Имитационные модели и варианты применения систем накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении
- Авторы: Незевак В.Л.1, Дмитриев А.Д.1
-
Учреждения:
- Омский государственный университет путей сообщения
- Выпуск: Том 8, № 4 (2022)
- Страницы: 74-90
- Раздел: Оригинальные статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/transj/article/view/126651
- DOI: https://doi.org/10.17816/transsyst20228474-90
- ID: 126651
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование: определение энергетических показателей системы тягового электроснабжения на основе графика движения поездов в условиях работы устройств накопления выполняется с помощью способов решения ряда мгновенных схем, каждая из которых соответствует установившемуся режиму работы. Указанные способы требуют адаптации при нелинейных характеристиках или показателях, значения которых связаны с ретроспективой изменения, и не применимы для анализа динамических процессов. В связи с этим для решения задач, связанных с оценкой динамически изменяющихся показателей работы, с анализом работы в переходных или аварийных режимах необходимо использовать методы расчета, основанные на решении непрерывно изменяющихся величин. Моделирование работы систем накопления электроэнергии в системе тягового электроснабжения позволяет оценить изменение показателей в зависимости от места размещения, топологии гибридных устройств, рода тока системы тягового электроснабжения, параметров устройств, тяговой нагрузки и схемных решений, выполнить апробацию результатов расчетов параметров накопителей электроэнергии, преобразователей и силовых трансформаторов.
Цель: разработать модели систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока, получить результаты расчета основных энергетических показателей, определить пути совершенствования схемных решений на основе выявленных особенностей, определить технические требования к системам накопления электроэнергии в тяговом электроснабжении.
Материалы и методы: для получения результатов используются способы моделирования процессов в электротехнике, основанные на схемах замещения аккумуляторов, силового оборудования и преобразователей, машин постоянного тока, на основе моделей, реализованных в программном комплексе Matlab.
Результаты: предложены модели систем накопления электроэнергии для тягового электроснабжения постоянного и переменного тока, по результатам моделирования получены данные изменения токов и напряжений для узлов модели, определена перспектива дальнейших исследований в части отработки схемных решений, расчета параметров и разработки алгоритмов для систем регулирования.
Заключение: результаты исследования позволяют использовать полученные модели систем накопления электроэнергии для систем тягового электроснабжения постоянного и переменного тока. Модели предназначены для апробации результатов решения задач по структурному и параметрическому синтезу и разработке технических требований к системам накопления электроэнергии, разрабатываемых для систем тягового электроснабжения.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Владислав Леонидович Незевак
Омский государственный университет путей сообщения
Email: nezevakwl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1205-1994
SPIN-код: 8626-0883
кандидат технических наук, доцент
Россия, ОмскАлександр Дмитриевич Дмитриев
Омский государственный университет путей сообщения
Автор, ответственный за переписку.
Email: alexandrorado@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3593-0737
SPIN-код: 6503-3961
аспирант
Россия, ОмскСписок литературы
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.)].
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Sauer DU, Wenzl H. BATTERIES. Lifetime Prediction. Encyclopedia of Electrochemical Power Sources. 2009;522-538. doi: 10.1016/b978-044452745-5.00852-2
- 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
- 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.)].
Дополнительные файлы
