Методи мінімізації впливу нелінійних споживачів на стабільність електромережі під час керування водневими установками

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБойченко, Сергій Валерійович
dc.contributor.authorГаврись, Дмитро Станіславович
dc.date.accessioned2025-12-09T13:33:13Z
dc.date.available2025-12-09T13:33:13Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми: у сучасних умовах енергетичного переходу на відновлювані джерела енергії водень відіграє ключову роль як екологічно чистий енергоресурс. Водночас, впровадження водневих установок супроводжується зростанням долі нелінійних електроспоживачів. Застосування потужних регуляторів у таких системах призводить до генерації гармонічних спотворень, що негативно впливають на якість електроенергії, надійність і стабільність електромереж. Це зумовлює необхідність розробки і впровадження методів мінімізації цього впливу, що й визначає актуальність теми дослідження. Мета: систематизація та розробка ефективних методів зниження гармонічних спотворень, що виникають унаслідок використання нелінійного навантаження у водневих установках, а також дослідження впливу різних схем фільтрації на показники якості електроенергії у відповідних електроенергетичних системах.У третьому розділі здійснено комплексний інженерний розрахунок параметрів системи генерації та зберігання водню: визначено добову потребу у водні, розраховано необхідну потужність електролізера, відповідну потужність сонячної електростанції, компресорну потужність та об’єм балонної ємності для транспортування при заданих тисках. Методи дослідження: застосовано аналітичний метод для оцінювання спектру гармонік, метод математичного моделювання в середовищі Schneider Electric Motor Management Design для аналізу режимів роботи систем електроживлення, метод експерименту у формі моделювання режимів виникнення гармонічних спотворень у системах без фільтрації, з дроселем та з пасивним фільтром, що дало змогу дослідити вплив різних схем фільтрації. Також використано експертний аналіз нормативних документів у сфері якості електроенергії та порівняльний метод для визначення ефективності компенсації гармонік за допомогою різних технічних рішень Об’єктом дослідження є електроенергетична система з інтегрованими водневими установками, що містять нелінійні електроспоживачі. Предметом дослідження виступають методи зменшення гармонічних спотворень, що виникають у результаті роботи частотних перетворювачів у системах водневого виробництва та компресії. Наукова новизна одержаних результатів: запропоновано узагальнену методику моделювання систем електроживлення водневих установок з урахуванням впливу нелінійних навантажень. Проведено порівняльний аналіз ефективності сучасних технологій фільтрації гармонік. Отримані залежності та закономірності щодо розподілу гармонік і ефективності їх придушення можуть бути використані на етапах проєктування та оптимізації електропостачання водневих об'єктів. Практичне значення одержаних результатів: результати дослідження можуть бути використані при модернізації або проєктуванні систем електроживлення водневих установок з метою підвищення енергоефективності, забезпечення стабільної роботи обладнання, зниження негативного впливу на мережу та дотримання вимог міжнародних стандартів якості електроенергії. Запропоновані підходи можуть бути адаптовані до інших енергоємних технологічних процесів із наявністю нелінійних навантажень.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic: In the current conditions of energy transition to renewable energy sources, hydrogen plays a key role as an environmentally friendly energy resource. At the same time, the introduction of hydrogen plants is accompanied by an increase in the share of non-linear electricity consumers. The use of powerful regulators in such systems leads to the generation of harmonic distortions, which negatively affect the quality of electricity, reliability and stability of power grids. This necessitates the development and implementation of methods to minimise this impact, which determines the relevance of the research topic. Objective: to systematize and develop effective methods for reducing harmonic distortion arising from the use of nonlinear loads in hydrogen plants, as well as to study the impact of various filtration schemes on the quality of electricity in the respective power systems.In the third section, a comprehensive engineering calculation of the parameters of the hydrogen generation and storage system was carried out: the daily demand for hydrogen was determined, the required power of the electrolyser, the corresponding power of the solar power plant, the compressor, and the Research methods: an analytical method was used to evaluate the harmonic spectrum, a mathematical modelling method in the Schneider Electric Motor Management Design environment to analyse the operating modes of power supply systems, an experimental method in the form of modelling the modes of harmonic distortion in systems without filtering, with a choke and with a passive filter, which made it possible to study the impact of different filtering schemes. An expert analysis of regulatory documents in the field of electricity quality and a comparative method were also used to determine the effectiveness of harmonic compensation using different technical solutions. The object of study is an electric power system with integrated hydrogen plants containing nonlinear power consumers. The subject of the study is the methods of reducing harmonic distortions arising from the operation of frequency converters in hydrogen production and compression systems. Scientific novelty of the results: a generalised methodology for modelling power supply systems for hydrogen plants with consideration of the influence of nonlinear loads is proposed. A comparative analysis of the effectiveness of modern harmonic filtering technologies was carried out. The obtained dependencies and regularities in the distribution of harmonics and the effectiveness of their suppression can be used at the design and optimisation stages of the power supply of hydrogen facilities. Practical significance of the results: the results of the study can be used in the modernisation or design of power supply systems for hydrogen plants to improve energy efficiency, ensure stable operation of equipment, reduce the negative impact on the grid, and comply with international power quality standards. The proposed approaches can be adapted to other energy-intensive technological processes with nonlinear loads.
dc.format.extent78 с.
dc.identifier.citationГаврись, Д. С. Методи мінімізації впливу нелінійних споживачів на стабільність електромережі під час керування водневими установками : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Гаврись Дмитро Станіславович. – Київ, 2025. – 78 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/77610
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectводнева енергетика
dc.subjectнелінійні споживачі
dc.subjectгармонічні спотворення
dc.subjectфільтрація гармонік
dc.subjectперетворювачі частоти
dc.subjectмоделювання
dc.subjectкомпресор
dc.subjectелектроліз
dc.subjecthydrogen energy
dc.subjectnonlinear consumers
dc.subjectharmonic distortion
dc.subjectharmonic filtering
dc.subjectafe
dc.subjectfrequency converters
dc.subjectmodelling
dc.subjectcompressor
dc.subjectelectrolysis
dc.subject.udc620.93:662.769.2](045)
dc.titleМетоди мінімізації впливу нелінійних споживачів на стабільність електромережі під час керування водневими установками
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
HavrysDS_GN-31mn_magistr.pdf
Розмір:
6.12 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЕП)
Магістерські роботи