Создание имитационной модели, алгоритмов управления и программного обеспечения АСУ интеллектуальной энергосистемы MicroGrid

Создание имитационной модели, алгоритмов управления и программного обеспечения АСУ интеллектуальной энергосистемы MicroGrid

В период 2021-2022 г. ООО ИТЦ «ДонЭнергоМаш» выполняет проект «Создание имитационной модели, алгоритмов управления и программного обеспечения АСУ интеллектуальной энергосистемы MicroGrid». Работа осуществляются в рамках договора гранта с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (согласно результатов конкурса «Развитие — НТИ -2020»).

Аннотация проекта

В результате выполнения проекта будет создан программный комплекс полностью на базе российского программного обеспечения, реализующий функции АСУ локальной интеллектуальной энергосистемы комплекса зданий и сооружений, включающей собственные источники электрической и тепловой энергии и способной обеспечить бесперебойное энергоснабжение потребителей независимо от центральных системы.
Указанное программное обеспечение будет использовано в создаваемом имитационном стенде АСУ ИЭС, состоящем из двух компьютеров и видеостены.
Имитационный стенд может быть применен любыми предприятиями первоначально в процессе создания ИЭС для оценки эффективности технических решений, а в последствии как программно-технический комплекс действующей АСУ ИЭС MicroGrid.
Имитационный стенд будет использоваться его разработчиком для отработки алгоритмов и совершенствования программного обеспечения АСУ ИЭС MicroGrid.

Научная новизна

Научная новизна в проекте заключается в разработке математических моделей и алгоритмов оптимизации режимов работы создаваемых локальных интеллектуальных энергетических систем, с применением как централизованного электроснабжения, так и распределенной генерации в качестве собственных источников энергоснабжения. Научно-технический уровень проекта соответствует современному мировому уровню развития локальных интеллектуальных энергетических систем.

Для создания АСУ ИЭС и имитационного стенда АСУ ИЭС планируется разработка математических и программных моделей объектов и потребителей электрической энергии, разработка алгоритмов оптимизации генерации и потребления электроэнергии как в нормальном, так и в изолированном от энергоснабжающих (аварийном) режимах работы ИЭС. Модели объектов и потребителей энергии кампуса вуза должны строиться с учетом расходных характеристик генерирующего оборудования, вероятностного характера зависимостей от влияющих факторов, анализа и обработки статистических данных. Полученные модели будут использованы при оптимизации генерации и потребления энергии. По состоянию на 2021 г. для настройки имитационного стенда в качестве объектов (для определения параметров математических моделей) разработчиками предполагалось использование комплексов зданий  ИНТЦ «Долина Дона» или здание ЦНТИ Ростовского филиала РЭА.

Пример разработки ИЭС кампуса вуза

В рамках проекта будет создан  продукт — программный комплекс АСУ ИЭС.

Имитационный стенд, создаваемый также в рамках проекта, может быть применен любыми предприятиями первоначально в процессе создания ИЭС для оценки эффективности технических решений, а впоследствии как программно-технический комплекс действующей АСУ ИЭС. Имитационный стенд может быть использован техническими вузами, осуществляющими обучение студентов и аспирантов, а также другими организациями, осуществляющими переподготовку кадров энергоснабжающих и эксплуатирующих организаций.

Имитационный стенд в последующем будет применен ООО ИТЦ «ДонЭнергоМаш» для отработки алгоритмов и совершенствования программного комплекса АСУ ИЭС MicroGrid.

Для реализации проекта собран коллектив исполнителей в составе ученых и специалистов ООО ИТЦ «ДонЭнергоМаш» и АО «НТЦ ФСК ЕЭС», участники которого плодотворно работают над совместными проектами с 2015 года. Объединение научно-технических заделов и потенциала участников консорциума в области математического моделирования, программно-аппаратных комплексов управления объектами энергетики, интеллектуальных энергетических систем позволит успешно решить задачи проекта.

Пример здания для реализации проекта — Ростовский ЦНТИ филиала РЭА

Проект направлен на решение задач:

  • разработка математических и программных моделей объектов и потребителей электрической и тепловой энергии, входящих в состав ИЭС MicroGrid;
  • разработка алгоритмов оптимизации генерации, накопления и потребления электрической и тепловой энергии как в нормальном, так и в изолированном от энергоснабжающих организаций(аварийных) режимах;
  • развитие отечественных комплексных систем и сервисов интеллектуальной энергетики.

Разрабатываемый программный комплекс будет служить инструментом для отработки алгоритмов управления, прототипом для создания АСУ ИЭС MicroGrid: комплексов промышленных зданий, кампусов вузов, экотехнопарков и других потребителей энергоресурсов, имеющих сложную систему энергоснабжения, а также позволит оптимально управлять режимами распределительной сети.

Влияние НИОКР на преодоление существующих технологических барьеров в рамках дорожной карты «Энержинет» Национальной технологической инициативы:

  • автоматическое восстановление электроснабжения потребителей после аварий;
  • управление режимами работы электрической сети, включая распределенную генерацию и ВИЭ, на основе прогнозов генерации и потребления электроэнергии;
  • автоматическая реконфигурация электрической сети для снижения потерь электроэнергии и поддержания требуемых уровней напряжения.

Будет реализовано оптимальное управление мощностью, генерируемой источниками распределенной генерации, для покрытия прогнозируемого электропотребления с учетом прогнозов генерации солнечных и ветроэнергетических установок.

Будет реализована поддержка работы с информационной моделью сети (в том числе в соответствии с требованиями стандарта CIMIEC61970/IEC61968).

По состоянию на начало 2022 года:

  • результаты интеллектуальной деятельности защищены двумя (программы OptCharge и ASULIES) свидетельствами на программу ЭВМ;
  • результаты работ в рамках проектах представлены широкой профессиональной общественности  на XXXVIII онлайн-форуме «Умные технологии Москвы – энергоэффективного города», который состоялся 19–22 октября 2021 года, в секции «Смарт ЖКХ – Умный дом, Умный квартал, Умный город»;
  • проявлен интерес к программному комплексу со стороны Администрации г. Анапа, которая бы хотела видеть его как одно из технических решений в составе локальной системы энергоснабжения туристического кластера «Новая Анапа».
  • ведутся работы по созданию аппаратной части ПАК — демонстрационного имитационного стенда.