ЦАЙТА ТИКЛАНАДИГАН ГЕНЕРАЦИЯ МАНБАЛАРИНИ ЭНЕРГОТИЗИМ РЕЖИМЛАРИГА ТАЪСИРИНИ КАМАЙТИРИШДА ОПТИМАЛ ЕЧИМЛАР
ТА^ЛИЛИ
ГАИПОВ ТУЛЩН ШЕРНАЗАРОВИЧ
Тошкент давлат техника университети Электр станциялари, тармоклари ва тизимлари кафедраси профессори, Тошкент, Узбекистан
ХАЛИЛОВ АЗИМЖОН СОЛИЖОН УГЛИ
"МДМ" ДУК бош мутахассиси, Тошкент, Узбекистан
МУРОДОВ БОБУРЖОН ХАКИМЖОН УГЛИ
"Узбекистан МЭТ" АЖ бошкарма бошлиги, Тошкент, Узбекистан
Анатотция: Бугунги кунда янги инновацион технологиялар барча со%аларда кенг цулланилмоцда. Энергетика со%аси %ам бундан мустасно эмас албатта. Айницса, электр энергиясини самарали сацлаш ва фойдаланиш масалаларида. Ушбу со%ада куплаб илмий ишланмалар мавжуд. Уларнинг баъзилари назарий ишланма босцичида булса, бошцалари эса аллацачон ишчи прототиплар шаклига келтирилган. Энергия сацлаш технологиялари тизимда электр энергиясининг истеъмоли минимум буладиган вацтларда юзага келадиган ортицча цувватни сацлайди ва максимум истеъмол режимларида тизимга сацланган электр энергиясини узатади. Ушбу технологиялар нафацат электр энергияси узлуксизлиги таъминлайди, балки тизимнинг энергетик хавфсизлигини кафолатлайди. Электр станцияларида юзага келиши мумкин булган турли хил авария %олатларида %ам тизимни керакли цувват билан тезкор таъминлай олади. Шунингдек, цайта тикланувчи энергия манбалари ёрдамида ишлаб чицариладиган электр энергиясининг об-%аво таъсирида кескин узгарадиган генерация графикларини тугирлаш имконини беради. Энергия сацлаш тизимлари истеъмолчилар учун %ам фойдали - улар орцали умумий тармоц доирасида электр энергияси нархларини барцарор ушлаб туриш ёки ма%аллий сацлашда, %онадонларда истеъмолнинг индивидуал мослашувчанлиги ва мустациллигини таъминлаш мумкин булади. Энерготизим тугунларида кучланишларни рухсат этилган цийматларда тутиб туриш орцали тизим тургунлигига ва исрофлар камайишига олиб келади.
Калит сузлар: энергия сацлаш тизимлари, аккумлятор батареяси, оптимизация, цувватни цайта тацсимлаш.
Кириш: Энергия саклаш ва топлаш тизимларини ривожлантириш энергетика тизими глобал муаммоларини хал килишнинг потенциал усулига айланмокда. Аммо энергия саклаш курилмаларининг кенг таркалишига тускинлик киладиган турли техник - иктисодий тусиклар мавжуд. Энергия саклаш сохасидаги ишланмаларнинг энергетика тизими муаммоларини хал килишга кумаклашадиган инновацион жараёнлар, механизмлар ва тизимларни аниклаш зарур, шунингдек, технологияларни ишлаб чикиш билан шугулланадиган компаниялар хисобидан саноат усишини таъминлаш керак. Ушбу маколада энергия саклаш сохдсидаги инновациялар буйича долзарб ютуклар ва тенденсиялар куриб чикилади. Маколанинг илмий янгилиги ушбу сохадаги хозирги холатни хар томонлама куриб чикиш ва ривожланишнинг асосий йуналишларини аниклашдан иборат.
Иктисодий нуктаи назардан, арзон ёки эркин энергияни саклашдан олинган кийматни (яъни, чуккидан ташкари ёки паст истеъмол даврларида кайта тикланадиган манбалардан олинган энергия, бу энергияни асосан иккинчи ярмида юкори юклама соатларида сотиш мумкин) вакт даврларида бозор нархи фаркини аниклаб хисоблаш мумкин. Шу тарзда, кайта тикланадиган манбалардан олинган ва чуккидан ташкари истеъмол даврларида аккумуляторларда сакланган энергия чукки истеъмол даврларида ишлатилиши мумкин.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Улардан фаркли уларок, табиий газда ишлайдиган турбиналар каби кайта тикланмайдиган манбалар энергиясидан фойдаланиш кимматрок булади.
Асосий кием. Энергетика тизими режимларини бошкаришда барча аккумулятор тизимлари х,олатини ва зарядланиш чукурилигини куриб чикиш зарур. Бунда энергосаклаш тизимлари математик модели тузилади ва шу асосда зах,иралар х,олати текширилади. Аккумулятор батареяларини моделлаштириш кайта тикланувчан энергия манбаларида ишловчи электр станцияларнинг асосий муаммоси х,исобланади, чунки аккумулятор батареяларининг хизмат килиш муддати электр энергетика тизимлари учун асосий харажатлардан бири х,исобланади. Аккумулятор батареяларининг барча омилларини камраб оладиган умумий моделини аниклаш жуда кийин. Шунга кура, моделнинг кулланилишига караб, турли ёндашувлардан фойдаланилган. Аккумулятор батареяларини моделлаштириш учта тоифага булинади: кимёвий модел, электр моделлари, заряд тупланиши ва эмпирик моделлар. Моделлаштиришнинг куп кисми уч хил хусусиятга каратилган: ишлаш ёки заряд модели, кучланиш модели ва яроклилик муддати модели.
Аккумулятор батареясининг сигими куйидаги тенглама билан бах,оланади:
Е, * 5п
Си =----- (1.53)
5 Ув*ОООтах*ТсГ*Лв У ^
бу ерда, EL - х,ар соатдаги юклама талабини ифодалайди, SD - Автономия кунлари, Vв -батареянинг ишчи кучланиши, DODmax -максимал разрядланиш, ^ -хдроратни тугрилаш омили ва ^ - зарядланиш/разрядланиш самарадорлиги.
^айта тикланувчан энергия манбаларида ишловчи электр станцияларига эга булган тизимларни бошкаришдаги энг мух,им омил булиб х,ар бир боскичда батареянинг заряд х,олати (БЗХ) ни билишдир. Батареяни зарядсизланиши белгиланган меъёрдан тушиб кетиши ёки ортикча зарядлаш батареянинг кайтарилмас шикастланишига олиб келиши мумкин ва бу тизимда катта хдражатларни вужудга келтиради.
Батареянинг заряд х,олатини (БЗХ) аниклаш учун турли х,ил усуллар мавжуд. Шундай усуллардан бири БЗХ,ни аниклашда мавжуд Ампер*соатдаги кувватнинг бах,оланаётган Ампер* соатдаги кувватга нисбати билан аникланиши мумкин ва куйидагича куринишдаги тенглама билан ифодаланади:
Мавжуд кувват (АС)
БЗ^ = ----——— * 100 (1.54)
Бахрланаётган кувват (АС)
Автоном тизимни оптималлаштириш, одатда маълум бир даврда ёки юкламанинг аник
режимида х,ар лах,зада БЗХ,га керак буладиган такрорлаш
техникаси ёрдамида амалга оширилади. Шунинг учун уни куйидагича х,исоблаш
мумкин:
^(01
БЗХ,(0 = БЗХ,^ - 1)(1 - а) +
ва
£ßen(0 '
£l(0
£ßen(0
БЗХ,(0 = БЗХ,^ - 1)(1 - ff) + бу ерда g - соатлик разряланиш тезлиги, EL(t) - Юклама талаби, EGen(t) -
% (1.55) (1.56)
*
мукобил энергия манбаларида ишловчи электр станция томонидан ишлаб чикарилган энергия. Биринчи тенглама аккумулятор батареяси зарядланаётганда иккинчи тенглама аккумулятор батареяси разрядланаётганда ишлатилади.
Расм 1. Куёш фотоэлектр станцияси суткалик ишлаб чицариш графиги (МВт) Тадкикот максади. Маколада энергия саклаш тизимлари орасида кенг таркалган аккумлятор батареялари ёрдамида юкламалар графигини бошкариш оркали режимларни оптималлаш ишлари олиб борилган булиб, энерготизимида кувват окимларини кайта таксимланиши оркали кувват исрофларини ва кучланишларни оптимал бошкариш куриб чикилган.
1-расмда келтирилган куёш станцияси суткалик графигидан куриниб турибдики булут оркали куёш радиациясини тусилиши станциянинг кувват ишлаб чикаришида кескин узгарувчан характерни курсатади. Бирлашган энерготизимда ишлаётган бундай катта кувватлик узгарувчан характердаги станциялар тизимда энергия балансига кескин таъсир этиб частотани тушуишига ва катта аварияларга олиб келиши мумкин. Бу муамоларни ечиш дунё микёсида кенг тадкикотлар олиб боришни талаб этмокда, бу борада энергия саклаш тизимлари жуда кенг кулланилмокда.
Олинган натижалар. Тадкикот иши доирасида энерготизимда катта микдордаги куёш станциялари мавжудлиги шароитида энерготизим кечги максимум соатларида кувват танкислиги кузатилишини олдини олиш, яъни кувват саклаш тизимлари оркали юкламалар графикларини оптималлаш ишлари олиб борилган. 2-расмда умумий юкламалр грфиги келтирилган булиб барча турдаги станцияларни инобатга олган холада энергия саклаш тизимларини жорий этиш буйича акуммлятор батарекалар математик моделидан фойдаланиб тадкикотлар олиб борилган. ^уйидаги суткалик кувват ишлаб чикариш графигига асосан урнатилган куввати 300МВт булган BESS тунги минимум соатларда заряд олиши ва кунинг бошланишидаги максимум юкламада кувватни кайта таксималш оркали назорат кесимларида 300 МВтли кувват узатиш захирасини таъминлайди. Бундан ташкари кун давомида куёш электр станциялардан олган электр энергиясини кечги максимум соатларда тизимга узатади.
2 расмда келтирилган кечги максимум соатларда 500МВт*с BESS кувват кайта таксимотини амалга ошириш оркали назорат кесимлари кувват узатиш захирасини орттириш ва кучланишларни ростлашга хизмат килади.
11 1 з а I 11 1 11 а ! 1 I 11 1 I 1 11! 2 11 1 !
1ШШШШШШШШП
- Расм 2. Энерготизимнинг суткалик юкламалар графигини барча турдаги цувват ишлаб чицариш ва сацлаш тизимлари билан оптимал бошцариш графиги Энерготизимни юкламалар графигини оптималлашда энергия саклаш тизимлари тунги кисмларда ёки куннинг уртасида зарядланиб энерготизимга юклама сифатида уланади ва кунинг бошланиши ва якунланишида кувват танкислиги кузатилганда саклаган кувватларини узатади. Бунда кувват окимлари кайта таксимланиши юкламалар графикларини оптималлабгин колмай тармокдаги актив кувват исрофларни камайишига олиб келади.
Хулоеа. Энергия саклаш тизимлари кичик корхоналар ва тизим микёсида кулланилиши актив кувват исрофларини камайтириб, тугунлардаги кучланишларни оптималлашга ёрдам беради. Ушбу математик модел ёрдамида кичик-кичик саноат корхоналари балки тизимдаги энергия саклаш тизимларини оптимал бошкариш имкониятини беради. Бундан ташкари диференциал тариф кулланилганда х,ам бир мунча самарали х,исобланиб корхоналарга катта иктисодий самара беради.
ФОИДАЛАНИЛГАН АДАБИЕТЛАР
1. Akagi H., Sato H. Control and performance of a doubly-fed induction machine intended for a flywheel energy storage system // IEEE Transactions on Power Electronics. 2002. V.17.N.1.pp. 109-116.
2. Eurostat. (2016), Simplified energy balances-annual data. Available at: http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=nrg_100a&lang=en.
3. Ciamician G. (1912). The photochemistry of the future. Science. P. 385-394.
4. Díaz-González F., Sumper A., Gomis-Bellmunt O., Villafáfila-Robles R. A review of energy storage technologies for wind power applications // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012. V.16. N.4. pp. 2154-2171.
5. Divya K.C., Ostergaard J. Battery energy storage technology for power systems. An overvie //Electric Power Systems Research. 2009. V.79.N.4. pp. 511-520.
6. DOE Global Energy Storage Database. (2016), Available at: http://www.energystorageexchange.org/.
7. Dufo-López R. Optimisation of size and control of grid-connected storage under real time electricity pricing conditions // Applied Energy. 2015. V.140. pp. 395-408.
8. Chen H., Cong T.N., Yang W., Tan,C., Li Y., Ding Y // Progress in electrical energy storage system: A critical review. Progress in Natural Science.2009. V.19. N.3. pp. 291-312.
9. Fertig E.,. Apt J. Economics of compressed air energy storage to integrate wind power: A case study in ERCOT // Energy Policy. 2011. V.39. N.5. pp. 2330-2342.
10. Gallagher K. (2009). Acting in time on energy policy. Washington, D.C.: Brookings Institution Press
11. Hadjipaschalis I., Poullikkas A., Efthimiou V. Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications // Renewable and sustainable energy reviews. 2009. V.13(6). pp. 1513-1522.
12. Jacobsen M. // Economies and Policy of Large Scale Battery Storage. Kleinman Center for Energy Policy, University of Pennsylvania. 2016. Available at: http://kleinmanenergy.upenn.edu/policy- digests/economics-and-policy-large-scale-battery-storage.
13. Lu N., Chow J.H., Desrochers A.A. Pumped-storage hydro-turbine bidding strategies in a competitive electricity market // IEEE Transactions on Power Systems. 2004. V.19. N2. pp. 834841.
14. Lundmark R. Backstrom K. Bioenergy innovation and energy policy. Economics Of Innovation And New Technology. 2015. V.24. N8. pp. 755-775.
15. Noe M., Steurer M. High-temperature superconductor fault current limiters: concepts, applications, and development status // Superconductor Science and Technology. 2007. V.20(3). R15.
16. Soloveichik G.L. Battery technologies for large-scale stationary energy storage //Annual review of chemical and biomolecular engineering. 2011.V.2. pp. 503-527.
17. Suberu M.Y., Mustafa M.W., Bashir N. Energy storage systems for renewable energy power sector integration and mitigation of intermittency // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. V.35. pp. 499-514.
18. Urbaniec M. Towards Sustainable Development through Ecoinnovations: Drivers and Barriers in Poland, Economics and Sociology. 2015.Vol.8. N.4. pp. 179-190.
19. Vazquez S., Lukic S.M., Galvan E., Franquelo L.G., Carrasco J.M. Energy storage systems for transport and grid applications // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010.V.57.N.12. pp. 3881- 3895.
20. Winter M., Brodd R.J. What are batteries, fuel cells, and supercapacitors? // Chemical reviews. 2004. V. l.104. N.10. pp. 4245-4270.
21. Young K., Wang C., Wang L.Y., Strunz K. // Electric vehicle battery technologies. In Electric Vehicle Integration into Modern Power Networks 2013. pp. 15-56. Springer New York.
22. Zhao P., Dai Y., Wang J. Design and thermodynamic analysis of a hybrid energy storage system based on A-CAES (adiabatic compressed air energy storage) and FESS (flywheel energy storage system) for wind power application // Energy. 2014. 70. pp. 674-684.