накопление энергии за счет внутренней структуры электропотребителя. Рассмотрена инфраструктура интеллектуальной сети и её приложения. Предложена математическая модель двустороннего электропотребления генерирующим потребителем с учетом тарифов и ценообразования. Это позволяет гибко регулировать потоки энергии и выравнивать график нагрузки, а также свести к минимуму финансовые затраты на потребляемую энергию.
	Ключевые слова: интеллектуальная сеть, Smart Grid, холон, холархия, возобновляемые источники энергии, двусторонний поток энергии, накопитель энергии. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188801
12	Следящие системы для ориентации солнечных панелей и оптимизация их позиционирования с использованием трехкоординатных платформ Авторы: Чалбаш О. Х. Институт энергетики Академии наук Молдовы Кишинев, Республика Молдова
	Аннотация: Эффективность стационарных установок на 40-45% ниже, чем у солнечных батарей, размещенных на 2-х координатных подвижных платформах и снабженных системами ориентации, в том числе с функцией оптимизации. Существуют и другие факторы, влияющие на эффективность солнечных установок. В частности, фактор затенения поверхностей одних панелей другими, при рядном размещении на площадке множества солнечных модулей. Влияние данного фактора негативно отражается на эффективности фотоэлектрических установок. Опыт проектирования фотоэлектрических установок показывает, что ни стационарные станции, ни двух координатные установки не избавляют в полной мере от потерь энергии вследствие образования теней на поверхности панелей. Единственным способом «смягчения» негативного влияния данного фактора является дистанционирование платформ при их рядном размещении. Расстояния между осями платформ в зависимости от широты, достигают 2.5 – 4 габаритных размеров панелей, а коэффициент плотности размещения (отношение площади панелей к площади участка) не превышает 0.2. Цель работы – разработка кинематических схем и систем управления для трех координатных платформ, позволяющих избегать или существенно уменьшить образования теней при размещении платформенных модулей на ограниченных площадках. Основные результаты работы - разработка численного метода решения оптимизационной задачи управления движением комплекса платформ и рациональной кинематической схемы для трех координатных платформ. Данная проблема обретает особую актуальность для солнечных фотоэлектрических установок, размещенных и на космических станциях. В условиях космоса возникают огромные температурные перепады между затененными и свободными от теней участками панелей. Температурные напряжения, как следствие, приводят к разрушению панелей и необходимости проведения дорогостоящего ремонта. Трехкоординатное отслеживание может уменьшить площадь поверхности солнечных панелей примерно в 3 раза по сравнению с используемыми в настоящее время решениями и увеличить плотность размещения модулей от 0,2 до 0,6.
	Ключевые слова: следящие системы солнечных установок, система управления позиционированием солнечных батарей, методы оптимизации, кинематические схемы платформ. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188805
13	ЭКОНОМИКА ЭНЕРГЕТИКИ
14	Разработка модели эффективного уровня подконтрольных расходов электросетевых компаний Сибири Авторы: Чернов С.С., Колкова Н.А. Новосибирский Государственный Технический Университет Новосибирск, Россия
	Аннотация: Электросетевой бизнес России относится к естественно—монопольным видам деятельности, в отношении которых применяются различные методы государственного регулирования, в том числе в вопросе тарифообразования. На данный момент в сфере тарифного регулирования имеет место некоторый диссонанс, который заключается в завышении тарифов для одних электросетевых компаний и его занижении для других, что не позволяет сформировать финансовую основу устойчивого развития электросетевого бизнеса. Международная практика решения данной проблемы заключается в проведении сравнительного анализа величины издержек электросетевых компаний (бенчмаркинга). На основе полученных результатов происходит ранжирование компаний на эффективные и неэффективные, определяется целевой индикатор роста эффективности каждой организации, который должен быть достигнут за определенный период. Изучив зарубежный опыт и произведя анализ восьми показателей эксплуатации производственных фондов 51 электросетевой компании Сибири за 2014-2016 гг., представилось возможным сформировать модель эффективного уровня подконтрольных расходов. В статье представлены основные модели бенчмаркинга иностранных государств, которые используются при регулировании деятельности электросетевых организаций, разработана модель эффективного уровня подконтрольных расходов электросетевых компаний Сибири.
	Ключевые слова: электросетевая компания, тарифное регулирование, бенчмаркинг, X—эффективность, издержки электросетевых компаний. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188807
15	Сценарный подход к планированию производственной деятельности на предприятии с дискретным типом производства (на примере электромашиностроительной отрасли) Авторы: Крылова Е.В. Новосибирский Государственный Технический Университет Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: В условиях глобальной нестабильности экономических отношений успех электромашиностроительных предприятий в большей степени зависит от их способности к быстрому и гибкому реагированию на вызовы внешней среды. Для создания предпосылок и условий этой способности данные предприятия обращаются к планированию производственной деятельности, используя вероятностный подход на основе прогнозов, которые могут не подтвердиться. Перед организациями, озабоченными как можно более эффективной политикой планирования, встает вопрос обеспечения наиболее полного учета разнообразных внутренних и внешних факторов, а также ускорением процедур принятия решений и регулирования в ответ на изменения экономической конъюнктуры. Международная практика решения данной проблемы сводится в основном к анализу на качественном уровне, тогда как количественные оценки влияния основных контрольных параметров предприятия в большинстве случаев не используются на практике, т.к. нет единого системного подхода к планированию производственной деятельности. На основании изучения зарубежного опыта разработаны методические положения сценарного подхода к планированию производственной деятельности с использованием экономико-математического моделирования цены производителя на электромашиностроительных предприятиях, которые целесообразно применять во взаимосвязи и взаимодействии с задачей построения производственной программы предприятия. Данный метод позволит итеративно решить задачи планирования в режиме «реального времени» с учетом максимизации прибыли, сформировать цены производителя, распределить косвенные затраты по видам продукции и провести калькулирование себестоимости по видам изделий, а также обеспечит функциональную взаимосвязь между факторами и показателями производственной деятельности.
	Ключевые слова: планирование, производственная деятельность, предприятие, фактор неопределенности, устойчивость, сценарий, производственная программа, экономико-математическое моделирование, прогнозирование, экономический эффект. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1188809
16	CORIGENDUM
	Ключевые слова: Corigendum DOI: 10.5281/zenodo.1188811