Simulation models and application options of electric power storage systems in traction power supply

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background: the determination of the energy indicators of the traction power supply system based on the train schedule in the conditions of operation of storage devices is based on the solution of a number of instantaneous schemes, each of which corresponds to the established operating mode. These methods require adaptation to account for non-linear characteristics or indicators, the value of which is associated with the retrospective of the change. In this regard, it is necessary to use calculation methods based on the solution of differential equations to solve problems related to the assessment of performance in transient or emergency modes, taking into account dynamic characteristics. Modeling the operation of storage devices in the traction power supply system allows you to evaluate the change in indicators depending on the parameters of the devices, traction load and circuit solutions for various topologies.

Aim: to determine the structure of models of electric power storage devices in DC and AC traction power supply systems, to consider the results of calculating the main energy indicators, to determine ways to improve circuit solutions based on the identified features, to determine the technical requirements for electric power storage devices in traction power supply.

Materials and Methods: to obtain the results, methods for solving differential equations corresponding to various variants of the topology of storage devices in traction power supply, implemented in the Matlab software package, are used.

Results: the results obtained allow us to determine the structure of storage devices for traction power supply, evaluate models of devices for traction power supply of direct and alternating current, outline the prospects for further research in the field of circuit solutions and required device parameters.

Conclusion: the results of the study allow models of electricity storage devices and technical solutions for their implementation aimed at introducing DC and AC traction power supply into the system.

作者简介

Vladislav Nezevak

Omsk State Transport University

Email: nezevakwl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1205-1994
SPIN 代码: 8626-0883

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

俄罗斯联邦, Omsk

Aleksandr Dmitriev

Omsk State Transport University

编辑信件的主要联系方式.
Email: alexandrorado@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3593-0737
SPIN 代码: 6503-3961

Aspirant

俄罗斯联邦, Omsk

参考

  1. Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Коротков И.Ю. и др. Системы накопления энергии: российский и зарубежный опыт // Энергетическая политика. – 2020. – № 6(148). – С. 76–87. [Zyryanov VM, Kiryanova NG, Korotkov IY, et al. Energy storage systems: russian and international experience. Energy Policy. 2020;6(148):76-87. (In Russ.)]. doi: 10.46920/2409-5516_2020_6148_76
  2. Воропай Н.И., Уколова Е.В., Герасимов Д.О. и др. Исследование мультиэнергетического объекта методами имитационного моделирования // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2018. – Т. 22. – № 12(143). – С. 157–168. [Voropaj NI, Ukolova EV, Gerasimov DO, et al. Issledovanie mul'tienergeticheskogo ob"ekta metodami imitacionnogo modelirovaniya. iPolytech Journal. 2018;22.12(143):157-168. (In Russ.)]. doi: 10.21285/1814-3520-2018-12-157-168
  3. Сердюкова Е.В. Принципы преобразования в интегрированной энергетической системе при применении концепции энергетического хаба // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. – 2021. – Т. 24. – № 3. – С. 88–96. [Serdyukova EV. Principy preobrazovaniya v integrirovannoj energeticheskoj sisteme pri primenenii koncepcii energeticheskogo haba. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova. 2021;24.3:88-96. (In Russ.)]. doi: 10.22213/2413-1172-2021-3-88-96
  4. Соснина Е.Н., Шалухо А.В., Веселов Л.Е. Исследование режимов работы системы электроснабжения с ТОТЭ на биогазе // Кибернетика энергетических систем: Сборник материалов ХL сессии научного семинара по тематике «Диагностика энергооборудования», Новочеркасск, 25–26 сентября 2018 года. – Новочеркасск: Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, 2018. – С. 29–33. [Sosnina EN, Shaluho AV, Veselov LE. Issledovanie rezhimov raboty sistemy elektrosnabzheniya s TOTE na biogaze. Kibernetika energeticheskih sistem: Sbornik materialov ХL sessii nauchnogo seminara po tematike "Diagnostika energooborudovaniya", Novocherkassk, 25–26 sentyabrya 2018 goda. Novocherkassk: YUzhno-Rossijskij gosudarstvennyj politekhnicheskij universitet (NPI) imeni M.I. Platova, 2018:29-33. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.npi-tu.ru/science/activities/konferentsii/conf_archive/assets/Kibernetika_2018.pdf
  5. Шалухо А.В., Липужин И.А., Шароватов Р.А. Разработка алгоритма управления и Simulink-модели автономной системы электроснабжения с ТОТЭ на биогазе // Электроэнергетика глазами молодежи: Материалы ХII Международной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 16–19 мая 2022 года. – Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2022. – С. 94–97. [Shaluho AV, Lipuzhin IA, Sharovatov RA. Razrabotka algoritma upravleniya i Simulink-modeli avtonomnoj sistemy elektrosnabzheniya s TOTE na biogaze. Elektroenergetika glazami molodezhi: Materialy ХII Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii, Nizhnij Novgorod, 16–19 maya 2022 goda. Nizhnij Novgorod: Nizhegorodskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet im. R.E. Alekseeva, 2022:94-97. (In Russ.)].
  6. Ян Ю., Соломин Е.В., Сюе Ж. и др. Исследование MPPT-управления горизонтально-осевой ветроэнергетической установкой // Электропитание. – 2020. – № 1. – С. 48–61. [An Yu, Solomin EV, Syue ZH, et al. Horizontal axis wind turbine MPPT-control research. Power supply. 2020;1:48-61. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43871879
  7. Лукутин Б.В., Муравьев Д.И. Имитационная модель фотодизельной системы электроснабжения с интеллектуальным управлением в matlab/simulink // Омский научный вестник. – 2021. – № 4(178). – С. 52-62. [Lukutin BV, Murav'ev DI. Imitacionnaya model' fotodizel'noj sistemy elektrosnabzheniya s intellektual'nym upravleniem v matlab/Simulink. Omskij nauchnyj vestnik. 2021;4(178):52-62. (In Russ.)]. doi: 10.25206/1813-8225-2021-178-52-62
  8. Lukutin BV, Murav'ev DI. Optimization of operational control of autonomous photo-diesel power supply system with DC bus. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2022;333.4:224-235. doi: 10.18799/24131830/2022/4/3619
  9. Илюшин П.В., Шавловский С.В. Использование сегментированной статической характеристики по частоте для поддержания уровня заряда системы накопления электроэнергии // Электроэнергия. Передача и распределение. – 2021. – № 5(68). – С. 44–53. [Ilyushin PV, SHavlovskij SV. Ispol'zovanie segmentirovannoj staticheskoj harakteristiki po chastote dlya podderzhaniya urovnya zaryada sistemy nakopleniya elektroenergii. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie. 2021;5(68):44-53. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.eriras.ru/files/_ilyushin_5_68_2021_eepir_verstka_final.pdf
  10. Илюшин П.В., Шавловский С.В. Механизмы окупаемости инвестиций в системы накопления электрической энергии при их использовании для снижения пиковых нагрузок и затрат на мощность // Релейная защита и автоматизация. – 2021. – № 1(42). – С. 12–20. [Ilyushin PV, SHavlovskij SV. Mekhanizmy okupaemosti investicij v sistemy nakopleniya elektricheskoj energii pri ih ispol'zovanii dlya snizheniya pikovyh nagruzok i zatrat na moshchnost'. Relejnaya zashchita i avtomatizaciya. 2021;1(42):12-20. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.eriras.ru/files/statya_ilyushin_shavlovskiy._mekhanizmy_okupaemosti_snee.pdf Ссылка активна на: 02.10.2022.
  11. Илюшин П.В., Шавловский С.В. Принципы построения систем управления гибридными СНЭЭ на основе детерминированного подхода в изолированных промышленных энергорайонах // Релейная защита и автоматизация. – 2022. – № 3(48). – С. 32–42. [Ilyushin PV, SHavlovskij SV. Principy postroeniya sistem upravleniya gibridnymi SNEE na osnove determinirovannogo podhoda v izolirovannyh promyshlennyh energorajonah. Relejnaya zashchita i avtomatizaciya. 2022;3(48):32-42. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.eriras.ru/files/_statya_ilyushin_shavlovskiy_final.pdf
  12. Булатов Ю.Н. Крюков А.В., Нгуен В.Х. Применение накопителей энергии и управляемых установок распределенной генерации для снижения провалов напряжения в сетевом энергетическом кластере // Системы. Методы. Технологии. – 2018. – № 2(38). – С. 38–43. [Bulatov YuN. Kryukov AV, Nguen VH. Primenenie nakopitelej energii i upravlyaemyh ustanovok raspredelennoj generacii dlya snizheniya provalov napryazheniya v setevom energeticheskom klastere. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2018;2(38):38-43. (In Russ.)]. doi: 10.18324/2077-5415-2018-2-38-43
  13. Шевлюгин М.В., Голицына А.Е., Стадников А.Н. Опытная эксплуатация накопителей энергии неуправляемого типа на тяговых подстанциях Московского метрополитена // Электропитание. – 2019. – № 4. – С. 51–60. [SHevlyugin MV, Golicyna AE, Stadnikov AN. Opytnaya ekspluataciya nakopitelej energii neupravlyaemogo tipa na tyagovyh podstanciyah Moskovskogo metropolitena. Elektropitanie. 2019;4:51-60. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42851490
  14. Валинский О.С., Евстафьев А.М., Никитин В.В. К вопросу определения емкости накопителя энергии для тягового подвижного состава железных дорог // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2021. – № 2. – С. 8–11. [Valinskiy OS, Evstafev AM, Nikitin VV. To the question of determining the capacity of the energy storage for traction rolling storage of railways. Electronics and electrical equipment of transport. 2021;2:8-11. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47379511
  15. Незевак В.Л., Плотников Ю.В., Шатохин А.П. Моделирование процессов работы гибридного накопителя электроэнергии в системе тягового электроснабжения на физической модели. Часть 1. // Электроника и электрооборудование транспорта. – 2020. – № 1. – С. 33–37. [Nezevak VL, Plotnikov YV, Shatohin AP. Modeling of work processes hybrid drive power on the physical model. Part 1. Electronics and electrical equipment of transport. 2020;1:33-37. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 02.10.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42492382
  16. Sauer DU, Wenzl H. BATTERIES. Lifetime Prediction. Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. 2009;522-538. doi: 10.1016/b978-044452745-5.00852-2
  17. Keil P, Jossen A. Impact of Dynamic Driving Loads and Regenerative Braking on the Aging of Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles. Journal of the electrochemical society. 2017;164(13):3081-3092. doi: 10.1149/2.0801713jes
  18. Дубицкий М.А., Рыкова А.А. Классификация резервов мощности электроэнергетических cиcтем // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2014. – № 8(91). – С. 141–147. [Dubickij MA, Rykova AA. Klassifikaciya rezervov moshchnosti elektroenergeticheskih cictem. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2014;8(91):141-147. (In Russ.)].

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1

下载 (57KB)
索引源数据
3. Fig. 2

下载 (51KB)
索引源数据
4. Fig. 3

下载 (51KB)
索引源数据
5. Fig. 4

下载 (99KB)
索引源数据
6. Fig. 5

下载 (73KB)
索引源数据
7. Fig. 6

下载 (56KB)
索引源数据
8. Fig. 7

下载 (126KB)
索引源数据
9. Fig. 8

下载 (64KB)
索引源数据
10. Fig. 9

下载 (36KB)
索引源数据

版权所有 © Nezevak V.L., Dmitriev A.D., 2022

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

link to the archive of the previous title

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».