Проблема распределения нагрузки между гидроагрегатами гидроэлектростанций (ГЭС) является актуальной задачей из-за нелинейности характеристик гидротурбины и индивидуальных особенностей энергоблоков, условия эксплуатации которых зачастую различны. Необходимо брать во внимание самые передовые методы оптимизации, учитывающие нелинейность характеристики турбины. Методы также должны учитывать строгие ограничения на условия эксплуатации энергетического оборудования при поиске экстремума целевой функции, указанной в форме равенств и неравенств. При решении вышеупомянутой задачи оптимизации накладываются ограничения на вычислительные мощности автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП), которые должны работать в режиме реального времени. Для решения задачи оптимизации был проанализирован метод внутренней точки, а метод множителей Лагранжа был модифицирован так, чтобы он мог минимизировать расход турбины и потери активной энергии в обмотках электрогенераторов и трансформаторов. В статье представлены результаты моделирования разработанных алгоритмов оптимизации и результаты натурных испытаний системы автоматического управления выработкой, использующей описанные алгоритмы. Все проведенные испытания показали достаточно высокую эффективность предложенных методов оптимизации в условиях реальной эксплуатации.

В данной работе рассматривается проблема синтеза системы управления понижающего преобразователя, выпаленного по схеме Buck преобразователь. Предлагаемый метод синтеза регулятора системы управления позволяет учесть при проектировании регулятора колебания и значительные изменения входного и выходного напряжения в процессе стабилизации напряжения. Это достигается за счет использования в алгоритмах расчета параметров регуляторов системы управления линеаризованных моделей объекта управления. В данной работе предлагается использовать линеаризацию рядом Тейлора, но результаты работы позволяют заменить расчет данного параметра на любой другой метод. Также производить анализ использования разработанного непрерывного регулятора и полученных на его основе переоборудованных дискретных регуляторов. На основе проделанной работы был получен обобщённый метод синтеза регулятора для понижающего преобразователя напряжения в непрерывной и дискретной области. Данные регуляторы обладают свойствами адаптивности, которая выражена самоподстройкой коэффициентов регулятора. За счет этого достигается возможность использовании полученной системы управления на широком диапазоне значений входного и выходного напряжения стабилизатора постоянного напряжения.

В связи с увеличением доли энерговыработки атомных электростанций и появлением новых требований системного оператора Единой энергетической системы (ЕЭС) РФ встает вопрос о повышении эффективности работы АЭС на переменном режиме. При этом работа АЭС экономически целесообразна с максимальным коэффициентом использования установленной мощности по причине значительных капиталовложений при низкой цене на ядерное топливо. Возможным решением регулирования отпускаемой электроэнергии во внепиковые часы энергопотребления является направление ее избытка на производство водорода с дальнейшей его реализацией потребителям без уменьшения мощности энергоблока АЭС. Согласно проведённому анализу, большинство предприятий, являющихся потенциальными потребителями водорода с АЭС, имеют собственные модульные установки для его производства. В работе проведен сравнительный анализ централизованного производства водорода на АЭС и на местах его потребления. Суточный период производства водорода на АЭС ограничен ночным периодом, когда есть избыток генерирующих мощностей в энергосистеме. При этом местное производство водорода может осуществляться равномерно в течение суток. Это приводит к удорожанию производства водорода на АЭС за счет более объемной системы хранения и увеличения числа компрессорных и электролизных установок. Для АЭС потребуются значительные затраты на транспортировку генерируемого газа. При этом фактором преимущества АЭС становится стоимость потребляемой электроэнергии, принятой на уровне себестоимости ее производства. Для промышленных потребителей тариф на электроэнергию значительно выше. В работе проведена сравнительная оценка себестоимости производства водорода на АЭС и на месте его потребления с учетом диапазона системных условий. Дополнительно принята сбытовая надбавка к себестоимости производства водорода на АЭС. Выделены зоны конкурентной эффективности реализации водородного комплекса на АЭС, в которых производство водорода на месте его потребления требует больших затрат, чем покупка товарного водорода с АЭС. На основе определенного конкурентного диапазона сбытовой надбавки к цене продажи водорода на АЭС и принятых исходных условий проведена оценка накопленного чистого дисконтированного дохода и срока окупаемости установки по производству водорода при его реализации на АЭС на продажу.

Рассмотрены возможности осуществления «водородного перехода» в локальной энергетике Арктики на основе применения концепций технологий, дружественных окружающей среде и социо-технологического транзита по критерию максимизации прибыли. Актуальность работы обусловлена реформированием электроэнергетической отрасли, которое подразумевает поэтапный переход к конкурентной модели рынка, когда каждый производитель будет заинтересован в максимизации собственной прибыли и самостоятельно определять объемы производства электрической и тепловой энергии на базе современных технологий. В статье рассмотрены возможности использования водорода, получаемого на базе природного газа, в топливных элементах в системах децентрализованного электро- и теплоснабжения. Определены условия конкурентоспособности новой технологии по сравнению с централизованными системами и децентрализованными на базе мини-ТЭЦ с газотурбинными или газопоршневыми двигателями. Показано, что системы на базе топливных элементов, использующие природный газ в качестве топлива, не являются энергосберегающими технологиями, но позволяют сократить выбросы углекислого газа и других загрязнителей в окружающую среду. Массовое применение топливных элементов в децентрализованных системах энергоснабжения возможно только при снижении их стоимости менее 100 долл./кВт.

Представлены результаты теоретического и экспериментального исследования бестрансформаторного диодно-конденсаторного делителя напряжения для накопителей кинетической энергии и водородных батарей. Исследовано влияние количества ячеек делителя, длительности цикла, сопротивления нагрузки, обратных емкостей диодов и емкостей дополнительных конденсаторов на максимальное и минимальное напряжение нагрузки в установившемся режиме. Установлено, что при увеличении сопротивления нагрузки коэффициент деления напряжения не сохраняется. В результате при изменении параметров схемы делителя требуется повторная оценка коэффициента деления. Установлено, что такое поведение параметров делителя обусловлено наличием обратных емкостей диодов. Для расчета параметров исследуемых цепей бестрансформаторного диодно-конденсаторного делителя получены аналитические выражения, показано их хорошее согласие с экспериментальными данными. Таким образом, эти выражения могут быть использованы на этапе предварительного проектирования систем, использующих бестрансформаторные диодно-конденсаторные делители напряжения. В целом, проведенный анализ и развиваемый подход позволяют существенно сузить диапазон поиска необходимых параметров системы на этапе предварительного проектирования и сократить время проектирования.

В исследовании предложен альтернативный классическому ПИД-регулятору алгоритм управления скоростью синхронного двигателя с постоянными магнитами, называемый прямым разрывным управлением в скользящих режимах, основанный на релейных регуляторах. Благодаря показанным преимуществам данный метод предполагается использовать для управления скоростью движения электромобиля на водородных топливных элементах. Представлено математическое описание метода скользящих режимов, дающее понимание о происходящих процессах в системе во время переходных режимов. С помощью математического моделирования в MATLAB/Simulink было проведено сравнение динамических характеристик переходного процесса по скорости для системы с классическими ПИД-регуляторами и системы с управлением в скользящих режимах. Система со скользящими режимами показала лучшие показатели времени регулирования и реакции на изменение нагрузки. Таким образом, делается вывод о том, что использование метода скользящих режимов предпочтительнее в задачах управления скоростью электромобиля на водородных топливных элементах.

Основной задачей данной статьи является формирование современной оценки развития водородных систем хранения энергии и экономическая оценка эффективности их применения для различных задач. Используя данные из различных актуальных отчётов мировых аналитических агентств, построена математическая модель для определения показателя стоимости хранения электроэнергии – Levelised Cost of Storage (LCOS). С целью определения чувствительности показателя LCOS выведены зависимости стоимости хранения от: установленной мощности, энерговооруженности и стоимости электроэнергии. Согласно результатам моделирования определены оптимальные сценарные условия для систем водородного накопления, при которых стоимость хранения энергии для других систем многократно превышает стоимость хранения в водородной СНЭ. Исходя из полученных зависимостей LCOS от мощности и энерговооруженности, приводятся выводы об использовании водородных систем аккумулирования для длительного сезонного хранения энергии и энергетического арбитража в системах с ВИЭ.

Технологии энергоперехода, направленные на повышение энергетической эффективности, являются инструментом реализации задач Парижского соглашения по ограничению роста среднегодовой температуры. Для повышения эффективности внедрения данных технологий необходим прогноз инновационной активности по направлениям водородной энергетики, CCUS и информационным технологиям на основе учета ключевых влияющих факторов, вклада секторов классического ТЭК и уровня взаимовлияния стран. На основе проведенного анализа сделан прогноз роста доли сектора международных вертикально-интегрированных нефтяных компаний (ВИНК) в общем количестве патентов по направлению водородной энергетики на 2,5 п.п. и рост доли сектора национальных ВИНК по направлению технологий CCUS на 10 п.п. к 2027 году. Определено, что инновационная активность секторов электроэнергетики и угольной промышленности по технологиям энергоперехода наиболее устойчива к влиянию внешних геополитических и инфраструктурных кризисов. Рынок технологий CCUS в настоящее время более подвержен эффектам от международной кооперации, чем рынок технологий водородной энергетики. Авторами показано, что снижение уровня международной интеграции на 25 п.п. в последние 5 лет приводит к снижению инновационной активности по технологиям энергоперехода на 15 п.п. С целью определения международных барьеров для внедрения технологий, авторами приведен сравнительный анализ уровня взаимовлияния стран в рамках международных экономических объединений на примере ШОС, БРИКС, МЕРКОСУР. Наибольший уровень взаимовлияния выявлен в рамках взаимодействия ШОС. Согласно проведенного анализа, вступление в 2024 году новых стран в БРИКС приведет к снижению интегрального уровня инновационной активности на 30 п.п. от текущего значения и силы взаимовлияния стран на 50 п.п. С учетом выявленной положительной зависимости выручки и инновационной активности по направлению информационных технологий, инвестиции рекомендуется направить преимущественно в пользу решений Индустрии 4.0.

В работе представлены результаты анализа параметров последовательного резонансного преобразователя с фиксирующими диодами CSRC. Условия работы преобразователя подразумевают широкий диапазон изменения входного напряжения и мощности нагрузки. Предложена система управления на основе частотно-импульсного регулирования. Задание частоты производится на основе входного напряжения, выходного тока и параметров преобразователя. Применимость способа управления проверена моделированием. Рассмотрены режимы пуска на максимальную мощность при минимальном входном напряжении. Полученные результаты соответствуют техническому заданию.