ВКР (Диплом)
Исследование режимов работы установки ветрогенератор-электролизер в условиях углеводородной электроэнергетики
В рамках представленного инженерного исследования проводится комплексный технический анализ функционирования гибридного энергокомплекса на базе ветроэнергетической установки (ВЭУ) и электролизной системы, интегрированной в структуру объединенной энергосистемы (ОЭС) с преобладанием углеводородной генерации. Рассматривается специфика стохастической выработки мощности ВЭС с установленной мощностью P_уст (МВт) и её влияние на режимную надежность сети при производстве «зеленого» водорода как способа демпфирования суточной неравномерности графиков нагрузки. Особое внимание уделено математическому моделированию переходных процессов в силовых преобразователях и оценке влияния нелинейной нагрузки электролизера на показатели качества электроэнергии в соответствии с ГОСТ Р 32144-2013. На основе расчетов Идельчика В.И. и методик НИУ «МЭИ» анализируются режимы совместной работы ВЭУ с существующими газотурбинными установками (ГТУ), обеспечивающими базовое покрытие нагрузки.
Расчет энергетического выхода установки и технико-экономический анализ интеграции ВЭС:
P_пик = 2.5 МВт (единичная мощность ВЭУ);
количество агрегатов N = 4 шт.;
годовая выработка электроэнергии W_год = 24.5 млн кВт·ч/год при среднем КИУМ 28 %;
удельное потребление электролиза W_H2 = 52 кВт·ч/кг водорода;
эффективность системы преобразования η_инв = 97.5 %;
суммарное снижение удельных выбросов CO₂ за счет замещения углеводородного топлива составляет ΔM_co2 = 12 400 т/год;
срок окупаемости проекта с учетом ДПМ ВИЭ-2 T_ок = 7.8 лет;
техническое решение включает карту уставок микропроцессорной РЗА на базе терминалов ЭКРА ШЭ2607 для защиты линии связи 110 кВ с k_ч ≥ 1.5.
Современный вектор развития ЕЭС России, обладающей установленной мощностью около 250 ГВт, неразрывно связан с реализацией Постановления Правительства № 449 и Программы ВИЭ-2. Интеграция нестабильных источников генерации в энергосистемы, исторически ориентированные на ископаемое топливо, создает риски нарушения статической и динамической устойчивости, что требует внедрения систем аккумулирования энергии в виде водородных циклов. В условиях цифровой трансформации ПАО «Россети» и перехода к интеллектуальным сетям Smart Grid, исследование режимов связки «ветрогенератор-электролизер» позволяет минимизировать потери в распределительных сетях и эффективно использовать избытки мощности в периоды ночных минимумов нагрузки.
Достижение оптимальных параметров параллельной работы ветроэнергетического комплекса и электролизной установки для обеспечения устойчивого функционирования распределительной сети и максимизации выхода полезного продукта при соблюдении нормативных требований к качеству электрической энергии.
1. Провести ретроспективный анализ развития ветроэнергетики в РФ и изучить текущую нормативно-правовую базу, включая стандарты АО «СО ЕЭС» по вопросам технологического присоединения ВИЭ.
2. Разработать математическую модель совместной работы ВЭУ и электролизера, учитывающую вольт-амперные характеристики ячеек и стохастический характер ветрового потока.
3. Рассчитать установившиеся режимы работы локального энергоузла с определением уровней напряжений в узлах и потерь активной мощности ΔP (кВт).
4. Оценить уровень высших гармонических составляющих и коэффициента искажения синусоидальности напряжения THD_U (%) при работе силовых выпрямителей большой мощности.
5. Предложить алгоритм управления перетоками мощности между ветропарком, электролизером и внешней сетью с целью оптимизации загрузки углеводородных генерирующих мощностей.
6. Выполнить технико-экономическое обоснование предлагаемой схемы с расчетом чистого дисконтированного дохода (NPV) и срока окупаемости инвестиций.
- Оформление по ГОСТ
- Содержание и структура уже собраны
- Подходит как пример для своей темы
