17 декабря 2021, 20:00

Российские ученые предложили систему энергообеспечения глухих деревень и марсианских колоний

  • Искусственный интеллект
  • Энергетика
  • Математическое моделирование

Российские ученые с зарубежными коллегами предложили систему, которая поможет обеспечить надежное и недорогое электроснабжение удаленных от цивилизации поселений. Авторы предлагают объединить в сеть личные источники энергии жителей поселков, а управлять распределением электричества будет автоматизированная система. Такой подход поможет снизить нагрузку на генераторы вдвое, а себестоимость киловатта-час — почти впятеро. Пока что авторы планируют апробировать свою разработку в трех поселках Бурятии, но не исключают, что в перспективе она будет полезна для создания колоний на Марсе и Луне. Статья опубликована в журнале Renewable Energy. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).

Российские ученые предложили систему энергообеспечения глухих деревень и марсианских колоний
Источник: BIRCHPUNK

Жизнь в отдаленных от крупных городов местах, например в тундре, довольно трудна в том, что касается ресурсов. Так, для получения электричества жители глухих поселков используют собственные источники — солнечные батареи, дизельные генераторы и прочее, потому что тянуть линии электропередач может быть весьма проблематично и неоправданно дорого. Если прибор выйдет из строя, человеку придется ждать, когда его удастся починить. Вместе с тем, если получится произвести больше энергии, чем можно израсходовать, она просто пропадает, даже если сосед сидит без электричества. 

«В этой ситуации хорошим решением будет объединиться в энергетическое сообщество, все участники которого вкладываются в общий электрический "котел", а затем между ними в равных долях происходит перераспределение. Так можно снизить себестоимость производимой энергии, не заставлять оборудование работать вхолостую и обезопасить жителей от того, что они останутся без света. Но здесь важна грамотная, интеллектульная система управления, которую мы и предложили в нашей новой работе», — рассказывает участник проекта Никита Томин, старший научный сотрудник ИСЭМ СО РАН.

Такие сообщества организовывали и прежде, но сейчас ученые из Института систем энергетики имени Л. А. Мелентьева вместе с зарубежными коллегами предлагают обновленный подход к созданию и управлению этих больших энергообъектов с учетом экономики, экологии и социальных особенностей конкретных поселений. Идея заключается в том, чтобы объединить жителей, например, маленького поселка в единую микросеть, а уже несколько деревень-микросетей — в сообщество. Такими комплексами будет управлять интеллектуальная система на основе собственного программного обеспечения авторов идеи, а помогут ей локальные подсистемы, отвечающие за каждый поселок. В основе лежит концепция оператора сообщества микросетей, который способен автоматически перераспределять доходы и расходы между участниками сообщества с помощью двухуровневой оптимизации и машинного обучения. Благодаря алгоритму Монте Карло по поиску в дереве такие локальные автоматики будут не только учиться оптимально управлять своей микросетью, но через справедливый рынок, создаваемый оператором сообщества на основе принципа эффективности по Парето, выгодно для всех «общаться» между собой. Так можно оптимизировать обмен электроэнергией и услугами энергетической гибкости. В случае внедрения предложенный подход позволяет развернуть просчитанную сетевую и аппаратную инфраструктуру (генерирующее оборудование, цифровые контроллеры, рабочие станции, локальную сеть и прочее), которая будет управляться разработанным ПО, реализующим функции интеллектуальной автоматик.

Как предполагают исследователи, так удастся создать «справедливый» рынок электроэнергии, условия которого выгодны всем его членам. Расчеты показывают, что можно почти вдвое снизить максимальную мощность личных источников электричества, а значит, и расходы на их обслуживание. В сравнении с подключением поселка к внешней сети через ЛЭП, удастся понизить нормированную стоимость электроэнергии с 58 до 12 рублей за киловатт-час.

«Мы рассмотрели возможность внедрения сообщества микросетей в бурятских поселках Курбулик, Монохово и Катунь. Благодаря нововведению стоимость электроэнергии многократно снизится, а электроснабжение поселков улучшится. На самом деле, наша концепция окажется полезной и в далеком будущем, например, при колонизации других планет, хотя источники энергии будут уже совсем другие, и систему нужно будет перестроить под них», — подводит итог Томин Никита.

 

Источник:  Пресс-служба РНФ

Публикации из новости

Design and optimal energy management of community microgrids with flexible renewable energy sources
Tomin N., Shakirov V., Kozlov A., Sidorov D., Kurbatsky V., Rehtanz C., Lora E.E.
Q1 Renewable Energy 2022 цитирований: 6