Модульное агрегатирование преобразователей электроэнергии мобильных энергосистем

Актуальность. Повысить рентабельность малых фермерских хозяйств, удаленных от внешней энергетической системы, можно за счёт применения мобильных энергосистем, выполненных с использованием возобновляемых источников энергии, в районах с высоким потенциалом ветровой и солнечной энергии. Кроме того, такие системы повысят эффективность проведения аварийноспасательных и аварийно-восстановительных работ в районах стихийных бедствий и разрушений. Рассмотрены основные преимущества мобильных энергосистем, а также преимущества модульного агрегатирования функциональных элементов этих систем. Раскрыты основные этапы синтеза мобильных энергосистем на возобновляемых источниках. Предложены принципиальные силовые электрические схемы модульных блоков преобразователей электроэнергии и способы подключения их между собой, которые позволяют повысить надежность работы и установленную мощность мобильной энергосистемы, а также оптимизировать ее структуру в зависимости от требований потребителей к надежности электроэнергии, в том числе бесперебойности электроснабжения, и качеству электроэнергии. Для улучшения эксплуатационно-технических характеристик мобильной энергосистемы предложено применить положительное свойство статических преобразователей – пропускать потоки энергии в обоих направлениях. Разработана структурная схема мобильной энергосистемы на базе модульных блоков статических преобразователей и раскрыты особенности ее работы.
Целью исследования является разработка структурно-схемных решений модульных блоков преобразователей электроэнергии для улучшения эксплуатационно-технических характеристик мобильных энергосистем.
Объект исследования: структурно-схемные решения статических преобразователей электроэнергии и мобильных энергосистем.
Материалы и методы. При проведении исследований применялись методы статистической обработки информации, теоретических основ электротехники и силовой электронной преобразовательной техники.
Результаты и выводы. Предложены принципиальные электрические схемы модульных блоков преобразователей электроэнергии и способы их включения между собой. Разработана структурная схема мобильной энергосистемы на возобновляемых источниках энергии и модульных блоках преобразователей электроэнергии. Рассмотрены особенности работы модульных блоков преобразователей электроэнергии и работы мобильной энергосистемы повысит эффективность предпроектных работ по разработке автономных электростанций с улучшенными эксплуатационно-техническими характеристиками.

1. Tokmoldin S. Z., Klimenov V. V., Girin D. V., et al. Development of a mobile autonomous solar power plant for the needs of agriculture. News of Higher Educational Institutions. Materials of Electronics Engineering. 2022. V. 25 (2). Pp. 125-136.

2. Trofimov L. N., Trofimov I. L. Optimization of Capacities of Wind and Solar Power Plants in the Interstate Power Grid in North-East Asia Taking Into Account the Intermittence of Their Power Output. E3S Web of Conferences. 2020. V. 209. 04005.

3. Григораш О. В., Денисенко Е. А., Грищенко Д. Н., Барышев П. М. Мобильные ветро-солнечные электростанции: состояние, перспективы и особенности проектирования. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2023. Т. 23. № 1. С. 48-55.

4. Gordievsky E., Ibrahim A., Miroshnichenko A. Review of Idea on Development of Mobile Scalable PowerComplex Based on Renewables. International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Sochi, 2019. Pp. 1-5.

5. Obaidah M. A., Soroni F., Khan M. M. Development of a Hybrid Power Generation System. IEEE 12th Annual Ubiquitous Computing, Electronics & Mobile Communication Conference (UEMCON). New York, 2021. Pp. 0717-0722.

6. Parizad A., Hatziadoniu K. J. Multi-Objective Optimization of PV/Wind/ESS Hybrid Microgrid System Considering Reliability and Cost Indices. North American Power Symposium (NAPS). Wichita, KS, 2019. Pp. 1-6.

7. Никитенко Г. В., Коноплев Е. В. Лысаков А. А. Ветро-солнечная система автономного электроснабжения. Сельский механизатор. 2018. № 4. С. 28–29.

8. Saymbetov A., Nurgaliyev M., Kuttybay N., Abdullozoda M., Dosymbetova G., Tukymbekov D. Design of autonomous mobile PV system for remote regions. 16th International Conference on Engineering of Modern Electric Systems (EMES). Romania, 2021. Pp. 1-4.

9. Усков А. Е. Выбор оптимального резервного источника электроснабжения. Сельский механизатор. 2022. № 1. С. 36-38.

10. Grab R., et al. Modeling of Photovoltaic Invertor Losses for Reactive Power Provision. IEEE Access Year. 2022. V. 10.

11. Кашин Я. М., Копелевич Л. Е., Самородов И. Б. Ветро-солнечный генератор и его характеристики. Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2019. № 6. С. 201-214. https://ntk.kubstu.ru/tocs/66.

12. Лаврик А. Ю., Жуковкий Ю. Л., Булдыско А. Д. Особенности выбора оптимального состава ветросолнечной электростанции с дизельными генераторами. Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22. № 1. С. 10-17.

13. Григораш О. В., Даус Ю. В., Денисенко Е. А., Коломейцев А. Э. Структурно-схемные решения солнечных автономных инверторов. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 2 (70). С. 439-450.

14. Капустин И. В., Лукашенков А. А. Анализ и исследование систем управления автономным инвертором напряжения. Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Вып. 1. С. 118-125.

15. Дайчман Р. А. Расчет ветро-солнечной установки малой мощности. Молодой ученый. 2016. № 10 (114). С. 169-173.