Сибирский федеральный университет

Тип публикации: доклад, тезисы доклада, статья из сборника материалов конференций

Конференция: Электроэнергетика глазами молодежи – 2023; Красноярск; Красноярск

Год издания: 2023

Ключевые слова: electrolysis plant, wind power plant, proton exchange membrane, электролизная установка, ветроэнергетическая установка, протонообменная мембрана

Аннотация: Состояние вопроса:в настоящее время все большую популярность стало набирать направление развития водорода. В качестве источников водорода выступает природный газ, различные сорта углей и конечно же вода. Различные исследования со всего мира все большее внимание уделяют применению в энергосистемах источников водорода. Самым экологичным способом производства водорода является использование воды, который реализован на электролизе воды. К особенности зеленого водорода можно отнести использование в качестве энергии возобновляемые ресурсы такие как фотогальванические и ветровые источники, которые имеют стохастический характер выработки. Известно, что эффективности функционирования электролизера зависит от специфики используемой системы управления. В настоящее время большинство исследований посвящены управлению AC-DC преобразователей со стороны ветрогенераторов, которые реализованы на основе анализа угла положения роторов генераторов ветроэнергетических установок с принципом алгоритма фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Однако, применение ФАПЧ ограничивается возможностью принципа починенного управления тока и напряжения. В данной статье рассмотрено построение усовершенствованного векторного управления AC-DC преобразователя со стороны генератора. Данный подход позволяет увеличить срок службы протонообменной мембраны и повысить экономичность предлагаемых решений. Материалы и методы:использовалось ПО MatLabSimulink и метод Дормана-Принца для расчетов переходных процессов (ode 45). Результаты:были проанализированы математические модели традиционного алгоритма на основе ФАПЧ и проведены исследования, позволяющие сделать вывод, об отсутствии изменении величины напряжения при изменении коэффициентов усиления. Представлена динамическая модель электролизера с протонобменной мембранной (ПМ) с векторным управлением, где сформированы результаты исследований, в которых благодаря подчиненному управлению удалось получить изменения напряжения. Следует обратить внимание, в исследовании рассматриваются условия, при котором динамика электропотребления и производительности водорода не меняется, что позволяет судить об очевидном экономическом преимуществе предложенного подхода. Выводы:усовершенствование алгоритма ФАПЧ с использованием управления векторами тока и напряжения позволяет повысить регулировочную способность ПМ. Усовершенствованный алгоритм ФАПЧ, основанный на управлении вектором тока и напряжения, в случае векторного устройства управления привел к изменению значения напряжения в линии постоянного тока при изменении коэффициента усиления ПИД-контроллера при сохранении объема производства водорода, что позволяет продлить срок службы электролизеров ПМ для офшорных ветрогенераторов. Background: Currently, the direction of hydrogen development has become increasingly popular. Natural gas, various grades of coal and, of course, water act as sources of hydrogen. Various studies are paying more and more attention to use of hydrogen fuel in the energy systems of their countries. The most ecological method of hydrogen production is green hydrogen, which is implemented on the electrolysis of water. The features of green hydrogen include the use of renewable sources as an energy source, such as photovoltaic and wind sources, which have a stochastic nature of generation. It is known that the operation mode of the electrolyzer depends on the specifics of the control system used. Currently, most studies are devoted to control, which is implemented on the analysis of the position of the rotors of generators of wind power plants AC-DC converter from the side of the wind generator using PLL algorithms. However, the use of PLL is limited. Materials and methods: MatLab Simulink software and the Dorman-Prinz method for transient calculations were used (ode 45). Results: Mathematical models of the traditional PLL-based algorithm were analyzed and studies were conducted to conclude that the voltage value does not change when the gain coefficients change. A dynamic model of the PM electrolyzer with vector control is presented, where the results of research are formed, which, thanks to the subordinate control, it was possible to obtain voltage changes. It should be noted that the study considers conditions under which the dynamics of electricity consumption and hydrogen productivity do not change, which allows us to judge the obvious economic advantage of the proposed approach.. Conclusions: The improvement of the PLL algorithm using the control of current and voltage vectors makes it possible to increase the adjustment capacity of the PM. An improved PLL algorithm based on current and voltage vector control, in the case of a vector control device, led to a change in the voltage value in the DC line when the gain of the PID controller was changed while maintaining the volume of hydrogen production, which allows extending the service life of PM electrolyzers for offshore wind generators.

Журнал: Электроэнергетика глазами молодежи – 2023

Выпуск журнала: 2

Номера страниц: 111-114

Издатель: Сибирский федеральный университет

• Бондаренко А.С. (Сибирский федеральный университет)
• Лихошапко И.В. (Сибирский федеральный университет)
• Татаринова А.Э. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)