Гибридная солнечно-ядерная система Китая достигла надежности более 98% в тестах ⚡

Исследователи из компании Guangdong Power Grid представили новый гибридный микроэнергетический комплекс, который позволяет сократить операционные расходы примерно на 18,7%, а интенсивность выбросов углерода — почти на 37,1%.

В симуляции, охватывающей один год работы, система объединяла солнечную и ядерную энергетику, обеспечивая надежность подачи критической нагрузки более 98% во всех тестируемых сценариях неопределенности.

«Координированная работа гибридных фотогальванических (PV) систем и микроядерных реакторов (SMR) открывает перспективный путь к устойчивому и низкоуглеродному энергоснабжению современных электросетей», — отметили исследователи.

Симуляция микроэнергосети

Модель использовала 100 МВт микроэнергосеть, обслуживающую среднюю промышленную нагрузку 85 МВт с пиковыми колебаниями до 25% и среднюю бытовую нагрузку 15 МВт, с пиковым коэффициентом 1,6.

Генерация включала 40 МВт солнечных панелей и SMR с минимальной стабильной мощностью 10 МВт, способный изменять мощность на 5 МВт/час.

Для балансировки энергии использовались:

• Литий-ионная батарея на 20 МВт·ч с эффективностью заряда/разряда 92%

• Водородное хранилище до 15 тонн
  
  

Солнечная генерация моделировалась через нормальное распределение с средним 80% номинальной освещенности и стандартным отклонением 12%, чтобы учесть сезонные и суточные колебания.

Интеллектуальная система управления

Ключевой элемент — метод управления разнообразными источниками энергии.
Применялась система планирования, объединяющая многоцелевая распределительно-робастная оптимизация (DRO) с механизмом обучения с подкреплением (RL) в реальном времени.

Energy Management System (EMS) выступает «мозгом» системы:

• DRO создаёт базовые стратегии, устойчивые к неопределенности прогнозов погоды

• RL корректирует сигналы управления в реальном времени, адаптируясь к изменениям среды
  
  

«Математическая модель учитывает координацию переменной солнечной генерации, медленно настраиваемой ядерной мощности и динамических операций батарейного и водородного хранения», — подчеркивают авторы исследования.

Двойной уровень хранения

Система использует интегрированный подход, сочетая краткосрочное батарейное хранение и долгосрочное водородное. Электролизеры производят водород в периоды избыточной генерации, создавая «двухуровневую» стратегию хранения.

«Сочетание батарей и водородного хранилища позволяет управлять как ежедневными, так и сезонными дисбалансами энергии», — объясняют исследователи.

Оптимизационная модель построена на Python с Pyomo, а решения смешанной целочисленной задачи получались с помощью Gurobi 10.0.

Итог исследования: система предоставляет масштабируемую и устойчивую платформу управления гибридными микроэнергосетями, что важно для развития низкоуглеродных сообществ и интеграции возобновляемых источников энергии.