Публикации автора

Рассмотрели формирование суточного нагрузочного графика мощности оросительной насосной станции с частотно-регулируемым приводом по заданному профилю водопотребления. Требуемый напор в напорной сети задавали инженерной характеристикой с учётом статической составляющей и гидравлических потерь, а также вводили ограничение по минимальному напору у потребителя. Напорную характеристику насоса и зависимость КПД при номинальной скорости задавали таблично по паспортным данным и выполняли пересчёт на переменную скорость по законам подобия ротодинамических насосов. Для каждого шага времени формировали множество допустимых скоростей привода, обеспечивающих требуемый расход и выполнение ограничения по напору. Скорость на шаге выбирали по критерию минимальной мощности среди допустимых скоростей. Нагрузочный график мощности рассчитывали по гидравлической мощности с учётом КПД и сравнивали с базовым режимом работы при постоянной частоте. Эффективность методики оценивали по суточной энергии, удельным энергозатратам на подачу воды и пиковой мощности при одинаковом суточном объёме водоподачи. В вычислительном эксперименте для двухпикового профиля водопотребления получено снижение суточной энергии с 927,44 до 668,63 кВт·ч и уменьшение удельных энергозатрат с 0,26727 до 0,19269 кВт·ч/м³ при неизменном объёме водоподачи 3470 м³. Пиковая мощность уменьшилась с 65,754 до 53,24 кВт. Снижение суточной энергии и удельных энергозатрат составило 27,91%, снижение пиковой мощности — 19,03%. Методика рекомендуется для расчётного построения нагрузочных графиков и обоснования режимов частотно-регулируемого привода насосных станций объектов АПК.

Ведение. Статья посвящена повышению энергоэффективности и надежности электроснабжения удалённых насосных станций оросительных систем агропромышленного комплекса, функционирующих в условиях слабых сельских электрических сетей и стохастической генерации возобновляемых источников энергии. Актуальность исследования обусловлена высокой долей энергетических затрат в себестоимости поданной воды и чувствительностью электропривода насосных агрегатов к динамическим отклонениям напряжения при пусковых режимах и резких изменениях мощности источников.

Материалы и методы. Предложена структура гибридного энергокомплекса «фотоэлектрическая установка - ветроэнергетическая установка - водородный накопитель» с шиной постоянного тока и частотно-регулируемым приводом насоса. Разработан цифровой двойник в среде MATLAB/Simulink, включающий модели ФЭУ и ВЭУ, электролизёра, системы хранения водорода и топливного элемента, а также динамическую модель нагрузочного узла. Оптимизация параметров оборудования выполнена по критерию минимума приведённой стоимости 1 м³ поданной воды (LCOW) при ограничениях по надежности водоснабжения и допустимым отклонениям напряжения на шине постоянного тока. Для повышения эффективности ФЭУ применён гибридный алгоритм слежения за точкой максимальной мощности на основе метаэвристик глобального и локального поиска.

Результаты. Установлено, что предложенный алгоритм управления снижает амплитуду провалов напряжения и сокращает время восстановления режима при резких изменениях инсоляции. Водородная подсистема обеспечивает непрерывность водоподачи в периоды дефицита мощности ВИЭ и формирует область глобального минимума критерия LCOW на картах размерного выбора.

Обсуждение. Показана целесообразность применения критерия LCOW для проектирования энергоснабжения мелиоративных объектов как показателя стоимости конечной услуги водоподачи.

Заключение. Оптимизированная конфигурация гибридного комплекса обеспечивает надежность водоснабжения не ниже 95 % и снижает эксплуатационные затраты по сравнению с традиционными автономными источниками.