Роберт Николаевич Шульга - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ВЭИ - филиал ФГУП «РФЯЦ - ВНИИТФ», SPIN РИНЦ: 5136-4188 по РИНЦ 41 публикация, 100 цитирований; индекс xio РИНЦ: 5, ResearcherlD: A-9321-2014; Scopus AuthorlD: 6506511448.
Д. 12, ул. Красноказарменная, Москва, 111250, тел.: +7(903) 248-20-56
Robert Shulga - Ph.D. in Engineering, Leading Researcher, VEI - the Branch of the Federal State Unitary Enterprise RFNC -VNIITF.
12 Krasnokazarmennaya Str., Moscow, 111250, tel.: +7(903) 248-20-56
Ирина Вячеславовна Путилова - кандидат технических наук, доцент, заведующая научно-образовательным НОЦ «Экология энергетики» МЭИ, член редакционной коллегии от России электронного журнала “Coal Combustion and Gasification Products” (
Д. 14, ул. Красноказарменная, Москва, 111250, тел./факс: +7(495)362-79-12
Irina Putilova - PhD. in Engineering, Associate Professor, Head of the CSE “Ecology of Power Engineering” of MPEI, Member of the Editorial board from Russia of the Electronic Journal “Coal Combustion and Gasification Products” (www.coalcgp-journal.org).
14 Krasnokazarmennaya Str., Moscow, 111250, tel./fax: +7(495)362 79 12
Отмечены недостатки электроэнергетических систем переменного тока по сравнению с системами постоянного тока в части устойчивости, управляемости, надежности и резервирования. Выявлена необходимость перехода от цифровизации в виде автоматических систем управления технологическим процессом к умным сетям, а в последующем к мультиагентным сетям постоянного тока (МСПТ) с повышенной степенью резер-вируемости. Указанные сети позволяют при повреждении одного из элементов сохранять энергоснабжение потребителей и автоматически восстанавливать работу поврежденного элемента за счет отработанных алгоритмов диагностики и восстановления исходного режима.
Рассмотрена распределенная генерация в составе традиционных источников и возобновляемых источников электроэнергии, а также накопители и статические преобразователи в составе МСПТ. Приведены характеристики данных элементов для моделирования режимов МСПТ с целью выбора структуры и алгоритмов управления, обеспечивающих повышенную степень надежности и неуязвимости энергоснабжения. Для математического моделирования режимов предложены и описаны схемы замещения и аналитические выражения возобновляемых источников и накопителей электроэнергии. Рассмотрены наиболее перспективные твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ). Коммерциализация в области малой и распределенной энергетики пока сдерживается высокой удельной стоимостью ТОТЭ, однако они обладают серьезными преимуществами -высоким КПД и экологичностью. Перспективы применения ТОТЭ в большой энергетике неочевидны, однако за рубежом в микро- и малой энергетике их коммерциализация идет нарастающими темпами, несмотря на ограничения. Так, с 2007 г. по 2016 г. объем реализации ТОТЭ на мировом рынке вырос в 13 раз с объемом продаж до 480 МВт. В России имеется огромный внутренний рынок для внедрения ТОТЭ, который к 2035 г. составит 114 ГВт с потребностями до 44 млн микромощностей, сотнями тысяч малой мощности (до 200 кВт эл.) и десятками тысяч большей мощности (свыше 2 МВт эл.). Указанный объем внутреннего рынка позволяет перевести отечественные разработки в область промышленного освоения и коммерциализации в ближайшей перспективе.
Shortcomings of electric power networks compared with DC networks in terms of stability, controllability, reliability and redundancy are noted. The article reveals the necessity of transition from digitalization in the form of automated process control systems to smart grids, and subsequently to multi-agent DC networks with a high degree of redundancy. In case of damage of one of the elements, these networks allow us to save the power supply to consumers and automatically restore the operation of the damaged element due to proven algorithms for diagnosing and restoring the original mode.
Moreover, the article deals with application of distributed generation consisting of traditional and renewable energy sources, as well as accumulators and static converters. Characteristics of the above mentioned elements are given for simulating the modes in order to select the structure and control algorithms that provide an increased degree of reliability and invulnerability of power supply. Substitution schemes and analytical expressions of renewable energy sources and energy storage devices are proposed and described for mathematical modeling of regimes. The most promising solid oxide fuel cells (SOFC) are considered. The commercialization of small and distributed energy has been constrained by the high unit cost of SOFC so far; however, their advantages are high efficiency and minimum environmental emission of flue gases. Prospects of introducing SOFC in the energy production is not obvious, however, in micro- and small-scale power generation, their commercialization abroad is a growing pace, in spite of the above limitations. So for 10 years from 2007 to 2016, their sales around the world increased 13 times with sales up to 480 MW. Russia has a huge domestic market for the introduction of SOFC which is estimated of 114 GW by 2035 with needs up to 44 million of micro capacities, hundreds of thousands of low power (up to 200 kW) and tens of thousands of more power units (over 2 MW). This volume of the domestic market allows transferring domestic developments in the field of industrial development and commercialization in the near future.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.