4 февраля 2022 года ученые-энергетики подвели итоги работы Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН. На заседании ученого совета руководители проектов программы фундаментальных научных исследований РФ представили целый спектр перспективных результатов. Особо хочется отметить важнейшие результаты научных исследований и разработок, которые не только являются хорошим заделом для фундаментальных основ в области технических наук - энергетики, но имеющие большое практическое значение.

Так, разработана методология и программное обеспечение для оценки балансовой надежности и определения оптимальных резервов генерирующей мощности при планировании развития электроэнергетической системы любого масштаба. С использованием разработки впервые с высокой степенью детализации проведены исследования и определены величины необходимого нормативного резерва генерирующих мощностей в Единой энергетической системе (ЕЭС) России и изолированных энергосистемах страны. Нормативные резервы рассчитывались для более 100 зон надёжности, для более 150 контролируемых сечений ЕЭС России. Для каждой зоны определены коэффициенты резервирования генерирующей мощности, соответствующих вероятности бездефицитной работы энергосистемы на уровнях надежности 0,999; 0,996; 0,987. В масштабе России исследование обосновывает целый пакет нормативных документов, регламентирующих работу энергорынков и ЕЭС России. Документы позволят снизить издержки по содержанию избыточных резервных мощностей, за которые платит конечный потребитель. Работа получила высокую оценку от Министерства энергетики РФ. Разработанный научно обоснованный подход к принципам надежного энергоснабжения поможет снять часть барьеров, мешающих развиваться экономике РФ.

В рамках программы по цифровизации и развитию интеллектуальных электрических сетей («Smart Grid») разработаны передовая методология и программный комплекс, реализующий метод динамической оптимизации электрических режимов для определения наиболее эффективных управляющих воздействий. Динамическая оптимизация выполняется на данных телеметрии для точной модели энергосистемы через прогнозирование режимов работы с помощью искусственных глубоких нейронных сетей. Специально подобранная архитектура нейронных сетей с долгой краткосрочной памятью (LSTM) позволяет прогнозировать режимы в реальном времени, что необходимо для практических нужд оперативного диспетчерского управления.

В развитие теории управления электроэнергетическими системами впервые разработан и применен метод количественной оценки гибкости системы, в котором в качестве меры гибкости рассматривается величина, показывающая уровни и сочетания небалансов (неопределенностей), которые могут быть скомпенсированы без возникновения дефицита мощности или ввода аварийных резервов. Постоянно определяемая в режиме реального времени характеристика гибкости энергосистемы особенно важна для управления системами с большой долей стохастической генерации энергии от возобновляемых источников и активных потребителей.

Подход обеспечивает более гибкое и адаптивное управление режимами электрической сети с получением значительного экономического эффекта в виде снижения потерь энергии и увеличения пропускной способности электрических сетей. Данное программное обеспечение в составе ПВК «АНАРЭС» успешно внедрено в ряде крупных энергокомпаний Иркутской и Магаданской областей.

Среди технологических достижений с перспективой будущего коммерческого внедрения, в том числе на территории Иркутской области, представляет интерес уникальная разработка сибирских ученых по многоступенчатой газификации низкосортных топлив для устойчивого электроснабжения децентрализованных потребителей. Разработка лежит в рамках основных направлений стратегии научно-технического развития РФ и мировых трендов в части перехода к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике. Представлены новые технологические решения, а также получены новые теоретические знания в рамках развития теории гетерогенного твердого топлива с высоким содержанием кислорода в составе. С использованием моделей рассчитаны параметры многоступенчатого реактора, на основании которых был смонтирован пилотный прототип газогенератора мощностью 30 кВт по топливу. Газогенератор состоит из трех реакторов – реактор пиролиза, реактор дожигания пиролизного газа и смолы, реактор газификации, что позволяет получать бессмольный генераторный газ. Эксперименты, проведенные с использованием разработанного газогенератора и двигателем внутреннего сгорания, подтвердили высокую эффективность и стабильность состава генераторного газа. Область возможного использования - распределенная энергетика в сфере малой и средней генерации, особенно в условиях Сибири и Дальнего Востока. Технология находится в стадии готовности для изготовления пилотного образца газогенераторной установки. Ожидаемый эффект от внедрения технологии в схеме мини-ТЭЦ мощностью до 1 МВт повышает эффективность установки на 10-12 % при одновременном снижении экологической нагрузки.

Ученые института опубликовали в истекшем году более 400 статей, из которых 26 статей опубликованы в международных высокорейтинговых журналах первого квартиля (Q1), входящих в наукометрическую базу данных Web of Science. Выпущено две важных монографии – «Энергетическое сотрудничество России и Монголии: современное состояние, взгляд в будущее» и «Системные исследования в энергетике: энергетический переход». Сотрудниками института успешно защищено 3 диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук и зарегистрировано 21 свидетельство на программное обеспечение.

Несмотря на коронавирусные ограничения 2021 год выдался насыщенным. Институт выступил организатором 5 конференций:

1.      VIII International Workshop «Critical infrastructures in the Digital World» (IWCI–2020), 26 марта – 2 апреля 2021 г., г. Байкальск, Россия

2.      II Всероссийская молодежная конференция с международным участием "Системные исследования в энергетике”, 25 - 28 мая 2021 г., Иркутск, Россия

3.      XXVI Байкальская Всероссийская конференция "Информационные и математические технологии в науке и управлении", 29 июня – 8 июля 2021 г., Иркутск, Россия

4.      Международный научный семинар им. Ю.Н. Руденко "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики", 13-17 сентября 2021, г. Волжский, Волгоградская область, Россия

5.      IX Мелентьевские чтения, всероссийская конференция, 21-23 сентября 2021, Иркутск, Россия.

Проведены два открытых круглых стола и ряд других мероприятий. Сотрудники института получили ряд премий и наград. Так, премия Российской академии наук имени Г.М. Кржижановского была вручена научному руководителю института, члену-корреспонденту РАН Николаю Воропаю. Международной премии Сибирского отделения РАН им. ак. В.А. Коптюга был удостоен авторский коллектив ИСЭМ СО РАН. Одна из премий Правительства Иркутской области в сфере науки и техники за 2021 год также досталась коллективу института. Молодые ученые тоже становились победителями международного конкурса молодых ученых «Нефтегазовые проекты: взгляд в будущее», конкурсов стипендий губернатора Иркутской области и мэра г. Иркутска.