Системи нагромадження електричної енергії
Спеціальність: Системи енергетики сталого розвитку
Код дисципліни: 6.141.09.O.033
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Електромехатроніка та комп'ютеризовані електромеханічні системи
Лектор: к.т.н., доцент Кузнєцов Олексій Олександрович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компете-нтностей:
загальні компетентності:
- Здатність до абстрактного мислення, аналізу і синтезу.
- Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
- Здатність працювати в команді.
- Здатність працювати автономно.
фахові компетентності:
- Здатність вирішувати практичні задачі із залученням методів математики, фізики та електротехніки.
- Здатність виконувати професійні обов’язки із дотриманням вимог правил техніки безпеки, охорони праці, виробничої санітарії та охорони навколишнього середовища.
- Усвідомлення необхідності підвищення ефективності електроенергетичного, елект-ротехнічного та електромеханічного устаткування.
- Здатність оперативно вживати ефективні заходи в умовах надзвичайних (аварійних) ситуацій в електроенергетичних та електромеханічних системах.
фахові компетентності професійного спрямування:
- уміння застосовувати практичні навички щодо створення нових та експлуатації дію-чих установок генерування електричної енергії з відновлюваних джерел вітру, сонця, водяного потоку, морських хвиль;
- здатність використовувати знання та уміння для побудови математичних моделей елементів і систем альтернативної енергетики в середовищі MATLAB з метою прове-дення теоретичних досліджень;
- знання та розуміння особливостей побудови, а також уміння розрахунку параметрів одиничних та гібридних систем енергетичного живлення повних і гібридних елект-ромобілів та міського електротранспорту;
- здатність застосовувати знання та уміння для побудови математичних моделей еле-ментів та систем електричного транспорту в середовищі MATLAB з метою прове-дення теоретичних досліджень;
Результати навчання: Ум2 Здійснювати аналіз процесів в електроенергетичному, електротехнічному та електромеханічному обладнанні, відповідних комплексах і системах.
Ум3 Обирати і застосовувати придатні методи для аналізу і синтезу електромеханічних та електроенергетичних систем із заданими показниками.
Ум12 Розв’язувати складні спеціалізовані задачі з проектування і технічного обслуговування електромеханічних систем, електроустаткування електричних станцій, підстанцій, систем та мереж.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Електричні машини та обладнання електроенергетичних систем сталого розвитку
2. Хімічні засади перетворення та зберігання енергії
3. Теоретичні основи електротехніки
4. Основи теплотехніки
5. Промислова електроніка і перетворювальна техніка електроенергетичних систем сталого розвитку
Короткий зміст навчальної програми: В дисципліні описано методологічні основи сучасних систем накопичення електроенергії, розкрито питання їх принципів побудови, функціонування та застосування. Розкрито основні засади, на яких базується робота систем накопичення електроенергії та їх застосування у мікромережах з відновлюваними джерелами енергії, бортових системах накопичення енергії для рухомого складу.
Опис: 1. Основні відомості про системи нагромадження енергії. Технології систем нагромадження енергії
Вступ. Потреба у нагромадженні енергії. Енергія. Форми нагромадження енергії. Технології систем нагромадження енергії (СНЕ). Властивості і характеристики СНЕ
2. Системи нагромадження механічної енергії
Системи нагромадження механічної енергії на основі речовин у газоподібному стані. Системи нагромадження механічної енергії на основі речовин у рідкому стані. Системи нагромадження механічної енергії на основі речовин у твердому стані
3. Електрохімічні системи нагромадження енергії
Основні поняття і визначення. Узагальнений принцип роботи акумулятора. Типи акумуляторів. Проточні батареї. Паливні елементи
4. Системи безпосереднього нагромадження електричної енергії
Надпровідні магнітні нагромаджувачі енергії. Нагромадження енергії електростатичного поля. Нагромадження електричної енергії на основі суперконденсаторів
5. Напівпровідникові силові перетворювачі для систем нагромадження енергії
Вступні зауваження. Перетворення параметрів електричної енергії у засобах нагромадження енергії. Неізольовані та ізольовані DC-DC перетворювачі. Багатовходові перетворювачі. Пристрої перетворення часткової потужності. Двонапрямлені DC-DC перетворювачі. AC/DC перетворювачі
6. Технології менеджменту роботи систем нагромадження енергії
Вимоги до технологій менеджменту акумуляторних батарей. Дисбаланс заряду і балансування елементів. Інтерфейси силових перетворювачів для задач балансування. Особливості балансування напруги на суперконденсаторах
7. Гібридні системи нагромадження енергії
Загальні відомості про гібридні СНЕ. Поєднання окремих нагромаджувачів енергії у рамках гібридних СНЕ. Пасивні та активні топології гібридних СНЕ. Реконфігуровані та дискретні топології гібридних СНЕ
8. Застосування технологій нагромадження енергії в системах генерації електроенергії
Вступні зауваження. Використання СНЕ як частини мережі. Станції швидкого заряджання. Джерела безперебійного живлення
9. Бортові системи нагромадження енергії
для транспортних засобів
Вступні зауваження. Системи заряджання електричних ТЗ. Режими роботи СНЕ ТЗ і приклади їх застосування. Технологія Vehicle-to-Grid
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль здійснюється на лабораторних заняттях у формі фронтального усного опитування перед початком занять, призначений для діагностики засвоєння лекційного матеріалу та готовності студентів до лабораторних занять.
Підсумковий контроль знань проводиться у вигляді диференційованого заліку.
Критерії оцінювання результатів навчання: • письмові звіти з лабораторних робіт (60%)
• контрольна робота, письмово-усна форма (40%)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Rufer A. Energy Storage: Systems and Components. CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC, US, 2018. — 291 p.
2. Ter-Gazarian A.G. Energy Storage for Power Systems. The Institution of Engineering and Technology, 2nd Edition, 2011. — 276 p.
3. Sterner M., Stadler I., Eds. Handbook of Energy Storage. Demand, Technologies, Integra-tion. Springer-Verlag GmbH Germany, 2019. — 829 p.
Допоміжна
1. Milano F., Manjavacas A. Converter-Interfaced Energy Storage Systems: Context, Mod-elling and Dynamic Analysis. Cambridge University Press, 2019. — 396 p.
2. Robyns B. et al. Electrical Energy Storage in Transportation Systems. ISTE Ltd, UK and John Wiley & Sons, Inc. USA, 2016. — 345 p.
3. Komarnicki P., Lombardi P., Styczynski Z. Electric Energy Storage Systems: Flexibility Options for Smart Grids. Springer-Verlag GmbH Germany, 2017. — 220 p.
4. Zito R., Ardebili H. Energy Storage: A New Approach, 2nd Ed. Scrivener Publishing LLC, 2019. — 359 p.
5. Системи накопичення електричної енергії. Підручник / І.О. Сінчук, С.М. Бойко; під ред. О.М. Сінчука. – Кривий Ріг, 2020. – 219 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).