Сегодня энергетика стоит на пороге кардинальных изменений. Внедрение современных IT-технологий (большие данные, интернет вещей) открывают перед нами новые возможности по оптимизации систем электроснабжения.
Цифровизация сети – это не дань моде, а требование сегодняшнего дня, обусловленное в том числе распространением в мире распределенной генерации, созданием микросетей, развитием накопителей электроэнергии и возобновляемых источников энергии, которые потребитель уже может устанавливать у себя и даже становиться производителем электроэнергии. Энергетический комплекс должен быть к этому готов к происходящим изменениям, необходимо повысить свою эффективность и надежность существующих элементов системы, объектов генерации, передачи, потребления и отвечать всем будущим требованиям потребителя.
Все направления проектной образовательной программы «Большие вызовы»
Участники были определены по результатам проведения Всероссийского конкурса научно-технологических проектов 2018-2019 года.
Начальник отделения ядерной энергетики АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского» (ГК «Росатом»), кандидат технических наук
Ведущий научный сотрудник, ученый секретарь диссертационного совета АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского» (ГК «Росатом»), профессор НИЯУ МИФИ, методист направления «Современная энергетика» проектной программы конкурса «Большие вызовы», доктор технических наук
Директор по глобальному развитию АО «ТВЭЛ»
Руководитель научно-технологического направления группы научно-технологического развития АО «Наука и инновации»
Инженер кафедры «Теоретическая механика» Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого
Руководитель Центра программ ранней профессионализации корпоративного университета РусГидро
Ведущий специалист центра развития АО «Наука и инновации»
Менеджер проектов отдела по работе с молодежью АНО «Корпоративная Академия Росатома»
Заведующий мастерской «Схемотехника и электроника», Образовательный фонд «Талант и успех»
Администратор проектов отдела по работе с молодежью ГК «РОСАТОМ»
Начальник отделения ядерной энергетики АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского» (ГК «Росатом»), кандидат технических наук
Эксперт ЗАО «КРОК Инкорпорейтед»
Главный специалист управления международной деятельностью АО «Наука и инновации», кандидат технических наук
Доцент Уральского федерального университета имени первого Президента Б.Н.Ельцина
1. Система безопасности для атомной станции 21 века.
2. Автоматизация режима работы каскада ГЭС.
3. Прогноз пористости породы на основе интеллектуального анализа шлифов керна.
4. Система ориентации фотоэлектрических модулей «Предиктор-Корректор».
5. Интеллектуальный накопитель электроэнергии малой мощности.
Описание проектов
1. Система безопасности для атомной станции 21 века
Руководитель проекта: Верещагина Т.Н.
Аннотация: в настоящее время атомные электростанции с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР) являются основой современной атомной энергетики. Кроме того, они являются основным российским экспортным гражданским высокотехнологическим продуктом.
В то же время, конкуренция на международном рынке сооружения АЭС усиливается за счет появления новых игроков. Для сохранения своей конкурентоспособности российские реакторные установки должны соответствовать современным мировым требованиям по безопасности, сохраняя при этом приемлемую стоимость. Эти требования можно применить к реакторам разной мощности: большим, средним и малым.
Накопленный в Российской Федерации опыт разработки, проектирования, сооружения и эксплуатации водо-водяных реакторов поколения III+ позволяет приступить к разработке атомной станции 21 века – с активной зоной, оснащенной толерантным топливом, предусматривающей использование технологий крупно модульного сооружения, а также использующей технологии пассивной безопасности для охлаждения реактора в случае гипотетической аварии. Данные системы должны обеспечить отвод остаточных энерговыделений от активной зоны в течение максимального длительного времени за счет использования базовых законов природы, таких как гравитация и процессы естественной циркуляции.
Задача проекта состоит в том, чтобы проанализировать конструкции и схемные решения пассивных систем безопасности, применяемые в современных проектах АЭС у нас в стране и за рубежом, изучить основы физических процессов, лежащие в основе работы этих систем, выяснить существующие технологические и природные ограничения, препятствующие длительному охлаждению реактора и предложить свою оригинальную концепцию систем безопасности для АЭС 21 века (на примере энергоблока малой/средней мощности).
Разработка проекта: ГК «РОСАТОМ», АО ГНЦ ФЭИ.
2. Автоматизация режима работы каскада ГЭС
Руководитель проекта: Глушкова Т.С.
Аннотация: гидроэлектростанции строятся и эксплуатируются самостоятельно, либо в составе каскада ГЭС. Каскад ГЭС – совокупность станций, расположенных последовательно на определенном участке водотока и связанных между собой общим водохозяйственным режимом.
Планирование и организация режима работы каскада гидроэлектростанций – сложный многозадачный процесс. Для задания оптимального режима работы нескольких ГЭС, входящих в состав каскада, необходимо оценить требования всех участников рабочей группы по планированию режима работы каждой ГЭС, взаимное влияние режимов работы станций в каскаде, а также внешние факторы, влияющие на формирование режима. В итоге имеется бесконечное количество возможных действий по регулированию режима, решения по которым принимаются человеком.
В настоящее время режим работы каскада ГЭС оценивается вручную после составления режима работы каждой ГЭС исходя из анализа всех ограничений. Соответственно, оценка всех возможных вариантов режима, а также выбор оптимального выполняется человеком. Многолетний анализ принятых решений режимов работы каскада показывает, что не всегда удается принять верное решение, что связано со сложностью обработки человеком большого количества данных в короткий промежуток времени.
Разработка проекта: Филиал ПАО «РусГидро» – «КорУнГ».
3. Прогноз пористости породы на основе интеллектуального анализа шлифов керна
Руководитель проекта: Большанина М.А.
Аннотация: керн является одним из немногих способов прямого изучения свойств породы коллектора, содержащей нефть или газ.
Керновый материал представляет собой части горной породы, непосредственно извлеченной на поверхность из скважины при бурении. Шлиф – тонкий (около 0.003 мм) срез горной породы. Фильтрационно-емкостные свойства и структура горной породы изучаются в дальнейшем на керне на специальных экспериментальных установках. Методы компьютерного зрения и интеллектуальные моделирования позволяют анализировать и предсказывать некоторые свойства кернового материала. В данном проекте изображения шлифов представлены в двух вариантах: в обычном свете и в поляризованном свете. Набор данных состоит из изображений шлифов и .csv файлов с подсчитанным для них количеством зерен (% от площади изображения). В файле каждому названию шлифа соответствует количество зерен – оно одинаково для одного и того же шлифа в обычном и поляризованном свете. Необходимо построить алгоритм прогноза площади порового пространства, незанятого минералами зерен, и количества зерен по изображению шлифа.
Разработка проекта: НОЦ «Газпромнефть-Политех», ООО «Газпромнефть НТЦ», ФГАОУ ВО «СПбПУ».
4. Система ориентации фотоэлектрических модулей «Предиктор-Корректор»
Руководитель проекта: Падалко А.В.
Аннотация: в рамках программы БВ 2018 была обоснована и спроектирована модель системы ориентирования солнечных панелей на основе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) «Предиктор - Корректор». За время смены была создана конструкция и минимальный набор автоматики для демонстрации концепции ориентирования модели в автономном режиме.
Участникам смены предстоит решить следующие задачи: Система Предиктор, Система аналитики и управления «роем» солнечных модулей, доработка локальной автоматики системы Корректор, интеграция системы Предиктор-Корректор с автономным жилым комплексом.
Разработка проекта: ЗАО «КРОК Инкорпорейтед».
5. Интеллектуальный накопитель электроэнергии малой мощности
Руководитель проекта: Чусовитин П.В.
Аннотация: в современной электроэнергетике все большее внимание уделяется системам накопления энергии. Причиной тому служит увеличение доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Количество электроэнергии, генерируемой этими источниками, является случайной величиной и не может быть запланировано ни на следующий год, ни на завтра. Это существенно усложняет управление энергосистемой. Ввиду того, что электроэнергию, как продукт, нельзя хранить на складах в масштабах сопоставимых с масштабом самой отрасли (в отличие от других продуктов), управление энергосистемой всегда строилось на детальном планировании режимов на разных горизонтах. ВИЭ усложняют эту задачу и даже делают ее решение невозможным при их высокой доле.
Достаточно эффективным решением проблемы случайности генерируемой от ВИЭ электроэнергии является применение накопителей. Однако с учетом современного уровня технологий эти решения по-прежнему очень дороги для энергосистемы. Тем не менее технологии накопления следует развивать и применять там, где это уже имеет экономическую целесообразность. Например, электроснабжение удаленных территорий с помощью ВИЭ уже сейчас демонстрирует экономическую целесообразность по сравнению с традиционными решениями (дизель-генераторы). Однако решения с ВИЭ в таких условиях в принципе не применимы без накопителей. Однако рынок таких решений не слишком велик. При этом сама подготовка решений требует больших капитальных затрат. Существует другая ниша, где накопители энергии могут быть экономически оправданы уже сейчас. При этом, есть возможность создать конечный, готовый к употреблению, продукт, у которого будет широкий рынок сбыта. Сам продукт будет иметь невысокую стоимость, но будет легко масштабирован.
Разработка проекта: Уральский федеральный университет (УрФУ) имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
