Интеллектуальные энергетические системы

  • математика
  • физика

Профиль «Интеллектуальные энергетические системы» посвящен решению важной проблемы, которая встанет перед инженерами будущего: как построить умную электрическую сеть, которая объединит потребителей с различными объектами генерации, в том числе возобновляемыми источниками энергии и накопителями электричества, в единую систему, оптимизируя графики производства электроэнергии и минимизируя расход ресурсов.

Для этого участники должны написать программу управления распределенной энергетической сетью, управляющей специальным модельным стендом, на котором есть потребители (жители городов и заводы) и объекты генерации, то есть электростанции, ветряки и т.п.

 Так выглядит соревновательный стенд Профиля

Задача участников здесь — написать такую программу управления всем этим богатством, чтобы она выбирала оптимальный график производства, накопления и расход ресурсов в зависимости от потребления и имеющихся источников энергии. И все это — без участия человека. Сама.

Команда инженеров программирует распределение энергии в сети

Разные команды участников профиля соревнуются между собой, играя на стенде как бы за разные энергетические компании: они могут продавать энергию друг другу, снижать тарифы и так далее. Чья программа лучше всех справится с конкуренцией, та команда и победила.

%d0%b8%d1%8d%d1%81-3

Количество человек в команде: строго 4-5, пригодится знание Python
Разработчики профиля: ООО «Полюс-НТ», Институт им. Шифферса

Отборочные этапы

На первом отборочном этапе участникам предстоит решать задачи по физике и математике, связанные с процессами в различных источниках энергии и устройствами потребления этой энергии, управлением мощностью на графах электрических сетей и математической экономикой. Испытание по каждому предмету занимает двое суток. В ходе второго отборочного этапа в онлайн-режиме участникам предстоит решать задачи, выходящие за рамки школьной программы, связанные с проектированием новых источников энергии.

Заключительный этап

Финальное задание олимпиады включает в себя проектирование и управление умными сетями на специально разработанном стенде. Стенд включает в себя модель небольшого поселения с объектами генерации (электростанции, ветрогенераторы и т.п.), потребителями разного уровня (дома, больницы, промышленность) и соединяющей сетью. Стенд воссоздает реальные условия — изменения освещенности, ветра и т.д.  Команды участников работают в двух режимах — подготовка и испытание на стенде.  Во время подготовки команды за столами рассчитывают и конструируют свою умную сеть, программируют ее работу (работа за компьютерами, сборка схем и т.п.) Во время испытания на макете они проверяют работу своих алгоритмов. 

Во время испытания команды фактически играют друг против друга, побеждает та команда, которая собрала более качественную сеть и написала лучший алгоритм управления. Игра выглядит так:

Этап «Аукцион»

Разыгрываются объекты генерации и потребления энергии: дома, заводы, больницы, ветрогенераторы, дизель-аккумуляторы, солнечные панели и т.д. Объекты потребления платят вам за поставки электроэнергии, а за объекты генерации вы платите определенную сумму (как за аренду оборудования).

Задача команды: продумать свою стратегию энергетического бизнеса. Какие объекты потребления и генерации и по каким ставкам приобрести, чтобы спроектировать оптимальную энергосеть и заработать максимальное число баллов. Победа зависит не только от аукциона, но и от того, как вы спроектируете сеть, и, какую программу напишите для диспетчеризации этой системой в сложных погодных условиях, и, возможно, даже в режиме аварии.
После аукциона каждая команда собирает топологию своей сети.

Этап сборки

Собрав свою энергосистему, участникам трека предстоит продумать математическую модель ее потребления, учитывая разные факторы (время суток, солнце, ветер, режим аварии и т.д.). И на основе этой модели нужно доработать и усовершенствовать стандартный скрипт (программа управления энергосистемой), предоставленный разработчиками трека. У каждой команды есть множество интересных возможностей, например продажа излишек энергии своим конкурентам.

Победа

Победит та команда, у которой будет наибольшее количество очков-денег по итогам финальной игры – управления спроектированной энергосистемой, которое сложится из экономических решений принятых командой и технической реализации этих решений.
В 2018 году в стенде появится много интересных нововведений, например объекты, использующие технологию умного энергопотребления «Smart grid». Такие объекты могут и получать, и отдавать электроэнергию. Например, когда электроэнергия дешевая (например, ночью), дом покупает электроэнергию у управляющей Компании по ночным тарифам. Этот же дом может вырабатывать электроэнергию сам, тогда он продаёт ее в сеть своей же управляющей и обеспечивающей компании по максимально выгодной цене. Будет возможность продавать электроэнергию конкурентам (другим командам, играющим одновременно с вами) и поставлять электроэнергию.

Рынки НТИ

  • EnergyNet
  • TechNet