EXPERIMENTAL LOAD DIAGRAM-BASED METHODS OF CALCULATING MAIN PARAMETERS OF ENERGY STORAGE DEVICES

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.

energy storage device, main parameters of energy storage device, load diagram, amplitude frequency response characteristic, stand-alone power station, isolated power supply system, abruptly variable load, low-frequency oscillations of mode parameters

1. 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).

2. 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.

3. Zobaa A.F. Energy storage technologies and applications. Rijeka, Croatia: Intech, 2013. 328 p.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Смоленцев Н.И. Накопители энергии в локальных электрических сетях // Ползуновский вестник. 2013. № 4-2. С. 176-181.

12. 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.

13. Литкенс И.В., Пуго В.И. Колебательные свойства электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. 216 с.