HomeВыпуски журналаЖурнал «Энергобезопасность и энергосбережение», 2017, № 3

Журнал «Энергобезопасность и энергосбережение», 2017, № 3

← № 2, 2017

№ 4, 2017 →

Купить этот выпуск

R. Roberts
A systematic approach to reducing a power plant’s minimum sustainable load

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-5-7

Keywords: power plant, minimum sustainable load, safe operation, dispatching, technical plan.

Competition and increasing penetration of variable renewable generation are having a far reaching impact on the operation of conventional fossil generation. Reducing the minimum sustainable load at which equipment can safely operate is the way to stay competitive in response to changes in system load requirements. However, many units are operating well outside the original equipment manufacturer design basis and may experience undesirable damage to their turbines for a number of reasons. That’s why it is important to understand the risks that come with such operation. We have conducted research to develop a systematic approach to reducing a plant’s minimum sustainable load. As part of this research, several case studies helped successfully achieve the reduction of minimum load.

References

1. Technical Results. Systematic Approach to Reducing Minimum Load. EPRI Report, December 19, 2014.
2. The Minimum Load Web Tool software by Electric Power Research Institute. Available at: www.epri.com (accessed March 15, 2017).

С. В. Жарков, В. А. Стенников, И. В. Постников, А. В. Пеньковский
Технология комбинированной генерации энергии тепловыми и ветровыми электростанциями

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-8-14

Ключевые слова: возобновляемая энергетика, ветроэлектростанция, ТЭЦ, качество электроэнергии, интегрированная система энергоснабжения.

Предлагается технология использования электроэнергии ветроэлектростанций для прямого замещения топлива в тепловых циклах теплоэнергетических установок. Технология позволяет избежать решения проблем обеспечения качества электроэнергии и оперативного резервирования мощности ветроэлектростанций в энергосистемах, а также объединить достижения традиционной (газотурбинная и парогазовая технологии, теплофикация) и нетрадиционной возобновляемой энергетики. Показаны энергетический и экологический эффекты от внедрения новой технологии, рассмотрены многочисленные преимущества предложенных схем, обеспечивающие им широкую сферу практического применения как в локальных, так и в крупных энергосистемах.

Список литературы

  1. Global wind statistics 2015. Global Wind Energy Council. Available at: www.gwec.net/wpcontent/uploads/vip/GWEC-PRstats-2015_LR.pdf (accessed February 14, 2017).
  2. Ванзетта Й. Вопросы перехода энергосистемы от традиционной к системам распределенной генерации и/или электростанциям на ВИЭ / / Энергетика за рубежом. – 2016. – № 1. – С. 2–14.
  3. Меден Н. К. Интеграция возобновляемой энергетики. Опыт Германии / / Энергия: экономика, техника, экология. – 2004. – № 4. – С. 2–8.
  4. Концепция использования возобновляемых источников энергии в новых землях Германии / / Энергетика. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – 1991. – № 8.
  5. Присоединение ВЭС к энергосистеме (Дания) / / Энергетика. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – 1991. – № 8.
  6. Параллельная работа ветроэлектростанций с энергосистемой / / Энергетика. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – 1984. – № 10.
  7. Slootweg J. G., Kling W. L. Is the answer blowing in the wind? IEEE Power & Energy, Nov./Dec. 2003, vol. 1, no. 6, pp. 26–33. https://doi.org/10.1109/MPAE.2003.1243960.
  8. Легкий В. А. Оценка технико-экономических показателей ветроэнергетических установок в энергосистемах УССР / / Энергетика и электрификация. – 1985. – № 4. – С. 16–18.
  9. Эксплуатация в условиях расширения парка ветроэлектрических установок / / Энергетика. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – 2003. – № 11.
  10. Шакаpян Ю. Г., Пиковский А. В. Электpооборудование для мощных ветpоэнергетических установок / / Энергетическое строительство. – 1991. – № 3. – С. 46–48.
  11. Ильиных И. И., Лозе А. Б. Восточно-Крымская и Дагестанская опытно-промышленные ветроэлектростанции / / Энергетическое строительство. – 1991. – № 3. – С. 55–62.
  12. Разработка рекомендаций для проектирования электрической схемы Алакольской ВЭС / НИИ по передаче электроэнергии постоянным током (НИИ ПТ): Отчет / Рук. Д. Е. Кадомский / / Сборник рефератов НИР и ОКР. – Серия 20. Энергетика. – 1992. – С. 8–9.
  13. Атлас солнечного и ветрового климатов России / Ред. М. М. Борисенко, В. В. Стадник. – СПб.: Главная геофизическая обсерватория, 1997. – 173 с.
  14. Панин А. П. Отопительный баланс районов Севера. – Л.: Наука, 1983. – 200 с.
  15. Жарков С. В., Кейко А. В., Постников И. В., Пеньковский А. В. Способ работы паротурбинной установки. Патент РФ № 2557049, зарегистрирован 20.07.2015, патентообладатель: Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН.
  16. Heller P., Pfander M., Denk T., Tellez F., Valverde A., Fernandez J., Ring A. Test and evaluation of a solar gas turbine system. Solar Energy, 2016, 80 (10), pp. 1225–1230. https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.04.020.
  17. Buck R., Schwarzbцzl P. Solarized gas turbine power systems. Gas Turbo Technology, 2009, 2, pp. 17–21.
  18. Demirel Y. Energy: Production, Conversion, Storage, Conservation, and Coupling, 2nd edn. University of Nebraska–Lincoln, NE, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-29650-0.
  19. Hirth L. The optimal share of variable renewables: How the variability of wind and solar power affects their welfare-optimal deployment. The Energy Journal, 2015, 36 (1), pp. 149–184. https://doi.org/10.5547/01956574.36.1.6.
  20. Yuan Zhao, Li-Sha Hao, Yu-Ping Wang. Development strategies for wind power industry in Jiangsu Province, China: Based on the evaluation of resource capacity. Energy Policy, 2009, no. 37, pp. 1736–1744. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.12.038.
  21. Лю Чженья. Глобальное энергетическое объединение / Пер. с китайского, науч. ред. перевода Ю. В. Шаров, П. Ю. Коваленко, К. А. Осинцев. – М.: МЭИ, 2016. – 252 с.

В. Н. Крысанов
Эффективность использования тиристорных конденсаторных установок в промышленных системах электроснабжения

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-15-20

Ключевые слова: энергоэффективность, компенсация реактивной мощности, тиристорная конденсаторная установка, оптимизация режимов работы.

Рассматриваются вопросы компенсации реактивной мощности в промышленных сетях с применением тиристорных конденсаторных установок. Проводится анализ аппаратных решений подключения конденсаторных установок к сети, приводятся критерии оптимизации режимов работы устройств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения производственных объектов. Предложен алгоритм расчета минимальных затрат и рекомендаций по выбору параметров устройств компенсации реактивной мощности.

Список литературы

  1. Крюков А. В. Моделирование систем электроснабжения. – Иркутск: ИрГУПС, 2014. – 142 с.
  2. VS-VSKH320-16PbF Series [Электронный ресурс]. Код доступа: www.vishay.com/docs/94667/vsvskh32016pbf.pdf.
  3. Крысанов В. Н. Устройство подключения конденсаторных батарей / / Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. – Воронеж: ВГТУ, 2009.
  4. Крысанов В. Н., Демихов А. В. Оптимизация способов подключения конденсаторной батареи / / Электротехнические комплексы и системы управления. – Воронеж, 2009. – № 4. – С. 53–58.
  5. Schneider Electric [Электронный ресурс]. Код доступа: www.schneider-electric.ru/ru.
  6. VS-VSK.41, VS-VSK.56 Series [Электронный ресурс]. Код доступа: www.vishay.com/docs/94630/vsvsk4156.pdf.
  7. SCR output Single phase SSR (200 to 400 A) [Электронный ресурс]. Код доступа: www.greegoo.com/Catalogue/scr-output-ssr_ID3.html.
  8. Solid State Relay HHG1A-1 (SSR-DA) [Электронный ресурс]. Код доступа: www.nicerelay.com/eWebEditor/UploadFile/2014113171826126.pdf.
  9. Зайцев А. И., Крысанов В. Н. Энергосберегающие технологии в распределенных электроэнергетических сетях / / Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2016. – № 1. – С. 13–20.
  10. Гофман К. Г. Нормирование потребления энергии и энергетический баланс промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1961. – 215 с.
  11. Борисов Р. И., Литвак В. В. Регулирование напряжения в центрах питания по интегральному критерию качества напряжения / / Известия Томского политехнического института. – Т. 191: Электротехника. – 1969. – С. 23–29.
  12. Солдаткина Л. А. О количественной оценке качества напряжения в распределительных сетях / / Электрические станции. – 1963. – № 9. – С. 38–47.
  13. Константинов Б. А., Зайцев Г. З. Определение народно-хозяйственного ущерба при отклонениях напряжения / / Электричество. – 1966. – № 5. – С. 51–55.
  14. Сыромятников И. А. Синхронные двигатели. – М.: Госэнергоиздат, 1959.
  15. Петелин Д. П. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных двигателей. – М.– Л.: Госэнергоиздат, 1961.
  16. Сыромятников И. А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. – М.: Госэнергоиздат, 1963.
  17. Трошин В. А. Зависимость реактивной мощности синхронного двигателя от напряжения / / Энергетика. – 1965. – С. 36–44.

С. Н. Решетняк, М. Ю. Решетняк
Актуальные аспекты повышения уровня энергоэффективности высокопроизводительных угольных шахт

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-21-24

Ключевые слова: электроснабжение, угольная шахта, качество электроэнергии, имитационное моделирование.

Существует актуальная задача снижения себестоимости добычи полезных ископаемых подземным способом за счет повышения уровня энергоэффективности оборудования подземных электрических сетей. Недостаточное качество электрической энергии приводит к изменению режимов работы электроприемников и в результате к уменьшению производительности рабочих механизмов, ухудшению качества продукции, сокращению срока службы оборудования, повышению вероятности аварий. Поэтому задача улучшения энергоэффективности сопряжена с повышением качества электрической энергии и коэффициента мощности в условиях подземных горных работ.

Список литературы

  1. Доклад Министра энергетики А. В. Новака на 18-м Международном конгрессе по обогащению угля [Электронный ресурс]. Код доступа: www.minenergo.gov.ru/sites/default/files/reports/06/28/5514/Doklad_Kongress_obogashchenie_uglya.docx.
  2. Кубрин С. С., Решетняк С. Н. Автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии для подземных горных работ / / Горный журнал. – 2016. – № 1. – С. 87–90. https://doi.org/10.17580/gzh.2016.01.18.
  3. Беляк В. Л., Плащанский Л. А. Увеличение напряжения участковых сетей как способ повышения эффективности использования горных машин в высоконагруженных забоях угольных шахт / / Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2007.– № 9. – С. 286–290.
  4. Блак Т. В России ввели в эксплуатацию первую лаву, работающую в автоматическом режиме / / Уголь. – 2015. – № 10. – С. 22–23.
  5. Кубрин С. С., Решетняк С. Н., Копылов К. Н. Энергоэффективное операционное управление очистным участком / / Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2016. – № 5 – С. 4–10.
  6. Фащиленко В. Н., Решетняк С. Н. Мониторинг энергоэффективных режимов работы электромеханических систем подземных горных машин / / Электрика. – 2014. – № 10. – С. 25–28.

В. М. Дашков
Малозатратные мероприятия по экономии электроэнергии в системах освещения

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-25-27

Ключевые слова: энергоэффективность, система освещения, осветительные приборы.

В работе предлагаются доступные и малозатратные мероприятия по энергосбережению с небольшим сроком окупаемости применительно к системам освещения в организациях. Эффективность указанных мероприятий рассмотрена на примере учебной аудитории университетского знания. Очевидна целесообразность модернизации схем управления осветительными приборами.

Список литературы

  1. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации № 400 от 30.06.2014 «Об утверждении требований к проведению энергетического обследования и его результатам и правил направления копий энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования».
  2. Справочная книга по светотехнике / Под общей редакцией Ю. Б. Айзенберга. – Изд. 3-е, перераб. и доп.– М.: Знак, 2007. – 922 с.
  3. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов / Под общей редакцией О. Л. Данилова, П. А. Костюченко. – М.: Технопромстрой, 2006. – 668 с.
  4. Шеховцов В. П. Осветительные установки промышленных и гражданских объектов. – М.: Форум, 2009. 160 с.
  5. Постановление Правительства РФ от 15.04.2014 № 321 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации „Энергоэффективность и развитие энергетики“».

В. З. Манусов, П. В. Матренин, А. К. Киргизов
Оптимизация распределения компенсирующих устройств в системах электроснабжения на основе роевого интеллекта

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-28-32

Ключевые слова: искусственный интеллект, нейронные сети, многокритериальная оптимизация, потери активной мощности, роевой интеллект.

Вопрос оптимизации режимов электроэнергетических систем является одним из основных направлений исследований в энергетике. В настоящее время кроме классических методов применяют методы, основанные на биоэвристических алгоритмах. Оптимизация реактивной мощности в электрических сетях с помощью биоэвристических алгоритмов позволяет получать более эффективные решения и учитывать несколько критериев. Поскольку биоэвристические алгоритмы могут находить только окрестность глобального минимума, для более точного решения задачи дополнительно применен локальный градиентный спуск в найденной окрестности.

Список литературы

  1. Горнштейн В. М. Методы оптимизации режимов энергосистем. – М.: Энергия, 1981. – 359 с.
  2. Веников В. А., Журавлев В. Г., Филиппова Т. А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. – М: Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.
  3. Rajan С. A., Mohan M. R. An Evolutionary Programming-Based Tabu Search Method for Solving the Unit Commitment Problem, IEEE Transactions on Power Systems, February 2004, vol. 19, iss. 1, pp. 577–585. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2003.821472.
  4. Манусов В. З., Матренин П. В., Третьякова Е. С. Оптимизация размещения источников реактивной мощности с помощью алгоритма роя частиц с генетической адаптацией / / Промышленная энергетика. – 2016. – № 8. – С. 34–40.
  5. Rao R. S., Ravindra K., Satish K., Narasimham S. V. L. Power loss minimization in distribution system using network reconfiguration in the presence of distributed generation, IEEE Transactions on Power Systems, February 2013, vol. 28, iss. 1, pp. 317–325. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2012.2197227.
  6. Ponnavaikko M. P., Prakasa R. K. S. Optimal choice of fixed and switched capacitors on radial distribution feeders by the method of local variations, IEEE Trans. Power Apparatus and Systems, June 1983, vol. 102, iss. 6, pp. 1607–1615. https://doi.org/10.1109/TPAS.1983.317890.
  7. Yang X. Firefly algorithm, Stochastic Test Function and Design optimization. International Journal of Bio-Inspired Computation, 2010, vol. 2, no. 2, pp. 78–84. https://doi.org/10.1504/IJBIC.2010.032124.
  8. Матренин П. В. Описание и реализация алгоритмов роевого интеллекта с использованием системного подхода / / Программная инженерия. – 2015. – № 3. – С. 27–34.

С. Н. Удалов, А. А. Ачитаев, Б. М. Боченков, А. Г. Приступ
Повышение регулировочной способности ветроэнергетической установки в составе локальной энергосистемы

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-33-40

Ключевые слова: ветроэнергетика, постоянный ток, магнитный вариатор, напряжение, автономная энергосистема.

Исследования, представленные в данной статье, посвящены проблеме повышения динамической устойчивости локальной энергетической системы, состоящей из ветроэнергетических установок и дизельной станции. Был исследован алгоритм стабилизации скорости вращения роторов электрических генераторов ветроэнергетических установок при резких изменениях нагрузки. Представлен алгоритм компенсации фазового рассогласования углов положения роторов синхронных генераторов. Исследования проведены при различных вариантах увеличения мощности нагрузки.

Список литературы

  1. Удалов С. Н., Манусов В. З. Моделирование ветроэнергетических установок и управление ими на основе нечеткой логики. – Новосибирск: НГТУ, 2013. – 200 с.
  2. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники. – Новосибирск: НГТУ, 2003. – 664 с.
  3. Li J., Yang Q., Yao P., Sun Q., Zhang Z., Zhang M., Yuan W. A Novel use of the hybrid energy storage system for primary frequency control in a microgrid. Energy Procedia, 2016, vol. 103, pp. 82–87. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.11.253.
  4. Ragheb M., Tung M. T. Kinetic energy flywheel energy storage. Champaign, IL, USA: University of Illinois at Urbana-Champaign, 2013.
  5. Bouheraoua M., Wang J., Atallah K. Speed control for a pseudo direct drive permanent-magnet machine with one position sensor on low-speed rotor. IEEE Transactions on Industry Applications, 2014, vol. 50, iss. 6, pp. 3825–3833. https://doi.org/10.3390/machines2030158.
  6. Wang J., Atallah K. Modeling and control of “pseudo” direct-drive brushless permanent magnet machines. Proc. IEEE IEMDC, Miami, 2009, pp. 870–875.
  7. Montague R., Bingham C., Atallah K. Servo control of magnetic gears. IEEE. ASME Trans. Mechatronics, April 2012, vol. 17, iss. 2, pp. 269–278. https://doi.org/10.1109/TMECH.2010.2096473.
  8. Удалов С. Н., Ачитаев А. А., Приступ А. Г., Боченков Б. М. Повышение запаса динамической устойчивости автономной энергетической системы на базе ветроэнергетических установок при резких изменениях режима нагрузки / / Известия Томского политехнического университета. – 2016. – Т. 327. – №. 8. – С. 89–98.
  9. Удалов С. Н., Приступ А. Г., Ачитаев А. А. Исследование магнитной трансмиссии с переменным передаточным отношением в ветроэнергетической установке в целях повышения запаса динамической устойчивости / / Известия Томского политехнического университета. – 2015. – Т. 326. – №. 10.
  10. Rasmussen P. O. et al. Development of a high-performance magnetic gear. IEEE Transactions on Industry Applications, 2005, vol. 41, iss. 3, pp. 764–770. https://doi.org/10.1109/TIA.2005.847319.
  11. Aho J. P., Kraft L. G. Control of a wind turbine with a magnetic continuously variable transmission for mitigation of torque variations. 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, January 4–7, 2011, Orlando, Florida, pp. 1–28.
  12. Atallah K., Calverley S. D., Howe D. High-performance magnetic gears. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004, vol. 272, pp. E1727–E1729. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.520.
  13. Боченков Б. М. Бесконтактные двухзонные электроприводы с синхронными двигателями магнитоэлектрического возбуждения для металлорежущих станков: дис. канд. техн. наук. – Новосибирск, 1988. – 177 с.

О. В. Тихонова, А. М. Парахин
Особенности подготовки будущих специалистов энергопредприятий

Купить статью

DOI 10.18635/2071-2219-2017-3-41-43

Ключевые слова: энергетика, безопасность жизнедеятельности, технология обучения, образовательные стандарты, кейс-метод.

В статье рассматривается организация учебной деятельности студентов энергетических вузов с опорой на технологию интегрированного обучения, цель которого – формирование теоретических знаний и практических навыков в вопросах производственной и экологической безопасности технологических процессов и охраны окружающей среды. В качестве примера компетентностно-ориентированной подготовки рассмотрен опыт Новосибирского государственного технического университета, направление 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (уровень бакалавриата).

Список литературы

  1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (квалификация / степень «бакалавр»). – М., 2013. – 26 с.
  2. Парахин А. М., Тихонова О. В. Формирование навыков обеспечения безопасности в профессиональной сфере / / Энергобезопасность и энергосбережение. – 2015. – № 5. – С. 40–42.
  3. Тихонова О. В., Парахин А. М. Применение интерактивных методов в образовательной среде / / Материалы V международной научно-практической конференции «Современные аспекты гуманитарных, экономических и технических наук. Теория и практика». 28–29.04.2016. – Новосибирск: СНИ, 2016. – С. 199–200.

← № 2, 2017

Все выпуски

№ 4, 2017 →