Simetria este esențială pentru sincronizarea rețelei de energie Teoria graficelor contribuie la o putere stabilă
Teoria graficelor contribuie la alimentarea cu energie stabilă în cadrul sistemelor electrice mari și complexe
O echipă comună de cercetare de la Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) și North Carolina State University a clarificat principiile fundamentale pentru realizarea sincronizării grupurilor de generatoare de energie [1] în rețelele de alimentare, care este esențială pentru o alimentare stabilă de energie electrică. Pe baza acestui principiu, echipa a dezvoltat o metodă pentru construirea unui model agregat al unei rețele de alimentare care poate analiza și controla în mod eficient comportamentul grupurilor de generator (inclusiv unghiurile de fază ale rotorului și tensiunile punctului de conexiune) cu conexiune complexă la o rețea de alimentare.
Se știe că fenomenul de sincronizare a grupurilor de generatoare, cum ar fi la mai multe centrale termice, este strâns legat de furnizarea stabilă de energie electrică. Mai exact, dacă un generator nu se sincronizează, acel generator și generatoarele sale înconjurătoare nu vor putea funcționa stabil și, în cele mai grave cazuri, pot apărea accidente grave, cum ar fi întreruperile de curent.
În plus, problemele energetice cauzate de încălzirea globală și epuizarea combustibililor fosili au devenit mai grave la scară globală. Prin urmare, din punctul de vedere al reducerii dioxidului de carbon și a utilizării sistematice a energiei, s-au pus așteptări mari în ceea ce privește energia regenerabilă, tipificată prin generarea fotovoltaică (PV). Atunci când sunt introduse echipamente de producție PV pe scară largă și echipamente de stocare a energiei, pe lângă generarea de energie, cum ar fi energia termică, hidraulică și energia nucleară care sunt utilizate în mod obișnuit în prezent, este necesar să se ia în considerare încărcarea și descărcarea de energie prin ieșirea generată de PV și acumulatori pentru a menține echilibrul între cerere și ofertă. Cu toate acestea, cantitatea de energie din generarea PV variază, deoarece există incertitudine legată de modificările vremii și de modificările volumului radiației solare în funcție de fusul orar. Acest lucru face mai dificilă menținerea sincronizării grupurilor de generatoare. Nevoia de a analiza sincronizarea este mai mare ca niciodată.
Cu analiza convențională, o abordare majoră se bazează pe simularea numerică. Nu există studii care să clarifice teoretic principiile de bază pentru sincronizarea corectă a grupurilor de generatoare în funcție de structura rețelei de transmisie a puterii. Există o nevoie urgentă de a construi un cadru de aprovizionare și cerere de energie care să utilizeze eficient echipamente de stocare a energiei pentru a permite incertitudinea producției fotovoltaice și a previziunilor cererii.
Prezentare generală a realizării cercetării
Profesorul asistent Takayuki Ishizaki, profesorul Jun-ichi Imura de la Tokyo Tech și profesorul asociat Aranya Chakrabortty de la Centrul de sistem NSF ERC FREEDM de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord au lucrat la mai multe studii, inclusiv modelarea rețelei de energie, analiza stabilității și controlul stabilizării din perspectiva teoria graficelor [2]. Ei au clarificat că simetria rețelei în teoria graficelor este principiul fundamental pentru realizarea sincronizării grupurilor de generatoare la centralele termice integrate cu rețele electrice (conectate la o rețea).