ИССЛЕДОВАНИЕ БИОГАЗОВОЙ ГИБРИДНОЙ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ С ВОДЯНЫМ АККУМУЛЯТОРОМ
Ключевые слова:
газотурбинная установка, биогаз, гибридная энергетическая система, тепловой аккумулятор, математическая модель, система управления.Аннотация
В статье исследуются структура, энергетическая эффективность и динамические свойства гибридной газотурбинной установки, работающей на биогазе и интегрированной с водяным тепловым аккумулятором. Предложенная система сочетает возможности выработки электрической энергии газотурбинным двигателем с тепловым накопителем, что обеспечивает эффективное совместное использование электрической и тепловой энергии. Разработана нелинейная математическая модель установки, включающая динамику ротора, камеры сгорания и теплового аккумулятора. Модель линеаризована в окрестности номинального режима и представлена в форме пространства состояний. С помощью численного моделирования проанализированы переходные процессы при изменении расхода топлива. Полученные результаты показывают, что гибридизация установки не ухудшает механическую устойчивость системы, но формирует дополнительный медленный тепловой контур. Интеграция водяного теплового аккумулятора позволяет эффективно аккумулировать теплоту выхлопных газов и существенно повысить общий коэффициент полезного действия установки. Установлено, что гибридная газотурбинная система обладает многомасштабной динамикой, что обосновывает целесообразность применения многоконтурных или каскадных методов управления. Предложенная установка является перспективным решением для автономных и распределённых энергетических систем на базе биогаза.
Библиографические ссылки
Zemtsov, A. I., Yerbayev, E. T., Kuptleuova, K. T., Guzmanova, A. R., Mergaliyeva, A. U., Khiyassov, K. G., & Shaimerdenov, D. I. (2025). Analysis of the operation of the Uralsk gas turbine power plant (GTPP) and prospects for improving efficiency. Science and Education, 3(1(78)), 90–98. https://doi.org/10.52578/2305-9397-2025-1-3-90-98
Gülen, S. C. (2019). Gas turbine combined cycle power plants. CRC Press.
Gkoutzamanis V., Chatziangelidou A., Efstathiadis T., Kalfas A., Traverso A., and Chiu J. N. W. (2019). Thermal energy storage for gas turbine power augmentation. Journal of the Global Power and Propulsion Society. 3: 592–608. https://doi.org/10.33737/jgpps/110254
Islam, M. N., Morales-Espana, G., Sijm, J., Helisto, N., & Kiviluoma, J. (2022). Classification, potential role, and modeling of power-to-heat and thermal energy storage in energy systems: A review. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 53, 102553. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102553
Meirbekova O.D., Rustamov N.T. (2022). K voprosu sozdaniya gibridnyh energeticheskih sistem.//Zhurnal «Problemy informatiki i energetiki», Tashkent. №3, s.83-90.
Rustamov N.T., Mejrbekov A. T., Avezova N.R., Meirbekova O.D., Babahan Sh. A. (2023). Gibridnaya sistema dlya vyrabotki teplovoj i elektricheskoj energii. Patent RK na poleznyj model № 7970 ot 24.11.2023.
Rustamov N., Meirbekova O., Babakhan Sh. (2025). Distributed storage of electrical energy in an oscillating circuit. // International scientific-technical conference «National energy Independence in the age of renewable energy and digital technologies: Innovations, prospects and social impact in the Fergana region», Ferganа. рр. 400 -407.
Razzhivin, I. A., Suvorov, A. A., Andreev, M. V., Ufa, R. A., & Askarov, A. B. (2023). A Review of Mathematical Models of Energy Storage Systems for Electric Power Systems Simulation. Part II. Bulletin of the Russian Academy of sciences. Energetics, (3), 34-56. https://doi.org/10.31857/S000233102303007X
Cabeza, L. F. (Ed.). (2015). Advances in thermal energy storage systems: Methods and applications. Woodhead Publishing.
Kuravi, S., Trahan, J., Goswami, D. Y., Rahman, M. M., & Stefanakos, E. K. (2013). Thermal energy storage technologies and systems for concentrating solar power plants. Progress in Energy and Combustion Science, 39(4), 285–319. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2013.02.001
Zia, M. F., Benbouzid, M., Elbouchikhi, E., Muyeen, S. M., & Techato, K. (2018). Microgrid energy management systems: A critical review on methods, solutions, and prospects. Applied Energy, 222, 1033–1055. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.04.103
Li, J., Zou, W., Yang, Q., Wei, Z., & He, H. (2022). A dynamic heat/power decoupling strategy for the fuel cell CHP in the community energy system: a real case study in south of China. IEEE Transactions on Smart Grid, 14(1), 378-387. https://doi.org/10.1109/TSG.2022.3189973
Steinmann, W. D. (2014). Thermal energy storage systems for concentrating solar power plants. Energy Procedia, 49, 619–628. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819970-1.00008-6
Li, D., Xu, P., Gu, J., & Zhu, Y. (2024). A review of reliability research in regional integrated energy system: indicator, modeling, and assessment methods. Buildings, 14(11), 3428. https://doi.org/10.3390/buildings14113428
Dobrego, K. B. (2023). K voprosu sozdaniya gibridnykh sistem nakopleniya elektroenergii. Energetika. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy i energeticheskikh ob"edineniy SNG, 66(3), 215–232. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-3-215-232
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Yassawi Journal of Engineering Science
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
