Szukaj

Projekty aplikacyjne 4.1.4

Projekty aplikacyjne 4.1.4

Opracowanie inteligentnego i bezobsługowego systemu stabilizacji pracy dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych w oparciu o modułowe instalacje elektrolitycznej konwersji energii elektrycznej na wodór z perspektywą użytkowego wykorzystania wodoru.

Streszczenie projektu: projekt ma na celu opracowanie rozwiązania systemowego stabilizującego pracę dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych, które jako część sieci dystrybucyjnej, będzie umożliwiało efektywne zarządzenie energią elektryczną zwiększając elastyczność sieci w zakresie możliwości przyłączeń nowych producentów energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, podnosząc bezpieczeństwo i niezawodność sieci, a także poprawiając parametry jakościowe dostarczanej energii elektrycznej. W ramach projektu opracowany zostanie inteligentny i bezobsługowy system stabilizacji pracy dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych w oparciu o modułowe instalacje wodorowego bufora energetycznego z perspektywą użytkowego wykorzystania wodoru. Efektem projektu będzie również innowacyjna metodyka badawcza obejmująca dobór i agregację danych wejściowych, kształtowanie relacji między elementami składowymi (układy interakcji przestrzennych). Zastosowane zostaną metody z obszaru sieci neuronowych, badań operacyjnych, ekonometrii przestrzennej, Network Analyst ArcGIS oraz zarządzania wodorowymi łańcuchami dostaw.

Projekt został podzielony na 5 etapów obejmujących badania przemysłowe i prace rozwojowe. Rozpocznie się on od realizacji prac na V poziomie TRL, co oznacza, że zweryfikowano komponenty technologii w środowisku zbliżonym do rzeczywistego. Projekt zakończy się na VIII poziomie TRL – zakończone zostaną badania demonstracja ostatecznej formy technologii, a technologia będzie mogła być stosowana w dedykowanych dla niej warunkach.

Cel projektu: Rezultatami projektu będą rekomendacje dotyczące optymalnych wartości parametrów instalacji stabilizujących pracę sieci elektroenergetycznych z wykorzystaniem zjawiska konwersji energii elektrycznej na wodór. Będą one rezultatem przeprowadzonej analizy czasu reakcji i krzywej narastania, która zostanie wykonana z wykorzystaniem centralnego systemu akwizycji danych pomiarowych oraz programów narzędziowych do obsługi jakości energii.

Planowane efekty: wybór optymalnej technologii magazynowania energii, przyczyni się do wyrównania wahań mocy, częstotliwości, asymetrii napięcia, harmonicznych napięcia (THD) i prądu, przerw w zasilaniu spowodowanych nieciągłością pracy urządzeń eksploatacyjnych.

Wartość projektu:  12 981 748.75 zł

Wkład UE: 6 451 396.75 zł

Data podpisania umowy o dofinansowanie: 28.01.2021 r.

Postęp rzeczowy projektu – stan na 30.06.2021 r.:

  1. Dokonano specyfikacji potrzeb na rzecz zarządzania różnymi obszarami wg czynników ekonomiczno-logistycznych, technicznych, prawnych i lokalizacyjnych w następujących fazach łańcucha dostaw: zaopatrzenia, produkcji (i magazynowania) oraz dystrybucji.
  2. Przeprowadzono analizę literatury światowej pod kątem stosowanych rozwiązań metodycznych wspomagających proces lokalizacji wodorowego bufora energetycznego. Efektem tych prac było ukierunkowanie dalszych badań na poszukiwanie rozwiązań bazujących na wielokryterialnych metodach wspomagania decyzji. Spośród wielu metod wybrano jedną (DEMATEL), która w największym stopniu spełnia wymagania związane z budową wielokryterialnego modelu architektury systemu stabilizującego pracę elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych na bazie wodorowego bufora energetycznego.
  3. Zaprojektowano badania eksperckie. Ich celem była weryfikacja i ocena przyjętego sposobu postępowania przy budowanie modelu strukturalnego oraz pozyskanie informacji potrzebnych do oszacowania istotnych wartości na potrzeb budowanego modelu. Wykorzystano autorski instrument pomiarowy zawierający: ocenę przeprowadzonego procesu badawczego oraz ocenę szczegółową koncepcji modelu strukturalnego w postaci macierzy czynników w układzie łańcucha dostaw.
  4. Wybrano 8 lokalizacji GPZ, skierowanych do dalszego badania i modelowania.

Postęp rzeczowy projektu – stan na 31.03.2021 r.:

  1. Wyznaczono technologie PEM czyli Proton Exchange Membrane do realizacji modułu elektrolizera służącego do generacji wodoru ze względu na bardzo małą bezwładność stosu elektrolizera niezbędną w realizacji stabilizacji sieci elektroenergetycznej oraz dojrzałość technologiczną. Ponadto, do realizacji modułu wodorowego ogniwa paliwowego również wybrano tę samą technologię .
  2. Dokonano analizy w zakresie modelowania statycznego oraz dynamicznego elementów systemu czyli elektrolizera PEM, wodorowego ogniwa paliwowego PEM oraz obliczeń termodynamicznych zbiorników ciśnieniowych wodoru. Opracowano statyczny model procesowy stosu elektrolizera z membraną PEM typu PEMFC Nafion.
  3. Opracowano modele systemu elektroenergetycznego na potrzeby określenia wpływu bufora wodorowego na  pracę tego systemu, przy założeniu przepływu energii elektrycznej w obu kierunkach (magazynowanie i oddawanie energii). Określono parametry opisujące pracę systemu elektroenergetycznego, które wykorzystane będą w modelu.
  4. Przeprowadzono procedury zakupowe i dokonano zakupu dwóch komputerowych stacji roboczych oraz oprogramowania do symulacji pracy systemów elektroenergetycznych.
  5. Przeprowadzono także analizę oprogramowania pod kątem systematyki metod w naukach ekonomicznych, zarządczych i technicznych, zauważając heterogeniczne podejście do klasyfikacji metod. 

 

Development of an intelligent and maintenance free system for stabilizing the work of distribution power networks based on modular installations of electrolytic conversion of electricity into hydrogen with the intention of utilizing hydrogen

A summary of the project: The project aims to develop a system solution stabilizing the operation of electricity distribution networks, which, as part of the distribution network, will enable effective management of electricity. It will by applied by increasing the flexibility of the network in terms of the possibility of connecting new producers of renewable energy, increasing the security and reliability of the network, as well as improving quality parameters of supplied electricity. As part of the project, an intelligent and maintenance-free system for stabilizing the operation of power distribution networks will be developed based on modular installations of a hydrogen energy buffer with the perspective of the commercial use of hydrogen. The result of the project will also be an innovative research methodology covering the selection and aggregation of input data, shaping the relationship between the components (spatial interaction systems). Methods in the area of ​​neural networks, operational research, spatial econometrics, Network Analyst ArcGIS and the management of hydrogen supply chains will be applied.

The project is divided into 5 phases covering industrial research and development works. It will start with the implementation of works at the 5th TRL level, which means that the technology components have been verified in a near-real environment. The project will end at the VIII TRL level - research will be completed, demonstrating the final form of the technology, and the technology will be able to be used in conditions dedicated to it.

Aim of the project: the results of the project will be recommendations regarding the optimal values of the parameters of installations stabilizing the operation of power grids with the use of the phenomenon of electricity conversion into hydrogen. It will be the result of the analysis of the reaction time and the slope curve, which will be performed with the use of the central measurement data acquisition system and power quality tools.

Planned effects: the selection of the optimal energy storage technology will contribute to the equalization of power, frequency, voltage unbalance, voltage (THD) and current harmonics, power supply interruptions caused by discontinuity in the operation of operating devices.

Project value: PLN 12 981 748.75

EU contribution: PLN 6 451 396.75

Date of signing the grant agreement: 28.01.2021

Progress of the project - as of 30 June 2021 :

  1. Specification of needs was made for the management of various areas according to economic and logistic, technical, legal, and location factors in the following phases of the supply chain: supply, production (and storage), and distribution.
  2. An analysis of the world literature was carried out in terms of applied methodological solutions supporting the process of locating the hydrogen energy buffer. The effect of these works was to focus further research on the search for solutions based on multi-criteria decision support methods. Among many approaches, one (DEMATEL) was selected that best meets the requirements related to the construction of a multi-criteria model of system architecture stabilizing the operation of power distribution networks based on a hydrogen energy buffer.
  3. Expert research was designed. Their purpose was to verify and assess the adopted procedure for building a structural model and to obtain information needed to estimate significant values for the needs of the model being built. The proprietary measuring instrument was used, containing: an evaluation of the research process and a detailed evaluation of the concept of a structural model in the form of a factor matrix in the supply chain system.
  4. Eight main power supply point locations were selected for further research and modeling.

Progress of the project - as of 31 March 2021 :

  1. The PEM technologies, i.e. Proton Exchange Membrane, were designated for the implementation of the electrolyzer module used for hydrogen generation due to the very low inertia of the electrolyzer stack necessary for the stabilization of the power grid and technological maturity. Moreover, the same technology was also chosen to implement the hydrogen fuel cell module.
  2. The analysis of static and dynamic modeling of system elements, i.e. PEM electrolyzer, PEM hydrogen fuel cell, and thermodynamic calculations of hydrogen pressure tanks was performed. A process of an electrolyzer stack with PEMFC Nafion PEM membrane was developed
  3. Power system models were developed to determine the impact of the hydrogen buffer on the system operation, assuming the flow of electricity in both directions (energy storage and return). Parameters describing the effectiveness of the power system, which will be used in the model, have been defined.
  4. Purchasing procedures were carried out along with two computer workstations as well as software for simulating the operation of power systems were purchased.
  5. The software analysis was also carried out in terms of the systematics of methods in economic, management, and technical sciences, noting a heterogeneous approach to the classification of methods.

Informacja

Witaj, korzystasz z przeglądarki ( bądź ustawień wyświetlania) w wersji niższej niż Internet Explorer 11. Z tego powodu strona może wyświetlać się niepoprawnie. Proponujemy wyświetlanie strony w przeglądarkach Mozilla Firefox oraz Chrome.