Оптимизация систем энергоснабжения с помощью имитационного моделирования

Оптимизация систем энергоснабжения с помощью имитационного моделирования

Европейский институт энергетических исследований (EIFER) — объединённый научный центр Технологического университета Карлсруэ (Германия) и компании EDF — организация, изучающая работу распределённых (децентрализованных) энергетических систем, работающих, в том числе, на возобновляемых источниках энергии.

В отличие от классических систем энергоснабжения, источники распределённых систем расположены близко к конечному потребителю. Это позволяет значительно снизить потери электроэнергии при транспортировке. Кроме того, такие системы позволяют запасать энергию и прогнозировать её потребление.

Чтобы понять, как лучше планировать работу распределённых энергосистем и управлять ими, инженеры EIFER использовали имитационное моделирование AnyLogic. Разработчики также попытались предотвратить проблемы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации децентрализованных систем энергоснабжения.

Внедрение “умных сетей" электроснабжения в энергосистему острова: гибкость при колебаниях потребления.

Моделирование распределённых энергетических систем

Проблема:

Чтобы обеспечить островные территории электроэнергией, местные власти часто используют локальные ТЭC. Такие станции работают на привозном топливе, поэтому затраты на их эксплуатацию зависят от стоимости углеводородного сырья. Один из способов снизить затраты и зависимость от углеводородов — использовать альтернативные источники энергии. Инженеры EIFER решили проверить, как использование солнечных батарей повлияет на работу классической системы электроснабжения.

Моделирование распределённых энергетических систем

Решение:

Инженеры условно разделили существующую систему электроснабжения острова на три части по уровню напряжения. Они смоделировали всю энергосистему острова в AnyLogic и протестировали работу солнечных батарей в части с самым низким напряжением, то есть на уровне конечных потребителей.

Для проверки устойчивости системы инженеры также сымитировали сценарий работы солнечных батарей в облачную погоду. В этом случае нагрузка на ТЭC острова повышалась, что приводило к разбалансированию системы.

Результат:

Полученные в результате экспериментов с моделью данные помогли изучить влияние нововведений на всю энергосистему острова и снизить вероятность перерывов в электроснабжении и перегрузок сетей из-за повышенного потребления. Сценарий работы солнечных батарей при облачной погоде помог протестировать устойчивость системы под влиянием внешних факторов.

Оптимизация управления локальной энергосистемой

Моделирование энергетических систем

Проблема:

Инженеры EIFER также исследуют технологии когенерации энергии. В когенерационных установках выработка электричества и тепла идёт совместно, поэтому затраты на производство обоих видов энергии снижаются. Кроме того, сокращается объем вредных выбросов в атмосферу и стоимость эксплуатации оборудования электростанции. Чтобы оптимизировать работу таких систем и определить, как в них взаимодействуют различные источники энергии, инженеры EIFER использовали имитационное моделирование AnyLogic.

Решение:

В модели когенерационная установка производила тепловую и электрическую энергию. Тепло и электричество поступали к конечным пользователям, электроэнергия также поступала в общую электросеть. Выходная статистика показывала, как распределялась энергия между потребителями и как изменялись капитальные и операционные расходы в разное время.

Результат:

С помощью AnyLogic разработчики смоделировали всю энергосистему, включив в модель источники энергии, электросети и конечных пользователей. Пользователи модели смогли сравнить потребление электричества и тепла в зависимости от сезонных факторов и проанализировать расходы на содержание энергосистемы.

Благодаря удобному интерфейсу программы неопытные пользователи научились работать с моделью за короткое время.

Заключение:

Системы электроснабжения чаще всего являются многоуровневыми, и на разных уровнях на них влияют внешние и внутренние факторы. Имитационное моделирование AnyLogic позволяет визуально упростить сложные системы и понять, как изменения на одном из уровней влияют на поведение системы в целом.

Похожие проекты

Другие истории успеха