Технико-экономические аспекты построения минигрид постоянно-переменного тока
https://doi.org/10.37493/2307-907X.2023.4.2
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы, связанные с достоинствами электроэнергетики постоянно-переменного тока по сравнению с существующей электроэнергетикой переменного тока. В качестве примера рассматривается минигрид постоянно-переменного тока, в состав которой входят: газотурбинный двигатель, ротор которого вращается с частотой 12000 об/мин; быстроходный четырехполюсный асинхронный генератор с конденсаторным самовозбуждением с частотой ЭДС около 400 Гц в режиме холостого хода; повышающий трансформатор (400 Гц) с выпрямителем и фильтром, подключенными ко вторичной обмотке; линия постоянного тока; понижающий полупроводниковый трансформатор постоянного тока, к которому подключается нагрузка постоянного тока. Приведены известные выражения, а также результаты расчетов, которые подтверждают возможность существенного улучшения массогабаритных и технико-экономических показателей минигридов постоянно-переменного тока по сравнению с минигридами переменного тока. Оценочными расчетами показано, что эффективность предложенного технического решения зависит от доли «скрытых» потребителей постоянного тока и удаленности генератора от нагрузки.
Ключевые слова
минигрид постоянно-переменного тока,
газотурбинная установка,
быстроходный асинхронный генератор,
полупроводниковый трансформатор постоянного тока,
ЛЭП постоянного тока,
выпрямитель,
инвертор
При поддержке: исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90127
Об авторе
Э. А-З. Джендубаев
Северо-Кавказский федеральный университет
Россия
Россия
Эдуард Абрек-Заурович Джендубаев – ассистент кафедры автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения
д. 1, ул. Пушкина, 355017, Ставрополь
Researcher ID: IUO-8685-2023
Список литературы
1. Д оливо-Добровольский М. О. О пределах возможности передачи энергии на расстояние переменным током//Electrotechnische Zeitschrift, 1919.
2. Травин Л. В. Перспективы применения электропередач постоянного тока высокого напряжения в России // III научно-практическая конференция «Опыт и перспективы применения силовой электроники и электропередач постоянным током для повышения надежности электрических сетей и реализации международных проектов» / Презентация. Москва, 2018.
3. Д жендубаев А.-З. Р., Кононов Ю. Г., Джендубаев Э. А.-З. Электроэнергетика будущего: инверторные технологии и постоянный ток. Энергия единой сети. 2020. № 4. C. 50–61.
4. Д жендубаев А.-З. Р., Кононов Ю. Г., Джендубаев Э. А.-З. Моделирование автономной электроэнергетической системы постоянного тока с полупроводниковыми трансформаторами. Электричество. 2022. N 7. C. 24–39.
5. Гольдберг О. Д., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин. Москва: Высшая школа, 2006.
6. Копылов И. П. Проектирование электрических машин: учебник для бакалавров. М: Юрайт, 2017.
7. Kolar J. W., Huber J. E. Solid-State Transformers (SST) Concepts, Challenges and Opportunities. URL: https://www.pes-publications.ee.ethz.ch/uploads/ tx_ethpublications/workshop_publications/__ECPE_SST_Workshop_2016_SST_Concepts_Challenges_Opportunities_FINAL_JWK_270116.pdf.
8. Huber J. E., Kolar J. W. Volume/weight/cost comparison of a 1MVA 10 kV/400 V solid-state against a conventional low-frequency distribution transformer // 2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). IEEE, 2014. P. 4545–4552.
9. Сахарнов Ю. В. Регулируемый электропривод - эффективное энергосберегающее оборудование. Журнал прикладных исследований. 2001. № 4–6. C. 114–126.
10. Тягунов М. Цифровая трансформация и энергетика. Энергетическая политика. 2021. № 9 (163). C. 74–85.
11. Kolar J. W. Solid State Transformer (SST) Applications-A Glimpse Into the Future // 2nd International Conference on Smart Grid and Renewable Energy (SGRE 2019). 2019.
12. Solid State (Smart) Transformer. URL: alliedmarketresearch.com (дата обращения: 12.06.2023).
13. Компания «Электроника и связь». URL: https://eandc.ru. (дата обращения: 12.06.2023)
14. Ortiz G., Leibl M. G., Huber J. E., Kolar J. W. Design and experimental testing of a resonant DC–DC converter for solid-state transformers. IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. Vol. 32. No 10. P. 7534–7542.
15. Shi H., Wen H., Hu Y., Yang Y., Wang Y. Efficiency optimization of DC solid-state transformer for photovoltaic power systems. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2019. Vol. 67. No 5. P. 3583–3595.
16. R othmund D., Guillod T., Bortis D., Kolar J.W. 99.1% efficient 10 kV SiC-based medium-voltage ZVS bidirectional single-phase PFC AC/DC stage. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 201. Vol. 7. No 2. P. 779–797.
17. R othmund D. 10 kV SiC-Based Medium-Voltage Solid-State Transformer Concepts for 400V DC Distribution Systems. ETH Zurich, 2018.
18. РУСТРЭЙДКОМ Масляные герметичные трансформаторы ТМГА. URL: http://rostradecom.ru. (дата обращения: 12.06.2023).
19. ТМГ аморфные. URL: http://transformator.ru/production/transformatory-tmg/tmg-amorfnye/. (дата обращения: 12.06.2023).
20. ООО "УЭСК". URL: https://uesk.org/katalog/elektrodvigateli/trehfaznye-380v/elektrodvigateli-air/?filter%5Bprice%5D%5Bfrom%5D=3825&filter%5 Bprice%5D%5Bto%5D=1138824&filter%5Bmownost_dvigatelya%5D%5B28%5D=315+кВт&filter%5Boboroty_dvigatelya%5D%5B2%5D=1500+об%2Fмин. (дата обращения: 12.06.2023)
21. Северо-Задонский конденсаторный завод. URL: http://skzcond.ru/. (дата обращения: 12.06.2023).
22. Axtaike IC Electronic Components Store. URL: https://aliexpress.ru/item/1005005559178006.html?spm=a2g2w.productlist.0.0.5ccb4aa6zHm8aR&sku_id=12000033539992994. (дата обращения: 12.06.2023).
23. Турбогенераторы серии Т (ТС) мощностью от 2,5 до 63 МВт. URL: https://privod-lysva.ru/index.php?id=1523 (дата обращения: 12.06.2023).
Рецензия
Для цитирования:
Джендубаев Э.А. Технико-экономические аспекты построения минигрид постоянно-переменного тока. Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2023;(4):14-26. https://doi.org/10.37493/2307-907X.2023.4.2
For citation:
Dzhendubaev E.A. Technical and economic aspects of dc-ac minigrid construction. Newsletter of North-Caucasus Federal University. 2023;(4):14-26. (In Russ.) https://doi.org/10.37493/2307-907X.2023.4.2
Просмотров:
136
Послать статью по эл. почте 