Цифровой двойник реализован на базе уникального всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем. Он был создан в ТПУ ранее и не имеет аналогов во всем мире. На нем исследователи уже проводили испытания надежности традиционных энергосистем целых регионов - например, Томской и Сахалинской областей.
- Теперь мы пошли дальше и создали цифровой двойник для системы с возобновляемыми источниками энергии, - рассказывают ученые.
Комплекс состоит из блоков - вычислительных аналого-цифровые модулей и плат для их физической связи между собой. Вычислительные модули воспроизводят схему энергосистемы, включающую более 340 трехфазных элементов. Впрочем, это не предельный объем.
Цифровой двойник позволяет смоделировать штатные и нештатные ситуации, в том числе аварийные. Благодаря разработке можно оценить устойчивость объекта любого масштаба - от системы электроснабжения отдельного предприятия до энергосистемы всей страны.
- Мы уже провели ряд исследований на комплексе, - отмечают в ТПУ. - В настоящее время мы активно работаем над разработкой методов эффективного управления такими энергосистемами. Уже есть определенные результаты.
Цифровой двойник позволяет разрабатывать и исследовать стратегию управления системами, включающими элементы альтернативной энергетики - ветряные генераторы, солнечные панели, а также водородные накопители энергии.
Следующим этапом проекта станет моделирование водородных накопителей и их исследование в составе энергосистем.
Михаил Андреев, руководитель лаборатории "Моделирование электроэнергетических систем" ТПУ:
- Традиционные энергетические системы достаточно хорошо изучены. Используемые в них методы и средства управления и защиты проверены многолетним опытом. Вся сложность заключается в том, чтобы обеспечить с их помощью устойчивость работы крупных энергообъединений. Но с внедрением возобновляемых источником энергии ситуация меняется. Во-первых, потому что ветер и солнечная энергия нестабильны, а соответственно, нестабильна и выработка энергии. Для решения этой проблемы, в частности, применяются накопители энергии: они запасают энергию в случае переизбытка и выдают, когда ее не хватает в энергосистеме. Во-вторых, интеграция солнечных и ветряных электростанций снижает инерцию в энергосистеме - процессы, главным образом аварийные, протекают быстрее. Поэтому известные методы и средства управления и защиты теряют свою эффективность.
Тем не менее переход на "зеленую" энергетику представляется неизбежным. А значит, нужны инструменты для изучения процессов в современных и перспективных энергосистемах и обкатки новых технических решений. Наш комплекс позволяет решать эти задачи.