Варианты структуры автономной электроэнергетической системы с батареей водородных топливных элементов

Обоснование. В последние годы резко возрос интерес к проблеме сокращения выброса продуктов сжигания углеводородного топлива в атмосферу и использованию альтернативных и возобновляемых источников энергии. Данная проблема является актуальной как для стационарной, так и для транспортной энергетики. Одним из путей снижения вредного воздействия на окружающую среду первичных источников энергии в автономных транспортных энергоустановках является их гибридизация, т.е. использование наряду с традиционными источниками энергии (турбогенераторами и дизель-генераторами) водородных источников электроэнергии (батарей топливных элементов).

Цель. Обоснование оптимального варианта структуры автономной электроэнергетической системы с комбинированной энергоустановкой на основе водородных источников электроэнергии.

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использован сравнительный анализ параметров и характеристик элементов энергосистемы, а также метод моделирования процессов в исследуемой энергосистеме с использованием пакета MATLAB Simulink. Рассматриваются два варианта структуры автономной электроэнергетической системы – с общей шиной переменного и постоянного тока. Анализ параметров и характеристик этих вариантов выполнен для трех типовых режимов работы: включения статической нагрузки, прямого пуска асинхронного двигателя с нагрузкой на валу и перевода потребителей с питания от дизель-генератора на питание от батареи водородных топливных элементов.

Результаты. Во всех рассматриваемых режимах батарея ВТЭ характеризуется быстрым откликом на изменение нагрузки и стабильным КПД. Характер переходных процессов апериодический или малоколебательный, быстро затухающий. По количеству полупроводниковых преобразователей, фильтрующих устройств и их суммарной мощности более предпочтительной является структура автономной энергосистемы с общей шиной переменного тока.