俄科學家使用綠色能源避免電網事故
2025年11月12日, 08:06 (更新: 2025年11月12日, 08:20)
© 照片 : 俄羅斯托木斯克理工大學
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俄羅斯托木斯克理工大學科學家研發出一種利用可再生能源安全管理電網的新型裝置。該大學新聞處向衛星通訊社透露，根據他們的研究數據，這項研發成果有望使電網可靠性提高近一倍。
利用太陽能、風能和地熱能等可再生能源發電，將其儲存在儲能系統中，就解決了發電不穩定的問題，從而確保穩定的電力供應。可再生能源和儲能系統產生的是直流電，而它們所連接的電網則使用交流電。
逆變器用於將發電設備連接到電網。大多數逆變器配備簡化的自動控制系統，這使得可再生能源無法參與調節運行參數，從而增加了發生緊急情況的風險。
托木斯克理工大學(Tomsk Polytechnic University) 電力系統建模實驗室科學家研發出一種新型三相逆變器，配備現代化的控制系統，能夠使可再生能源參與電網調節。通過模擬傳統同步電機的運行，實現寬範圍的電壓調節。
托木斯克理工大學電力與電氣工程系助教帕維爾·拉季科介紹稱：
“最基本的逆變器可以調節電壓振幅和頻率，從而調節功率和傳輸角，進而決定各種突發事件後運行參數波動的幅度和持續時間。如果能夠控制傳輸角，那麼供電質量控制也會得到改善。”
他表示，然而，只有將所有這些參數通過共同的關聯關係聯繫起來，才能對外部擾動做出正確且適當的響應。否則，隨意改變這些參數反而會造成更大的損失。
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這位科學家補充道：“我們開發的這套精密控制系統恰好能夠將各個參數關聯起來並進行控制，從而對電力系統的瞬態過程產生積極且可預測的影響。”
目前，電力逆變器有多種技術型號，其控制系統需根據逆變器安裝的具體電網配置進行定制。這項研究成果無論在技術執行方面，還是從控制系統來看都更具適應性，這意味著它無需針對特定條件進行過多優化。
據研發人員稱，新型逆變器可顯著簡化可再生能源發電設備的連接和運行，並實現混合電池系統並網。初步估算表明，該設備可將擾動期間運行參數的波動幅度降低近一半。
拉季科進一步指出：“俄羅斯電網的頻率為50赫茲。如果緊急情況導致頻率降至49赫茲，部分發電設備可能會停機。這將進一步降低頻率，導致更多發電機停機，從而引發連鎖故障。為避免這種情況，可將可再生能源納入電力控制流程，對緊急情況做出即時響應，參數波動可降低多達50%。”
他補充說，負荷的顯著增加也可被視為外部擾動：如果整個城市同時打開電水壺，負荷就會增加，從而影響所有電網參數。因此，調節不僅在相對罕見的事故發生時至關重要，在電力系統的正常運行中也同樣重要。
科學家補充道，這樣一來，與可再生能源不影響電網的情況（俄羅斯幾乎所有太陽能和風能發電廠的情況都是如此）相比，電網的可靠性將提高一倍。
托木斯克理工大學電力與電氣工程系副教授魯斯蘭·烏法指出：
“原型設備已經準備就緒，試驗樣機的設計文件也在編制當中。實體經濟領域的企業已對該項目表示出興趣，與他們的進一步合作有望顯著改善俄羅斯燃料動力綜合體，並降低發電成本。我們的研究成果以及整個項目旨在實現《俄羅斯聯邦2050年前能源戰略》中提出的目標，並克服其中指出的挑戰。”
科學家期望他們的研究成果可有助確保不同發電和用電設施的可靠、無縫集成，並為打造獨特設備——HVDC（高壓直流輸電系統）和FACTS（柔性交流輸電系統）——新一代高壓輸電線路奠定基礎。
托木斯克理工大學認為，在遠東或北極等地的孤立電力系統中運用這些設備將尤為有效，因為這些地區的發電量和用電量都要低很多，而容量相對較小的儲能系統與正在開發的轉換器相結合，將對供電質量產生重大影響。
該研究在俄羅斯 “青年與兒童” 國家項目科學和高等教育部“優先-2030” 聯邦計劃框架內開展。
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