Наука и технологии России

Вход Регистрация

Дорогое энергосбережение

В 2011 году Нижегородский государственный технический университет (НГТУ) им. Р. Е. Алексеева получил по конкурсу поддержку федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007– 2013 годы» на значительную сумму – 170 миллионов рублей. Деньги предназначены для кафедры электроэнергетики и электроснабжения, где создают трансформаторно-тиристорные регуляторы напряжения и мощности. Подробности конкурса и проекта корреспондент STRF.ru выяснил у заведующего кафедрой, профессора Алексея Лоскутова.

Справка STRF.ru:
На большие расстояния электрическая энергия передаётся с помощью высоковольтных линий электропередачи. Потребителям же – и в быту, и на производстве – нужна электроэнергия существенно более низкого напряжения. Переход от высокого напряжения к низкому осуществляется на понизительных трансформаторных подстанциях. Коэффициент понижения напряжения определяется отношением числа витков в первичной (высокое напряжение) и вторичной (низкое напряжение) обмотках трансформатора.
В последние годы число подключённых к подстанциям потребителей растёт, что приводит к росту нестабильности напряжения в сети. Причиной колебаний напряжения может стать также и подключение к энергосети электрогенераторов малой мощности (до 250 кВт), связанных с альтернативными источниками энергии.
Скомпенсировать понижение или повышение напряжения в сети можно за счёт подключения вторичной обмотки с иным числом витков. Для переключения между обмотками – в ситуации, когда по ним протекает ток большой интенсивности – весьма эффективным оказывается использование полупроводниковых устройств. Функцию электронных ключей выполняют тиристоры – приборы, содержащие три последовательно соединённых p – n перехода и представляющие таким образом структуры из четырёх (p – n – p – n) слоёв. Тиристор имеет два устойчивых состояния: низкой проводимости (цепь разомкнута) и высокой (цепь замкнута). Управлять переходом между этими состояниями можно, подавая соответствующий сигнал на электроды, подсоединённые к внутренним n и p слоям. Как раз на разработку трансформаторов, в которых используются такие полупроводниковые устройства, государство и выделило деньги НГТУ им. Р. Е. Алексеева. Учитывая, что в отечественных энергосетях насчитывается без малого 500 тысяч понизительных трансформаторных подстанций, их модернизация даст хороший экономический эффект
Алексей_Лоскутов
Алексей Лоскутов: «Уже на первом этапе конкурса федеральной целевой программы эксперты выделили наш проект, в том числе и за прозрачное представление всех сторонних исполнителей»

Алексей Борисович, интрига с победителями конкурса сохранялась вплоть до момента объявления его результатов, аналогично конкурсу мегагрантов?

– Конкурс, в котором победил наш проект, состоял из нескольких этапов. На первом эксперты оценивали актуальность проблемы и уровень нашей готовности эту проблему решить. Так, по нашей заявке экспертные заключения были предоставлены, в частности, Лабораторией Касперского и Всероссийским энергетическим институтом. И только те заявки, которые эксперты посчитали приемлемыми, пропускались во второй этап. В результате такого отбора во второй этап конкурса прошла только наша заявка. Поэтому правильнее было бы говорить, что наш проект получил финансирование не в ходе конкурентной борьбы, а в итоге глубокого экспертного анализа. У нас, кстати, недавно был доклад в Бахрейне на совещании по энергоинформационным сетям, и его участники восприняли наше сообщение с нескрываемым интересом.

Разработать такой проект без предварительных научных исследований невозможно. Из каких источников финансировалась до сих пор работа вашей кафедры?

– Источником финансирования были средства, предоставленные нам Министерством образования и науки РФ в рамках двух контрактов. В соответствии с ними, наша кафедра проводила исследования по тематике распределённой энергетики. В более широком контексте же моя сфера интересов и сфера интересов кафедры – это интеллектуальные энергетические системы – smart grids по-английски.

Первыми такие системы стали изучать американцы и в рамках этой деятельности разработали и построили распределённые энергетические сети, которые допускают подключение к ним любого источника энергии: солнечной батареи, топливного элемента, ветряного источника. Следует отметить, что стимулом для разработки интеллектуальных энергетических сетей стали произошедшие в США крупные аварии в электроэнергетике. Американцам стало очевидно, что дальнейшее развитие энергосетей должно быть связано с отказом от диспетчеризации и переходом к широкому использованию систем, самостоятельно принимающих решение. Именно в таком формате развиваются, к примеру, телекоммуникационные системы. На мой взгляд, то же самое должно произойти и в энергетике, поскольку в очень многих ситуациях диспетчер не способен принять компетентные решения.

Наш проект ориентирован на разработку и создание понижающего силового трансформатора 10/0,4 кВ с автоматической регулировкой напряжения без отключения от энергосети.

Успешное выполнение проекта будет важным вкладом в строительство российского варианта smart grids – отечественной интеллектуальной электрической сети.

Справка STRF.ru:
Лоскутов Алексей Борисович, заведующий кафедрой электроэнергетики НГТУ, доктор технических наук, профессор. Тема докторской диссертации – «Повышение эффективности использования электрической энергии в системах электроснабжения металлургических предприятий». Лауреат премии правительства РФ 2002 года в области науки и техники за разработку и внедрение комплекса научных и технических мероприятий по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов

Одна из основных целей вашего проекта – повышение качества электрической энергии. Что имеется в виду, кроме стабильности напряжения в сети?

– Речь идёт не только о стабильности напряжения в энергосети. Реализация нашего проекта позволит сделать саму топологию сети более надёжной. Действительно, напряжение регулируется сегодня при помощи трансформаторов с электромеханическим переключением между обмотками. При этом в некоторых случаях на переключение должно затрачиваться время, не превышающее секунды. Излишне говорить, что в подобной ситуации износ контактов будет очень быстрым. В нашем же проекте предполагается применять твердотельные переключатели, использующие свойства полупроводникового перехода. Их надёжность существенно выше, чем у переключателей электромеханического типа. Но полупроводниковым переходом нужно управлять, и в целом система управления получается достаточно сложной. За неё в нашем проекте отвечает соисполнитель – информационная компания «Теком».

В проекте много сторонних участников?

– Сейчас, на первом этапе проекта, в его реализации задействовано две группы соисполнителей. Одна группа – это наши сотрудники. Вторая – те проектировщики, которые уже сейчас начали работать. Их всего около 10 человек, и они работают не по субконтрактам, это в зоне нашей ответственности.

Привлечение проектировщиков уже на первом этапе проекта легко объяснить. Учёные, как правило, недостаточно хорошо знают ГОСТы, правила установки электроэнергетических устройств. Поэтому только профессиональный проектировщик может «привязать» установку к конкретной энергосети, не нарушая при этом законодательных актов и строительных норм.

Должен сказать, что столь масштабные проекты выполнять силами работников вуза вообще не представляется возможным. Уже потому, что в проекте запланирована ОКР, в ходе которой будут изготовлены опытные образцы.

Означает ли это, что НИР будет выполняться учёными из НГТУ, а ОКР – специалистами из сторонних организаций?

– Не совсем так. Мы, к примеру, делаем всю проектную и технологическую документацию. Добавлю ещё, что проект такого масштаба невозможен без партнёра-производителя. В нашем проекте таким партнёром определён завод Уралтяжмаш; именно там в конечном итоге будет изготовлено разрабатываемое нами уникальное устройство. Кстати, уже на первом этапе конкурса федеральной целевой программы эксперты выделили наш проект, в том числе и за прозрачное представление всех сторонних исполнителей.

Интеллектуальная собственность на исследования, проводимые вашим коллективом, как я понял, защищена патентом, выданным на «трансформаторно-тиристорный регулятор напряжения и мощности…».

– Совершенно верно. И я – до выхода в свет нашего нового патента – направление в печать публикаций по тематике проекта приостановил…

Предположим, что прошло 800 дней – срок выполнения вашего проекта, и вам удалось сделать всё, что вы запланировали. Что дальше?

– Задача проекта – доказать работоспособность созданного нами устройства. На следующем этапе экспериментальный образец должен пройти стадию внедрения. И уже потом мы собираемся организовать опытное производство нашего устройства.

Этим уже будете не вы заниматься?

– Не мы, но наше участие не исключается. Судя по всему, этим сможет заняться завод Уралтяжмаш.

А как вы заинтересуете вашей установкой энергетиков?

– Мы сейчас получим результат, который будет плохо поддаваться экономическим подсчётам. Устройство, которое на порядок дороже существующих, не сможет – если говорить о сроках его окупаемости – быть конкурентным. Бизнес вроде бы заинтересован, но внедрение подобных энергосберегающих технологий требует от бизнесмена средств, соизмеримых со стоимостью тех технологий, которые используются на данный момент. И конкретный бизнесмен задаётся естественным вопросом: ну, поменяю я технологии, а когда у меня всё это окупится? Во всех странах пришли к выводу о необходимости преференций в отношении инновационных проектов такого рода … У нас же 261-ФЗ по этому поводу молчит. В результате бизнес ориентируется только на такие проекты, которые окупятся максимум через 3,5 года. А в нашем случае речь идёт о 10 годах. Главное преимущество нашего проекта – окно новых возможностей, которые он открывает.

РЕЙТИНГ

3.00
голосов: 3

Галереи

Высоковольтный зал ВЭИ

Миллионы вольт и небольшая выставка достижений. 7 декабря 2009 года

20 фото

Обсуждение