ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2018-5-105-114ipolytech-93Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGМЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ НАГРУЗОЧНЫМ ДИАГРАММАМEXPERIMENTAL LOAD DIAGRAM-BASED METHODS OF CALCULATING MAIN PARAMETERS OF ENERGY STORAGE DEVICESБалуевД. Ю.BaluevD. Yu.baluev.dy@gmail.comЗыряновВ. М.ZyryanovV. M.zvmov@ngs.ruКирьяноваН. Г.KiryanovaN. G.kiryanova-ng@ya.ruПранкевичГ. А.PrankevichG. A.prankevich.gleb@mail.ruНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation201815092020225105114Copyright © Балуев Д.Ю., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А., 20202020Балуев Д.Ю., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А.Baluev D.Y., Zyryanov V.M., Kiryanova N.G., Prankevich G.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/93

ЦЕЛЬ. Разработать методику расчета основных параметров (мощность и обменная энергоёмкость) накопителя энергии по результатам анализа экспериментальных нагрузочных диаграмм с учетом его назначения. Проиллюстрировать эффективность методики на конкретных практических примерах. МЕТОДЫ. При выполнении работы использовались методы математического моделирования (с использованием ПК MATLAB Simulink) и пассивного натурного эксперимента в энергосистеме (для получения нагрузочных диаграмм). Частотный анализ экспериментальных нагрузочных диаграмм проводился методом быстрого преобразования Фурье. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Предложен алгоритм и разработана процедура выбора основных параметров накопителя энергии, основывающаяся на гармоническом анализе нагрузочной диаграммы. В зависимости от назначения накопителя разрабатывается соответствующая стратегия его использования. В статье рассматриваются два примера применения накопителя энергии. Для каждого из них на основе анализа результатов натурных экспериментов определены амплитудно-частотные характеристики нагрузочных диаграмм и по разработанной процедуре выполнен выбор параметров накопителя. ВЫВОДЫ. Предложенная в статье методика позволяет на основании анализа экспериментальной нагрузочной диаграммы выделять нежелательные частоты колебаний мощности нагрузки и производить выбор параметров накопителя энергии для их подавления. Нежелательными могут быть любые отклонения мощности от заданного значения, диапазон частот или отдельные частоты. Выбранный по описанной в статье методике накопитель энергии обладает достаточной мощностью и энергоемкостью для достижения поставленной цели.

The PURPOSE of the paper is to develop a methodology for calculating the main parameters (power and energy capacity) of an energy storage device based on the analysis of experimental load diagrams and taking into account its purpose as well as to illustrate methodology efficiency on specific practical examples. METHODS. The study uses the methods of mathematical modeling (using MATLAB/Simulink) and a passive full-scale experiment in the power system (for obtaining load diagrams). The Fourier method is used to perform the frequency analysis of the experimental load diagrams. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The paper proposes an algorithm and a procedure based on the harmonic analysis of the load diagram in order to select the main parameters of the energy storage device. The purpose of the storage device determines its application strategy. The article deals with two examples of energy storage device use. Based on the analysis of the results of the full-scale experiments the amplitude frequency response characteristics of load diagrams have been determined for each case and storage device parameters have been selected according to the developed procedure. CONCLUSIONS. The methodology proposed in the article allows to identify extraneous frequencies of load power oscillations based on the analysis of the experimental load diagram and select the energy storage device parameters for their suppression. Any power deviations from the given value, frequency range or individual frequencies can be extraneous. The energy storage device chosen by the method described in the article has sufficient power and energy capacity to achieve the set goal.

накопитель энергииосновные параметры накопителянагрузочная диаграммаамплитудно-частотная характеристикаавтономная электростанцияизолированная система электроснабжениярезко-переменная нагрузканизкочастотные колебания режимных параметровenergy storage devicemain parameters of energy storage deviceload diagramamplitude frequency response characteristicstand-alone power stationisolated power supply systemabruptly variable loadlow-frequency oscillations of mode parametersReferencesКонцепция развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации [Электронный ресурс]. Министерство энергетики Российской Федерации. URL: https://minenergo.gov.ru/system/download-pdf/9013/74739 (05.03.2018).Концепция развития рынка систем хранения электроэнергии в Российской Федерации [Электронный ресурс]. Министерство энергетики Российской Федерации. URL: https://minenergo.gov.ru/system/download-pdf/9013/74739 (05.03.2018).Бердников Р.Н., Фортов В.Е., Шакарян Ю.Г., Деньщиков К.К. Гибридный накопитель энергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 1. С. 40-51.Бердников Р.Н., Фортов В.Е., Шакарян Ю.Г., Деньщиков К.К. Гибридный накопитель энергии для ЕНЭС на базе аккумуляторов и суперконденсаторов // Энергия единой сети. 2013. № 1. С. 40-51.Zobaa A.F. Energy storage technologies and applications. Rijeka, Croatia: Intech, 2013. 328 p.Zobaa A.F. Energy storage technologies and applications. Rijeka, Croatia: Intech, 2013. 328 p.Глускин И.З., Ефремов Д.Г., Ефремова И.Ю. Применение накопителей в энергосистеме для целей противоаварийной автоматики // Евразийский научный журнал. 2015. № 11. С. 80-86.Глускин И.З., Ефремов Д.Г., Ефремова И.Ю. Применение накопителей в энергосистеме для целей противоаварийной автоматики // Евразийский научный журнал. 2015. № 11. С. 80-86.Арестова А.Ю., Горте О.И., Хмелик М.С., Кирьянова Н.Г., Гробовой А.А. Накопитель энергии как средство противоаварийного управления на примере сети электроснабжения о. Русский // Автоматизация и IT в энергетике. 2016. № 5 (82). С. 15-22.Арестова А.Ю., Горте О.И., Хмелик М.С., Кирьянова Н.Г., Гробовой А.А. Накопитель энергии как средство противоаварийного управления на примере сети электроснабжения о. Русский // Автоматизация и IT в энергетике. 2016. № 5 (82). С. 15-22.Алемасов В.А., Борисов А.А., Зырянов В.М. Оценка перспектив снижения расхода топлива в судовой энергосистеме с накопителем энергии // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 2. C. 215-217.Алемасов В.А., Борисов А.А., Зырянов В.М. Оценка перспектив снижения расхода топлива в судовой энергосистеме с накопителем энергии // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 2. C. 215-217.Кононенко В.Ю., Вещунов О.В., Билашенко В.П., Смоленцев Д.О. Эффекты применения накопителей энергии в изолированных энергосистемах России // Арктика: экология и экономика. 2014. № 2 (14). С. 61-66.Кононенко В.Ю., Вещунов О.В., Билашенко В.П., Смоленцев Д.О. Эффекты применения накопителей энергии в изолированных энергосистемах России // Арктика: экология и экономика. 2014. № 2 (14). С. 61-66.Горте О.И., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А. Метод выбора параметров накопителя энергии при резкопеременной нагрузке // Электроэнергетика глазами молодёжи - 2017: материалы VIII Междунар. молодежной науч.-практ. конф. (Самара, 02-06 октября 2017 г.); в 3 т. Самара: Изд-во Самарского государственного технического университета, 2017. Т. 3. С. 135-138.Горте О.И., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А. Метод выбора параметров накопителя энергии при резкопеременной нагрузке // Электроэнергетика глазами молодёжи - 2017: материалы VIII Междунар. молодежной науч.-практ. конф. (Самара, 02-06 октября 2017 г.); в 3 т. Самара: Изд-во Самарского государственного технического университета, 2017. Т. 3. С. 135-138.Балуев Д.Ю., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А. Применение накопителя энергии для демпфирования колебаний мощности в автономных энергосистемах // Инфраструктурные отрасли экономики: проблемы и перспективы развития: материалы XVIII Всерос. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 12 мая - 06 июня 2017 г.). Новосибирск: Изд-во ООО «Центр развития научного сотрудничетва», 2017. С. 181-187.Балуев Д.Ю., Зырянов В.М., Кирьянова Н.Г., Пранкевич Г.А. Применение накопителя энергии для демпфирования колебаний мощности в автономных энергосистемах // Инфраструктурные отрасли экономики: проблемы и перспективы развития: материалы XVIII Всерос. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 12 мая - 06 июня 2017 г.). Новосибирск: Изд-во ООО «Центр развития научного сотрудничетва», 2017. С. 181-187.Kiryanova N.G., Baluev D.Y., Prankevich G.A., Zyryanov V.M. Energy storage device application for load oscillations damping in isolated power systems // Advances in Engineering Research (Actual issues of mechanical engineering (AIME 2017): proceedings of the international conference. 2017. Vol. 133. P. 325-330. DOI: https://doi.org/10.2991/aime-17.2017.53.Kiryanova N.G., Baluev D.Y., Prankevich G.A., Zyryanov V.M. Energy storage device application for load oscillations damping in isolated power systems // Advances in Engineering Research (Actual issues of mechanical engineering (AIME 2017): proceedings of the international conference. 2017. Vol. 133. P. 325-330. DOI: https://doi.org/10.2991/aime-17.2017.53.Смоленцев Н.И. Накопители энергии в локальных электрических сетях // Ползуновский вестник. 2013. № 4-2. С. 176-181.Смоленцев Н.И. Накопители энергии в локальных электрических сетях // Ползуновский вестник. 2013. № 4-2. С. 176-181.Климова Т.Г., Савватин М.В. Анализ влияния периодически меняющейся нагрузки на возникновение низкочастотных колебаний // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: сборник докладов V Междунар. науч.-техн. конф. (Сочи, 01-05 июня 2015 г.). Сочи, 2015.Климова Т.Г., Савватин М.В. Анализ влияния периодически меняющейся нагрузки на возникновение низкочастотных колебаний // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: сборник докладов V Междунар. науч.-техн. конф. (Сочи, 01-05 июня 2015 г.). Сочи, 2015.Литкенс И.В., Пуго В.И. Колебательные свойства электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. 216 с.Литкенс И.В., Пуго В.И. Колебательные свойства электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. 216 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.