Лаборатория программно-аппаратного моделирования на основе Цифрового Симулятора RTDS (Real Time Digital Simulator) «Лаборатория современных энергетических систем»

Научные результаты:

Целью проекта является создание современной лаборатории программно-аппаратного моделирования электрических сетей и решение на ее базе ряда задач современной энергетики. Основное внимание уделяется сетям с высокой долей устройств силовой электроники, как на стороне потребителей, так и на стороне генерации. В том числе, решаются задачи управления сетей с высокой долей возобновляемых источников энергии.

Проект включает в себя 3 блока:

Блок 1. Разработка репрезентативных моделей компонентов современных энергосистем. В данный блок входит разработка моделей основных современных компонентов, таких как, солнечные и ветровые электростанции (с различными типами подключения к сети), системы накопления, основные типы нагрузки, а также аггрегированные модели нагрузок. Данные модели затем интегрируются в среду RSCAD для их использования в системе RTDS. Разработаны две группы моделей: полные и упрощенные. Полные модели - с разрешением электромагнитных степеней свободы, а также с детальным моделированием устройств силовой электроники. Такие модели предназначены для детальных симуляций и требуют больших вычислительных мощностей. Упрощенные модели учитывают только часть степеней свободы. Они необходимы для использования в моделях больших энергосистем, для которых использование полных моделей невозможно в силу ограничений на вычислительные мощности.

Блок 2. Разработка методов мониторинга состояния сети и идентификации параметров компонентов энергосистем. В рамках этого направления разрабатывается ряд методов оценки состояния сети, границ ее устойчивости, а также методов определения параметров системы по данным измерений (например, по данным систем мониторинга переходных режимов). Одной из основных задач является разработка методов идентификации по данным «фоновых» измерений, не связанных с масштабными переходными процессами. Также в рамках данного блока разрабатывается система сбора и визуализации данных, интегрированная с системой программно-аппаратного моделирования RTDS.

Блок 3. Разработка новых методов автоматического управления и систем релейной защиты для современных электрических сетей. В рамках данного направления разрабатываются методы управления сетями в условиях высокой доли силовой электроники, в частности методы управления возобновляемыми источниками энергии и системами накопления энергии. Использование возможностей современных устройств силовой электроники (чаще всего, инверторов) позволяет разработать качественно новые управляющие воздействия, такие как: быстрое регулирование частоты, стабилизационное управление генерацией и/или потреблением. С другой стороны, большинство классических принципов управления и релейной защиты нуждаются в пересмотре.     

Практическое значение исследования:

Результаты, полученные в рамках проекта, позволят повысить надежность работы современных электрических сетей, снизить затраты на эксплуатацию, существенно снизить «ценовые пороги» для внедрения современных систем (например, систем накопления), упростить процедуру интеграции возобновляемых источников и повысить предельно допустимую долю таких источников.

В 2021 году на проекте: 9 аспирантов; 6 студентов; 3 приняты в аспирантуру.

В 2022 году на проекте: 8 аспирантов; 10 студентов; 1 принят в аспирантуру.

Планируются защиты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук и диссертации на соискание ученой степени доктора наук.

Проводятся еженедельные международные семинары:

• в 2021 году была проведена серия международных семинаров Friday Seminar Series с 12.11.2022 по 24.12.2022;
• в 2022 году было проведено 18 международных семинаров:
• 10 международных семинаров из серии Friday Seminar Series;
• 2 семинара AMPaC Assembly Meeting;
• 4 международных семинара Distribution power systems in the energy transition;
• 1 международный семинар Power system restoration after a nationwide blackout requires planning, testing and training in practice;
• 1 международный семинар Renewable Energy Integration International Forum 2022.

Создана лаборатория программно-аппаратного моделирования на базе RTDS, оборудованная силовыми преобразователями (усилителями) PONOVO.

1. Шаньдунский университет (Китай).
2. Национальный университет Сингапура (Сингапур).
3. Делфтский технический университет (Нидерланды).
4. Индийский технологический институт Канпура (Индия).
5. Уорикский университет (Великобритания).