СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СУДОВЫХ ЕДИНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ВЕНТИЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И СТАТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В статье рассмотрены традиционно используемые в качестве основных источников электроэнергии на морских судах генераторные агрегаты на базе электрических машин, работающие с постоянной частотой вращения: дизель-генераторы, газотурбогенераторы, паротурбогенераторы. Отмечается, что в последние десять лет возросла потребность разработки и создания новых высокоэкономичных источников электроэнергии, которые можно использовать на судах в составе единых электроэнергетических систем. К таким источникам можно отнести статические источники электроэнергии нового поколения: аккумуляторные батареи на новой элементной базе, суперконденсаторы, топливные элементы, солнечные батареи. Подчеркивается, что в связи с внедрением новых типов источников электроэнергии нужен переход на новые принципы построения судовых единых электроэнергетических систем. Для этого необходимо разработать типовые схемотехнические решения с учетом особенностей физических процессов в статических источниках и требований по согласованию параметров электроэнергии с судовой сетью. Возникает необходимость формулирования и введения в судовые нормативно-технические документы соответствующих терминов и определений. Проанализированы структурные и функциональные схемы различных типов судовых источников электроэнергии: традиционных генераторных агрегатов, вентильных генераторных агрегатов, вентильных статических источников. Рассмотрены их принципы действия, особенности физических процессов, преимущества и недостатки. Показаны типовые схемотехнические решения построения единых электроэнергетических систем на базе вентильных статических источников электроэнергии и вентильных генераторных агрегатов. Вентильные статические источники могут применяться в единых электроэнергетических системах с распределением на переменном и постоянном токе как в качестве основного, так и в качестве резервного источника электроэнергии. Сделан вывод о том, что наибольший технико-эксплуатационный эффект от применения вентильных статических источников может быть достигнут в единых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе. Предложены новые термины и определения для включения их в судовые нормативно-технические документы.

вентильный генератор, вентильный генераторный агрегат, вентильный статический источник электроэнергии, аккумуляторная батарея, заряд, суперконденсатор, солнечная батарея, топливный элемент, судовая электроэнергетическая система, система электродвижения

1. Устинова З. С. Перспективы создания гражданских судов с атомными энергетическими установками / З. С. Устинова, С. А. Устинов // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2020. - № 2 (392). - С. 89-96. DOI: 10.24937/2542-2324-2020-2-392-89-96.

2. Фатыхов Р. Р. Перспективы применения литий-ионных аккумуляторов в качестве резервных источников питания на электрических станциях / Р. Р. Фатыхов, С. М. Хантимеров, Н. М. Сулейманов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2017. - № 4 (36). - С. 45-53.

3. Деньщиков К. К. Суперконденсаторы в современной энергетике / К. К. Деньщиков, А. З. Жук, А. Ф. Герасимов, М. В. Голиков // Известия российской академии наук. Энергетика. - 2011. - № 5. - С. 125-131.

4. Chen Y. Model-based techno-economic evaluation of fuel cell vehicles considering technology uncertainties / Y. Chen, M. Melaina // Transportation Research Part D: Transport and Environment. - 2019. - Vol. 74. - Pp. 234-244. DOI: 10.1016/j.trd.2019.08.002.

5. Meskani A. Modeling and simulation of an intelligent hybrid energy source based on solar energy and battery / A. Meskani, A. Haddi // Energy Procedia. - 2019. - Vol. 162. - Pp. 97-106. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.04.011.

6. Григорьев А. В. Перспективы применения статических источников электроэнергии на судах с системами электродвижения / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин, С. М. Малышев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 1. - С. 202- 213. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-1-202-213.

7. Романовский В. В. Перспективы развития систем электродвижения / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10 - № 3. - С. 586-596. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-586-596.

8. Хватов О. С. Судовая пропульсивная гибридная установка / О. С. Хватов, И. А. Тарпанов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2013. - № 35. - С. 337-340.

9. Capasso C. Design of a Hybrid Propulsion Architecture for Midsize Boats / C. Capasso, E. Notti, O. Veneri // Energy Procedia. - 2019. - Vol. 158. - Pp. 2954-2959. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.958.

10. Geertsma R. D. Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments / R. D. Geertsma, R. R. Negenborn, K. Visser, J. J. Hopman // Applied Energy. - 2017. - Vol. 194. - Pp. 30-54. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.060.

11. Кузнецов С. Е. Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматизации / С. Е. Кузнецов. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2015. - 584 с.