CC BY
6
3. Hecht C., Figgener J., Li X., Zhang L., Sauer D.U. Standard Load Profiles for Electric Vehicle Charging Stations in Germany Based on Representative, Empirical Data // Energies. 2023. 16 (6), 2619. P. 1 - 21.
4. Prussi M., Yugo M., De Prada L., Padella M., Edwards R. JEC Well-To-Wheels report v5. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2020. 135 p.
5. Sidorov K.M., Grishchenko A.G. An Experimental Investigation of Electrical and Thermal Performance of Battery Pack for Zero Emission Vehicle // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. 272 (022172). P. 1 - 9.
Сидоров Кирилл Михайлович, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ),
Грищенко Александр Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Москва, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ),
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Васин Сергей Александрович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESULTS OF DEVELOPMENT AND RESEARCH TESTS OF AN ELECTRIC VEHICLE TRACTION BATTERY K.M. Sidorov, A.G. Grishchenko, V.N. Kozlovsky, S.A. Vasin
The electrical and thermal characteristics of a modular lithium-ion battery are considered under the conditions of discharge modes simulation characteristic of the passenger electric vehicle movement in various driving cycles. In the course of experimental studies a quantitative assessment of the electric vehicle lithium-ion cells heat release was given, and the effectiveness ofpassive air cooling of batteries in the design of battery modules proposed by the authors was shown.
Key words: electric vehicle; traction battery; lithium-ion cell; heat release; experiment; load tests.
Sidorov Kirill Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, head of department, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI),
Grishchenko Aleksandr Gennadievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI),
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Vasin Sergey Alexandrovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.313
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-366-367
РАЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА
В.М. Степанов, С.В. Ершов
Рассмотрена одна из возможных структур «цифрового двойника» для управления режимами работы систем электроснабжения районных электрических сетей напряжением 35 кВ, которая позволяет выполнить оптимизацию режимных параметров участка электрических сетей указанного класса напряжения с целью повышения их энергетической эффективности, надежности и снижения потерь электрической энергии и улучшения показателей ее качества.
Ключевые слова: электрические сети, режимные параметры, электроснабжение, цифровой двойник, оптимизация, качество электроэнергии.
В настоящее время вопрос контроля и управления параметрами электрических сетей 35 кВ на основе применения цифровых технологий стоит очень остро. Решение задач, касающихся управления параметрами систем электроснабжения районных потребителей, может быть найдено на базе применения цифровых двойников.
Основным назначением рассматриваемой структуры системы управления режимными параметрами районных электрических сетей на основе цифрового двойника является оптимизация режимных параметров электрической сети и, входящих в ее структуру, питающих подстанций, повышение быстродействия и качества системы автоматического управления, повышение надежности и снижение аварийности систем электроснабжения.
Эффект управления режимными параметрами системы электроснабжения энергетического района достигается за счет оптимизации технологических режимов и повышения надежности электрической сети благодаря переходу на контроль, управление и прогнозирование параметров по фактическим данным о величинах показателей системы электроснабжения.
Электротехнические комплексы и системы
Эти возможности цифровой двойник системы электроснабжения реализует за счет того, что в нем применяются эталонные верифицированные математические модели физических процессов, работающие на данных, поступающих от штатных средств автоматики. Цифровой двойник позволяет непрерывно получать информацию о текущем состоянии объекта, для которой ранее требовалось глубокое техническое обследование.
Кроме оценки фактического технического состояния оборудования и режимных параметров, двойник может спрогнозировать их изменение во времени и оценить их влияние на эффективность и надежность работы системы электроснабжения контролируемого участка.
На рисунке изображена структура системы управления режимными параметрами электрической сети 35 кВ на основе цифрового двойника.
Для реализации предлагаемого технического решения в структуру существующей системы электроснабжения вводится блок цифрового двойника 7. Концепция интеллектуального цифрового двойника, отличается по своей структуре и функционалу как от штатной автоматизированной системы управления участком электроснабжения, так и от систем аналитики на базе статистических или балансовых моделей. Главное отличие состоит в том, что математические модели, основанные на физических, электромагнитных и электротехнических процессах, в составе интеллектуального цифрового двойника дают больше данных о техническом и режимном состоянии объекта, чем штатные системы диагностики, прогнозирования и управления.
Структура системы управления электроснабжением объектов энергетического комплекса
на основе «цифрового двойника»
Структура системы управления режимными параметрами электроснабжения участка энергетического района содержит связанное входами и выходами оборудование верхнего уровня c сервером системы обмена технологической информацией (СОТИ) и регистрации аварийных событий (РАС), сервером системы, включающую сервер телемеханики, реального времени и автоматизированные рабочие места (АРМ), подсистемы регистрации аварийных режимов, подсистемы сбора электрических и технологических параметров нормального режима, подсистемой автоматизированного управления энергоустановками, подсистем релейной защиты и автоматики, противоаварийной автоматики, контроля и диагностики технических параметров технологического оборудования и автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), с дополнительным блоком цифрового двойника, вход и выход которого связаны посредством сети Ethernet c входами и выходами системы обмена технологической информацией и регистрации аварийных событий, автоматизированного управления энергоустановками, подсистем релейной защиты и автоматики, противоаварийной автоматики, контроля и диагностики технических параметров технологического оборудования и автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, а также с оборудованием верхнего уровня, связанного с сервером системы.
Эти возможности цифровой двойник системы электроснабжения реализует за счет того, что в нем применяют эталонные верифицированные математические модели физических процессов, работающие на данных, поступающих от штатных средств автоматики. Цифровой двойник позволяет непрерывно получать информацию о текущем состоянии объекта, для которой ранее требовалось глубокое техническое обследование.
Кроме оценки фактического технического состояния оборудования и режимных параметров электрических сетей напряжением 35 кВ, двойник может спрогнозировать их изменение во времени и оценить их влияние на эффективность и надежность работы системы электроснабжения контролируемого участка.
Список литературы
1. Ковалев С.П. Применение онтологий при разработке распределенных автоматизированных информационно-измерительных систем // Автометрия. 2008. Т. 44, № 2. С. 41-49.
2. Andryushkevich S.K., Kovalyov S.P., Nefedov E. Composition and application of power system digital twins based on ontological modeling // Proc. 17th IEEE Intl. Conf. Industrial Informatics INDIN'19. Helsinki-Espoo, Finland: IEEE, 2019. P. 1536-1542.
3. Erikstad S. Design patterns for digital twin solutions in marine systems design and operations // Proc. 17th Intl. Conf. Computer and IT Applications in the Maritime Industries COMPIT'18. Hamburg, Technische Universität Hamburg, 2018. P. 354-363.
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE RATIONAL STRUCTURE OF THE CONTROL SYSTEM FOR THE OPERATING PARAMETERS OF ELECTRICAL
NETWORKS BASED ON A DIGITAL TWIN
V.M. Stepanov, S.V. Ershov
One of the possible structures of a "digital twin" for controlling the operating modes ofpower supply systems of district electric networks with a voltage of 35 kV is considered, which allows optimizing the operating parameters of a section of electric networks of the specified voltage class in order to increase their energy efficiency, reliability and reduce losses of electric energy and improve its quality indicators.
Key words: electric networks, operating parameters, power supply, digital twin, optimization, power quality.
Stepanov Vladimir Mikhailovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Ershov Sergey Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, erschov.serrg@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.311.24
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-368-369
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА НЕЧЕТКОГО АНАЛИЗА ИЕРАРХИИ ДЛЯ ВЫШОРА ОПТИМАЛЬНОЙ
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
В.А. Шпенст, В.С. Ермолович
Рассмотрены основные критерии выбора ветроэнергетических установок (ВЭУ) по трем аспектам: технические параметры, экономичность и экологическое влияние. На основе метода нечеткого анализа иерархии построена модель выбора оптимальной установки для заданных условий.. Произведено исследование работы модели на примере рассмотрения трех крупнейших действующих ветроэлектростанций (ВЭС) Российской Федерации: Кочубеевской, Кольской и Адыгейской ВЭС.
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, ветроэнергетическая станция, выбор установки, нечеткий метод анализа иерархии.
Практически на протяжении всего существования человечество испытывало потребность в энергии. Еще с каменного века люди получали и использовали энергии в различных формах, однако, огромное промышленное развитие и изменение образа жизни человека, сделали электрическую энергию наиболее важной для выживания человечества. В течение последних ста лет ископаемые виды топлива удовлетворяли энергетические потребности всего мира. Однако истощение углеводородных ресурсов, ухудшение состояния окружающей среды от их использования, а также инциденты, связанные с атомной энергетикой, заставили мировое сообщество начать исследования альтернативных источников получения энергии [1].
Одним из наиболее перспективных возобновляемых источников стала энергия ветра. Привлекательность ветроэнергетики настолько высока благодаря выработки чистой, дешевой и коммерчески жизнеспособной электроэнергии. Кроме того, в сравнении с традиционными видами топливных ресурсов, размещение ветряных установок не имеет четкой географической привязки, а также требует гораздо меньших затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание [2].
Актуальность использования ветроэнергетики для устойчивого развития наглядно иллюстрируется тенденциями роста суммарной установленной мощности ветряных установок (рис. 1). Согласно статистике, лишь за последние полтора десятилетия суммарная мощность ВЭС выросла более чем в 20 раз. При этом, ежегодный прирост новых генерирующих мощностей составляет около 20%, что делает ветер одним из наиболее быстрорастущих источником энергии [3,4].
900
Азия
Рис. 1. Суммарная установленная мощность ВЭУ по годам
368
