+
Универсальная имитационная модель деградации аккумуляторных батарей с оптимизацией параметров по генетическому алгоритму
стр.481-498
Добрего К. B., Козначеев И. А.
Моделирование аккумуляторных батарей необходимо для управления режимом их работы и диагностики состояния. Важное значение имеет моделирование жизненного цикла – деградации базовых параметров в течение длительного срока эксплуатации. Это обусловлено тем, что стоимость буферизации электроэнергии аккумуляторными батареями связана с их ресурсом циклирования, который можно увеличить, оптимизировав режим работы накопителя в энергетической системе. Для существующих моделей деградации аккумуляторов характерны специфичность, ограниченность работы по стандартизированным циклам зарядки-разрядки, математическая громоздкость. В статье предложен универсальный подход, лишенный вышеуказанных недостатков. Используется концепция непрерывного износа батареи в течение срока эксплуатации. Представлена простая эмпирическая модель, не рассматривающая детально характеристики состояния аккумуляторных батарей на протяжении отдельного цикла зарядки-разрядки, не включающая вольтаические переменные. Модель рассматривает интенсивность текущего износа аккумуляторной батареи как функцию состояния заряда батареи, температуры, силы тока внешней цепи и тока саморазряда, полного заряда, протекшего через батарею с начала ее эксплуатации. При этом величина износа (деградации) определяется интегралом функции интенсивности текущего износа по времени эксплуатации батареи. Для оптимизации параметров модели используется метод случайного поиска в сочетании с генетическим алгоритмом отбора. Построена соответствующая модель деградации параметров для свинцово-кислотной аккумуляторной батареи Delta GEL-12-55, где использованы данные о деградации емкости, приведенные в техническом описании от производителя. Показаны работоспособность алгоритма оптимизации параметров и адекватность полученной модели. Разработанная модель может использоваться для технико-экономических расчетов систем генератор – накопитель – потребитель, гибридных систем накопления электроэнергии, компактного представления больших объемов экспериментальных данных о деградации конкретных аккумуляторов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Особенности моделирования режимов работы линий наружного освещения
стр.499-510
Обоснована необходимость моделирования режимов работы линий наружного освещения напряжением 0,23/0,4 кВ. Выбор оптимальной конфигурации осветительной линии при обеспечении нормируемых значений освещенности и яркости на рабочей поверхности рекомендуется осуществлять, сравнивая несколько вариантов с разными расположениями опор, типами кривых сил света, количеством и мощностью светильников. Результаты светотехнического расчета являются основой для моделирования электрических режимов работы линий наружного освещения, позволяющего определить режимные параметры (напряжение узлов, активную и реактивную мощность, ток, падение напряжения, потери активной и реактивной мощности на отдельных участках). Полученные данные можно использовать для выбора площади сечения жил проводников и прогноза электропотребления наружного освещения с учетом особенностей регулирования светового потока (диммирования). Как правило, линии наружного освещения подключены к одному пункту питания. Предложено применение линий наружного освещения с двусторонним питанием для магистральных улиц и кольцевых дорог относительно большой протяженности, что позволит не только повысить надежность электроснабжения осветительных установок, но и использовать проводники с меньшей площадью сечения жил. Электрическая нагрузка источников света принимается на основе статических характеристик. Моделирование электрических режимов сети наружного освещения осуществляется с учетом высших гармоник тока и напряжения. Рациональный режим работы линии наружного освещения определяется величиной отклонения напряжения от номинального значения, показателями несинусоидальности и несимметрии напряжения в пункте питания. Дополнительные возможности моделирования режимов работы осветительных линий заключаются в поиске повреждений (выявлении коротких замыканий, определении наличия неисправных светильников).
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Повышение эффективности действующих тепловых электрических станций в современных условиях
стр.511-523
Янчук В. B., Романюк В. Н.
В современных условиях вопрос энергосбережения приобретает все большую остроту и перманентную актуальность. Данная ситуация обусловлена резким скачком цен на первичные энергоресурсы и необходимостью снижения удельного веса природного газа в приходной части энергобаланса Беларуси. Согласно имеющимся статистическим данным, с вводом в эксплуатацию Белорусской АЭС удельный вес природного газа в приходной части энергобаланса снизится с 97 до 59 %. В хозяйственном комплексе доля этого первичного энергоресурса прогнозируется на уровне 70 %. Наиболее рационально и с наименьшими инвестициями задача энергосбережения решается лишь за счет повышения эффективности использования природного газа, тем более что в связи с вводом Белорусской АЭС остро стоит вопрос сохранения возможности применения централизованных теплофикационных мощностей. Необходимо повысить термодинамическую эффективность циклов паротурбинных установок, как теплофикационных, так и конденсационных, составляющих основу генерации энергосистемы Беларуси, для восстановления энергетических характеристик энергосистемы, несколько снизившихся с вводом в строй АЭС. В пределе следует снизить удельный вес природного газа в приходной части энергобаланса до значений, не превышающих 50 %, в соответствии с требованиями энергетической безопасности. В статье рассмотрены примеры утилизации низкотемпературных вторичных энергетических потоков, имеющих место на тепловых электрических станциях: теплоты процессов охлаждения генератора, систем смазки, конденсации отработанного пара турбины и более глубокого охлаждения уходящих дымовых газов. На основе указанного анализа определяются перспективные направления соответствующих исследований применительно к энергосистеме Беларуси.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Анализ эффективности технологий извлечения диоксида углерода из продуктов сгорания
стр.524-538
СЕДНИН В. А., Игнатович Р. С.
Основная цель статьи – сравнение и анализ существующих технологий извлечения диоксида углерода из продуктов сгорания мини-ТЭЦ, работающих на местных видах топлива. Представлен краткий обзор основных технических особенностей реализации технологий извлечения углекислоты из газовых смесей. Показаны особенности и ограничения применения каждого из методов. На базе программных пакетов Aspen Hysys и Aspen Adsorption выполнено математическое моделирование технологических процессов адсорбции, физической и химической абсорбции. При моделировании абсорбционных процессов рассматривался состав продуктов сгорания, характерный для реальных условий работы энергоисточника на древесной щепе, а при моделировании адсорбционного процесса состав продуктов сгорания имитировался бинарной смесью из диоксида углерода и азота с мольным содержанием 11 и 89 % соответственно. Полученные результаты численного исследования показали, что наибольшая степень извлечения диоксида углерода из продуктов сгорания составляет 97 % и достигается в оптимальном режиме реализации технологии химической абсорбции. При этом же методе наблюдается наибольшая степень чистоты полученного диоксида углерода: 86 % с учетом паров воды и 99 % сухого. Наименее эффективной технологией извлечения углекислоты оказался метод физической абсорбции, при котором степень чистоты полученного сухого диоксида углерода составила 79 %. Следовательно, для получения диоксида углерода с незначительным содержанием примесей необходимо применять метод химической абсорбции. Технология физической абсорбции в неподвижном слое может использоваться для снижения выбросов энергоисточника или в случаях, когда степень чистоты углекислоты не имеет значения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Синтез инвариантных систем автоматического регулирования с внутренней моделью
стр.539-550
КУЛАКОВ Г. Т., Кулаков А. Т., Воюш Н. В.
Статья посвящена модернизации типовых каскадных систем автоматического регулирования со стабилизирующим и корректирующим ПИ-регуляторами. Такие системы автоматического регулирования кроме основного сигнала (регулируемой величины) используют дополнительный опережающий сигнал, который реагирует на возмущение быстрее, чем основной. Опережающий сигнал достаточно эффективно компенсирует возникающие в системе внутренние возмущения за счет настройки стабилизирующего регулятора. Примером может служить система регулирования температуры перегретого пара котельных агрегатов тепловых электрических станций. Задача определения параметров настройки таких двухконтурных систем довольно сложна. При относительно малой инерционности внутреннего контура быстродействие стабилизирующего регулятора достаточно высоко, и переходные процессы в нем не оказывают влияния на качество регулирования во внешнем контуре с корректирующим регулятором. Это позволяет рассчитывать оптимальные параметры настройки последнего только по динамическим характеристикам инерционного участка обычными методами, разрабатываемыми для одноконтурных систем. Главный недостаток таких систем автоматического регулирования состоит в том, что они не позволяют при близких инерционностях контуров существенно улучшить качество отработки основных воздействий при скачке задания, внутреннего и внешнего возмущения. Для устранения этого недостатка предложена инвариантная каскадная система автоматического регулирования с внутренней моделью, учитывающей при выборе структуры и настройке корректирующего регулятора динамику как внутреннего, так и внешнего контура с инерционным участком объекта. При этом внутренняя модель используется для полной компенсации главной обратной связи системы при отработке сигнала задания, а также выделения эквивалентного внешнего возмущения, для компенсации которого применяется дифференциатор инвариантности. Инвариантная каскадная система автоматического регулирования позволяет существенно повысить быстродействие и точность по сравнению с типовой.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Особенности поведения плоской осесимметричной капли магнитной жидкости в немагнитном растворителе в однородном магнитном поле
стр.551-561
БАШТОВОЙ В. Г., Рекс А. Г., Загадская А. А.
Работа посвящена экспериментальному исследованию процесса растворения магнитной жидкости в немагнитном растворителе под действием однородного магнитного поля. Экспериментально установлено, что в объеме магнитной жидкости, окруженном смешивающейся с ней жидкостью-растворителем, под действием однородного магнитного поля возникает механическое движение, приводящее к деформации этого объема. Первоначально осесимметричный объем жидкости принимает эллипсоидальную форму и удлиняется вдоль направления магнитного поля. Основной причиной этого движения являются перепады давления в магнитной жидкости, вызванные скачками и неравномерностями магнитного поля на границе раздела магнитных и немагнитных сред. Одновременно с механическим движением происходит диффузионное растворение магнитной жидкости, которое также сопровождается движением диффузионного фронта на границе раздела жидкостей. Возникающие при этом градиенты концентрации магнитных частиц вызывают градиенты намагниченности жидкости и, как следствие, градиенты напряженности магнитного поля. В совокупности это приводит к возникновению объемной магнитной силы в магнитной жидкости и связанных с ней градиентах давления. Установлены основные закономерности этого процесса: зависимость изменения геометрических характеристик объема и скорости его деформации от времени. Показано, что на начальном этапе процесса скорость механического движения границ объема магнитной жидкости значительно превышает скорость движения диффузионного фронта. Так, начальная скорость механического удлинения капли в условиях эксперимента составляет 0,25 мм/мин, а скорость распространения диффузионного фронта 0,08 мм/мин. Со временем эти процессы замедляются и прекращаются, когда объем магнитной жидкости полностью растворяется. При этом механическое удлинение капли прекращается первым и в рассматриваемом случае занимает порядка десятка минут.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Интеграция высокотемпературного топливного элемента с системой улавливания СО2 в энергетический цикл тепловой электрической станции
стр.562-571
Филимонова А. А., Чичиров А. А., Чичирова Н. Д., Камалиева Р. Ф.
Топливный элемент на расплавленных карбонатах позволяет улавливать, сепарировать и концентрировать углекислый газ во время перехода его через расплав карбонатов от катодной стороны к анодной, одновременно генерируя электричество и теплоту. В статье представлены технология и технологическая схема системы улавливания СО2 из дымовых газов тепловой электрической станции в высокотемпературном топливном элементе на расплавленных карбонатах с последующей конверсией и утилизацией газообразных горючих продуктов в энергетическом цикле тепловой электрической станции. Топливный элемент работает на природном газе с внутренним риформингом. После топливного элемента выходящий с анода газ направляется в блок конверсии, где в реакции с углеродом при высоких температурах образуются горючие газы, пригодные для повторного сжигания в турбине. Для энергетических установок, системы улавливания и конверсии углекислого газа проводились термодинамические, технико-экономические расчеты. Коэффициент полезного действия высокотемпературного топливного элемента 42 %. В базовом сценарии чистая энергоэффективность станции 61 % при степени улавливания CO2 80–85 %. Возврат топливных газов после конверсии СО2 с учетом их теплотворной способности позволяет дополнительно увеличить электрическую мощность тепловой электрической станции до 20 %. При удельной стоимости топливного элемента 1300 евро/кВт и цене на природный газ 0,04 евро/кВт полная стоимость электроэнергии установки составляет 0,074 евро/кВт. Результаты показывают, что предложенная система привлекательна для производства электроэнергии на природном газе с улавливанием углекислого газа.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПЕРЕЧЕНЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ «ЭНЕРГЕТИКА» в 2022 г. I.Тематический указатель
стр.572-574
Загружаем данные из библиотечной системы...
+
ПЕРЕЧЕНЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ «ЭНЕРГЕТИКА» в 2022 г. II. Именной указатель
стр.575-576
Загружаем данные из библиотечной системы...
