<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">sustain</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Надежность</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dependability</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1729-2646</issn><issn pub-type="epub">2500-3909</issn><publisher><publisher-name>RAMS Journal Limited liability company</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21683/1729-2646-2024-24-1-41-50</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">sustain-571</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СТРУКТУРНАЯ НАДЕЖНОСТЬ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>STRUCTURAL RELIABILITY. THE THEORY AND PRACTICE</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Надежность локальных энергосистем на базе автономных установок генерации</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Dependability of local power systems based on autonomous generation units</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Григорьев</surname><given-names>А. С.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Grigoriev</surname><given-names>A. S.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Григорьев Александр Сергеевич – кандидат технических наук, начальник отдела</p><p>Площадь Академика Курчатова, д. 1, Москва, 123182</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Alexander S. Grigoriev, Candidate of Engineering, Head of Department </p><p>1 Academika Kurchatova Sq., 1, Moscow,  123182</p></bio><email xlink:type="simple">Grigoriev_AS@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Маколкин</surname><given-names>Д. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Makolkin</surname><given-names>D. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Маколкин Дмитрий Владимирович – начальникгруппы, НИЦ «Курчатовский институт»</p><p>Площадь Академика Курчатова, д. 1, Москва, 123182</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dmitry V. Makolkin, Head of Group</p><p>1 Academika Kurchatova Sq., 1, Moscow,  123182</p></bio><email xlink:type="simple">Makolkin_DV@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Тутнов</surname><given-names>А. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Tutnov</surname><given-names>I. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Тутнов Игорь Александрович – доктор техническихнаук; профессор, начальник лаборатории исследованиястарения и продления ресурса</p><p>Площадь Академика Курчатова д. 1, Москва, 123182</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Igor A. Tutnov, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Laboratory for Research on Aging and Life Extension of Nuclear Power Plants</p><p>1 Academika Kurchatova Sq., 1, Moscow,  123182</p></bio><email xlink:type="simple">Tutnov_IA@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>НИЦ «Курчатовский институт»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>National Research Center “Kurchatov Institute”</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>17</day><month>03</month><year>2024</year></pub-date><volume>24</volume><issue>1</issue><fpage>41</fpage><lpage>50</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Григорьев А.С., Маколкин Д.В., Тутнов А.И., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Григорьев А.С., Маколкин Д.В., Тутнов А.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Grigoriev A.S., Makolkin D.V., Tutnov I.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.dependability.ru/jour/article/view/571">https://www.dependability.ru/jour/article/view/571</self-uri><abstract><p>Цель. Цель работы состоит в создании и верификации методов прогнозирования надежности автономного энергоснабжения локальных потребителей малой мощности. Методы. В работе применяются инструменты имитационного моделирования: методы вычислительного эксперимента для прогнозирования надежности и безопасного ресурса эксплуатации автономных кластерных распределенных энергетических сетей, которые включают в свой состав разные установки генерации энергии, линии электропередачи и автоматизированную систему саморегулирования для диверсификации рисков отказов. Результаты. На базе методов вероятностного анализа безопасности технических систем прогнозируется надежность энергоснабжения в аспектах возможных отказов при функционировании энергетических сетей и угроз для жизнедеятельности потребителей. Путь решения задачи – моделирование и прогнозирование момента возникновения отказа энергетической сети – критические нарушение проектных условий функционирование, авария и т.д. Этот сценарный путь позволяет для длительного периода эксплуатации моделировать ситуации отказов вследствие деградации и разрушения элементов, агрегатов, линий электропередач, и отказов в условиях многомерной неопределенности прогнозирования надежности и качества энергоснабжения. Основным результатом моделирования является свод рекомендаций по обеспечению энергетической безопасности потребителей. Представлен результат моделирования показателей надежности, анализ влияния на надежность и энергетическую безопасность потребителей структурных решений об облике проекта распределенных энергетических сетей. Заключение. Использование вычислительного эксперимента и результатов моделирования надежности при энергоснабжении потребителей, в аспектах прогнозирования вероятностных индикаторов отказов оборудования и элементов кластерных энергетических сетей, выявления их последствий для энергетической безопасности жизнедеятельности малонаселенных и труднодоступных дислокаций, закладывает основу для управления качеством энергетической сети. При этом открывается перспектива в дальнейшем включать в модель дополнительные причины и исходные события для изучения фактов отказов. Например, такие причины, как неравномерность процессов генерации с использованием возобновляемых источников, конечность запаса топлива для традиционных источников генерации, надежность работы персонала энергетической сети. Предложенный подход позволяет верифицировать перспективные новые проектные решения по будущему облику энергетической сети, например, включить в состав распределенной энергетической сети системы накопления и хранения энергии, являющиеся в различные моменты времени как «генератором», так и «потребителем». Имитационное моделирование процессов поведения локальных энергетических сетей представляет практический интерес и важно для повышения их потребительского качества, противоаварийной устойчивости к опасному воздействию со стороны окружающего мира.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Aim. The paper aims to create and verify methods for predicting the dependability of autonomous power supply to local low-power consumers. Methods. The work uses simulation tools, i.e., computational experiment for predicting the dependability and safe service life of autonomous cluster distributed energy networks that include various power generation installations, power transmission lines and an automated self-regulation system for the purpose of diversifying the risks of failure. Results. Using methods of probabilistic analysis of technical system safety, the dependability of power supply is predicted in terms of possible energy network failures and threats to the life of consumers. The problem can be solved by simulating and predicting the moment of failure of a power network, i.e., critical violation of design conditions, accident, etc. This scenario allows – for long periods of operation – simulating failure situations due to degradation and destruction of elements, units, power lines, as well as failures under multidimensional uncertainty of prediction of dependability and quality of power supply. The key output of simulation is a set of recommendations to ensure energy security. The paper presents simulated dependability indicators, analysis of the effect of structural design solutions underlying a distributed energy network on the dependability and energy security. Conclusion. The use of computational experiments and results of power supply dependability simulation as part of predicting probabilistic indicators of failures of equipment and elements of cluster energy networks, identifying their consequences for the energy security of sparsely populated and remote locations lays the foundation for quality management of energy networks. Additionally, in the future, additional causes and initial events may be included in the model for the purpose of studying the facts of failures. For instance, such causes as uneven generation using renewable sources, finite fuel supply for conventional generation sources, reliability of the power grid personnel. The proposed approach allows verifying promising new energy network design solutions, for example, including energy storage systems into a distributed energy network that – at various points in time – may be either “generators” or “consumers”. Simulation of local energy networks is of practical interest and is important for improving their consumer quality, resistance to hazardous environmental effects.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>моделирование</kwd><kwd>надежность</kwd><kwd>энергетическая безопасность</kwd><kwd>распределительная сеть</kwd><kwd>риск</kwd><kwd>потребитель</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>simulation</kwd><kwd>dependability</kwd><kwd>energy security</kwd><kwd>distribution network</kwd><kwd>risk</kwd><kwd>consumer</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Научно-технические проблемы освоения Арктики / ред. Лаверов Н.П., Васильев В.И., Макоско А.А. М.: Наука, 2015. 490 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lavernov N.P., Vasiliev V.I., Makosko A.A., editors. [The scientific and engineering challenges of Arctic development]. Moscow: Nauka; 2015. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Татаркин А.И. Современная парадигма освоения и развития арктической зоны Российской Федерации. Вкн.: Научно-технические проблемы освоения Арктики. М.: Наука, 2015. С307-334</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tatarkin A.I. [The modern paradigm of exploration and development of the Arctic zone of the Russian Federation]. In: [The scientific and engineering challenges of Arctic development]. Moscow: Nauka; 2015. Pp. 307-334. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев А.С., Карасевич В.А., Пименов А.О. и др. Научные положения и принципы проектирования, эксплуатации и вывода из эксплуатации источников генерации энергии для автономных потребителей малой мощности // Наука и техника в газовой промышленности. 2019. № 2(78). С. 92-103.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigoriev A.S., Karasevich V.A., Pimenov A.O. et al. [Scientific provisions and principles of design, operation, and decommissioning of energy generation sources for autonomous low-power consumers]. Science and Technology in the Gas Industry 2019;2(78):92-103. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Формирование стратегических приоритетов изучения и комплексного освоения арктических территорий Российской Федерации / под ред. А.И. Татаркина. Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2013. 374 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tatarkin A.I., editor. [Defining strategic priorities for the exploration and comprehensive development of the Arctic territories of the Russian Federation]. Yekaterinburg: Institute of Economics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; 2013. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Смоленцев Д.О. Развитие энергетики Арктики: проблемы и возможности малой генерации // Арктика: экология и экономика. 2012. № 3(7). С. 22-30</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smolentsev D.O. [Development of power systems in the Arctic: challenges and opportunities of small-scale generation]. Arctic: Ecology and Economy 2012;3(7):22-30. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Воропай Н.И., Марченко О.В., Стенников В.А. Проблемы энергоснабжения регионов в энергетической стратегии России до 2030 г. и перспективы развития АЭС малой мощности. // Атомная энергия. 2011. Т. 111. Вып. 5. С. 262-268.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Voropay N.I., Marchenko O.V., Stennikov V.A. [Challenges of regional energy supply in Russia’s energy strategy until 2030 and prospects of low-power nuclear power plants]. Atomic Energy 2011;111(5):262-268. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Глотов В.И., Тутнов А.И. Система мониторинга факторов экономического, технического, правового и иного вида рисков для энергетической безопасности отдельно взятого региона РФ // Труды Вольного экономического общества России. 2009. Т. 130. С. 78 87.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Glotov V.I., Tutnov A.I. [System for monitoring factors of economic, technological, legal and other types of risks for the energy security of a particular region of the Russian Federation]. [Proceedings of the Free Economic Society of Russia] 2009;130:78-87. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Халгаева Н.А. Развитие систем энергоснабжения изолированных и труднодоступных потребителей. В кн.: Восточный вектор энергетической стратегии России: современное состояние, взгляд в будущее. Под ред. Н.И. Воропая, Б.Г. Санеева. Новосибирск: Изд-во Гео, 2011, С. 207-235.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanova I.Yu., Tuguzova T.F., Khalgaeva N.A. [Development of energy supply systems of isolated and hard-to-reach consumers]. In: Voropay N.I., Saneev B.G. [The Eastern Vector of Russia’s Energy Strategy: the current state, a look into the future]. Novosibirsk: Geo Publishing; 2011. Pp. 207-235. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ершов Г.А., Семериков В.Н., Семериков Н.В. О системе стандартов «Надежность в технике» // Стандарты и качество. 2018. № 8. С. 14-19.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yershov G.A., Semerikov V.N., Semerikov N.V. [On the Reliability in technology system of standards]. Standards and quality 2018;8:14-19. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tselepis S. 12 years operation of the Gaidouromantra microgrid in Kythnos island , COI-3869 12 years operation of the Gaidouromantra microgrid in Kythnos island stathis Tselepis centre for renewable energy sources and saving. 2014.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tselepis S. 12 years operation of the Gaidouromantra microgrid in Kythnos island, COI-3869. Tselepis centre for renewable energy sources and saving; 2014.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">IEA (2022), Smart Grids, IEA Paris, 2022. URL: https://www.iea.org/reports/smart-grids (дата обращения 15.01.2024 г.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">IEA (2022), Smart Grids. IEA Paris; 2022. (accessed 15.01.2024). Available at: https://www.iea.org/reports/smart-grids</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Богатырев Л.Л., Бочегов А.В., Воропай Н.И. Надежность топливо- и энергоснабжения и живучесть систем энергетики регионов России. Екатеринбург, Изд-во Уральского университета, 2003. 392 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bogatyrev L.L., Bochegov A.V., Voropay N.I. [Reliability of fuel and energy supply and survivability of energy systems in Russian regions]. Yekaterinburg: Ural State University Publishing; 2003. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Алымов С.В., Ильинский А.А. Методические вопросы учета нетрадиционных источников углеводородов в перспективном топливно- энергетическом балансе // Газовая промышленность. 2012. № 5. Спец. выпуск «Нетрадиционные ресурсы нефти и газа». С. 14-17.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Alymov S.V., Ilyinsky A.A. [Methodological issues of accounting for unconventional hydrocarbon sources in the future fuel and energy balance]. Gas Industry 2012;5:14-17. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соболев А.В., Тутнов И.А., Украинцев В.Ф. Оценка показателей надежности персонала при длительной эксплуатации энергоблока атомной станции // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2020. № 1. С. 5-14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sobolev A.V., Tutnov I.A., Ukraintsev V.F. Estimation of the personnel reliability indicators during long-term operation of a nuclear power plant unit. Izvestiya vuzov. Yadernaya Energetika 2020;1:5-14.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Григорьев С.А., Григорьев А.С., Кулешов Н.В., Фатеев, В.Н. «Энергоустановка с когенерацией электричества и тепла на основе возобновляемых источников энергии и электрохимических водородных систем» // Теплоэнергетика. 2015. № 2. С. 3-9.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grigoriev S.A., Grigoriev A.S., Kuleshov N.V., Fateev V.N. [A power plant with cogeneration of electricity and heat based on renewable energy sources and electrochemical hydrogen systems]. Teploenergetika 2015;2:3-9. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карасевич В.А. Перспективы использования накопителей энергии в системах энергоснабжения предприятий добычи и транспортировки углеводородов // Наука и техника в газовой промышленности. 2018. № 4. С. 91-98.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karasevich V.A. [Potential for the use of energy storage devices in energy supply systems of enterprises producing and transporting hydrocarbons]. Nauka i tekhnika v gazovoy promyshlennosty 2018;4:91-98. (in Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
