The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования, разработки и проектирования является гибридная ветро-солнечная энергосистема, включающая в себя: 1. Фотоэлектрическую энергетическую систему с преобразователем SEPIC, предназначенную для работы в условиях равномерного освещения и частичного затенения. 2. Три типа вертикально-осевых ветроустановок (ВО ВЭУ): – трёхлопастную карусельную ВЭУ с прямыми и несимметричными лопастями; – ВЭУ Тропоскино с изогнутыми лопастями; – четырёхлопастную ВЭУ Дарье. 3. Аэродинамические процессы, возникающие при обтекании роторов указанных типов ВЭУ в различных климатических и турбулентных условиях. 4. Математические и CFD-модели, описывающие аэродинамику, энергетические характеристики и динамику нестационарных потоков гибридной системы. 5. Алгоритмы интеллектуального управления и MPPT-методы, обеспечивающие эффективное отслеживание точки максимальной мощности и оптимизацию работы гибридной энергосистемы.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу, әзірлеу және жобалау объектісі – гибридті жел–күн энергетикалық жүйесі, оның құрамына төмендегілер кіреді: 1. Бірқалыпты жарықтандыру және ішінара көлеңкелену жағдайларында жұмыс істеуге арналған SEPIC түрлендіргіші бар фотоэлектрлік энергетикалық жүйе. 2. Үш типті тік-осьті жел қондырғылары (ТО ЖЭҚ): – тік және симметриялық емес қалақтары бар үш қалақты карусельдік ЖЭҚ; – иілген қалақтары бар Тропоскино типті ЖЭҚ; – төрт қалақты Дарье типті ЖЭҚ. 3. Әртүрлі климаттық және турбуленттік жағдайларда көрсетілген ЖЭҚ роторларын ағынның айналып өтуші аэродинамикалық үдерістері. 4. Гибридті жүйенің аэродинамикасын, энергетикалық сипаттамаларын және тұрақсыз ағындардың динамикасын сипаттайтын математикалық және CFD-модельдер. 5. Максималды қуат нүктесін тиімді қадағалау және гибридті энергетикалық жүйенің жұмысын оңтайландыруды қамтамасыз ететін интеллектуалды басқару алгоритмдері мен MPPT-әдістері.

Aim of work (in Russian) : Разработать опытный образец гибридной энергетической системы ветро- и солнечной электростанции для снабжения небольших населенных пунктов, испытывающих дефицит электроэнергии.

Aim of work (in Kazakh) : Электр энергиясы тапшылығын сезінетін шағын елді мекендерді электрмен қамтамасыз ету үшін жел және күн электр станцияларынан тұратын гибридті энергетикалық жүйенің тәжірибелік үлгісін әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : 1. Математическое моделирование аэродинамики ВО ВЭУ – моментная теория (MT/BEM); – модифицированный DMST-подход; – расчет углов атаки, распределения нагрузок и коэффициентов мощности; – использование расширенных аэродинамических поляр. 2. Численное моделирование (CFD) – расчёты в ANSYS Fluent с применением RANS-подхода; – модель турбулентности SST k–ω Menter; – технология скользящей сетки (Sliding Mesh) для моделирования вращения ротора; – анализ распределений давления, скорости, вихревых структур и энергетических характеристик. 3. Моделирование фотоэлектрической системы – моделирование SEPIC-преобразователя; – анализ поведения PV-модулей в условиях USC/PSC; – построение электрических характеристик PV (I–V, P–V). 4. Алгоритмические методы и интеллектуальное управление – разработка гибридного MPPT-алгоритма; – применения методов обнаружения равномерного освещения и частичного затенения; – оптимизация GMPP-поиска. 5. Программная реализация и численный эксперимент – Python-скрипты для реализации DMST и MPPT; – постобработка данных CFD; – анализ производительности и энергетических характеристик.

Методы исследования (на казахском) : 1. ТО ЖЭҚ аэродинамикасының математикалық модельдеуі – моменттік теория (MT/BEM); – модификацияланған DMST тәсілі; – шабуыл бұрыштарын, жүктеме таралуын және қуат коэффициенттерін есептеу; – кеңейтілген аэродинамикалық полярларды пайдалану. 2. Сандық модельдеу (CFD) – ANSYS Fluent бағдарламасында RANS тәсілін қолдана отырып есептеу; – SST k–ω Menter турбуленттік моделін қолдану; – ротордың айналуын модельдеу үшін сырғымалы тор (Sliding Mesh) технологиясы; – қысым, жылдамдық, бұйындылар құрылымдары және энергетикалық сипаттамалар бойынша талдау жүргізу. 3. Фотоэлектрлік жүйені модельдеу – SEPIC-түрлендіргішін модельдеу; – PV-модульдердің USC/PSC жағдайларындағы жұмысын талдау; – PV-дің электрлік сипаттамаларын (I–V, P–V) құру. 4. Алгоритмдік әдістер және интеллектуалды басқару – гибридті MPPT алгоритмін әзірлеу; – бірқалыпты жарықтандыру және ішінара көлеңкеленуді анықтау әдістерін қолдану; – GMPP іздеу үдерісін оңтайландыру. 5. Бағдарламалық іске асыру және сандық эксперимент – DMST және MPPT алгоритмдерін жүзеге асыруға арналған Python скрипттері; – CFD нәтижелерін постөңдеу; – өнімділік пен энергетикалық сипаттамаларды талдау.

Obtained results and novelty (in Russian) : Разработан SEPIC-преобразователь, обеспечивающий стабильную работу фотоэлектрической системы в условиях частичного затенения (PSC). Создан метаэвристический MPPT-алгоритм с идентификацией USC/PSC, при этом подтверждена скорость сходимости менее 1 секунды и эффективность более 90%. Реализована функция распознавания изменения нагрузки, что позволило снизить выходные флуктуации. Для трёх типов ВЭУ разработаны математические модели и определены ключевые аэродинамические параметры (Cp, распределение давления, углы атаки). Построены CFD-модели всех ВЭУ и выполнен анализ полей скорости и давления, вихревых структур и энергетических потерь. Определены оптимальные углы установки лопастей и режимы работы, повышающие коэффициент мощности. Разработан гибридный MPPT-алгоритм с USC/PSC-детектированием, стабильность и быстродействие которого подтверждены в моделях PV-системы.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : PSC жағдайында тұрақты жұмыс істейтін SEPIC-түрлендіргіші әзірленді. USC/PSC режимдерін анықтайтын метаэвристикалық MPPT-алгоритм жасалып, 90% тиімділігі дәлелденді. Жүктеме өзгерісін тану функциясы енгізіліп, шығыс флуктуациялары азайтылды. Үш типті ЖЭҚ үшін математикалық модельдер құрылып, негізгі аэродинамикалық параметрлер (Cp, қысым, шабуыл бұрыштары) анықталды. Барлық ЖЭҚ үшін CFD-модельдер жасалып, жылдамдық пен қысым өрістері, құйын құрылымдары және энергия шығындары талданды. Қалақ орнатудың қуат коэффициентін арттыратын оңтайлы бұрыштары мен режимдері анықталды. USC/PSC режимдерін танитын гибридті MPPT-алгоритм жасалып, PV-модельдерде тұрақтылығы мен жедел әрекеті расталды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : • Разработан SEPIC-преобразователь, обеспечивающий стабильную работу фотoэлектрической системы в условиях частичного затенения (PSC). • Создан метаэвристический MPPT-алгоритм с USC/PSC-детектированием; подтверждена скорость сходимости менее 1 секунды и эффективность выше 90%. • Реализована функция распознавания изменения нагрузки и снижены выходные флуктуации. • Разработаны математические модели трёх типов ВЭУ, определены ключевые аэродинамические параметры (Cp, распределение давления, углы атаки). • Построены CFD-модели всех ВЭУ, выполнен анализ скоростей, давлений, вихревых структур и энергетических потерь. • Определены оптимальные углы установки лопастей и режимы работы, обеспечивающие рост коэффициента мощности. • Разработан гибридный MPPT-алгоритм с USC/PSC-идентификацией, стабильность и быстродействие которого подтверждены на PV-моделях.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : • PSC жағдайында тұрақты жұмыс істейтін SEPIC-түрлендіргіші әзірленді. • USC/PSC режимдерін анықтайтын метаэвристикалық MPPT-алгоритм жасалып, 90% тиімділігі расталды. • Жүктеме өзгерісін тану функциясы енгізіліп, шығыс флуктуациялары азайтылды. • Үш типті ЖЭҚ үшін математикалық модельдер әзірленіп, негізгі аэродинамикалық параметрлер (Cp, қысым, шабуыл бұрыштары) анықталды. • Барлық ЖЭҚ үшін CFD-модельдер құрылып, жылдамдық, қысым, құйын және энергия шығындары талданды. • Қалақ орнатудың қуат коэффициентін арттыратын оңтайлы бұрыштары мен режимдері анықталды. • USC/PSC режимдерін танитын гибридті MPPT-алгоритм жасалып, PV-модельдерде тұрақтылығы мен жедел әрекеті дәлелденді.

Level of implementation (in Russian) : Полученные результаты находятся на стадии научно-исследовательской и опытно-конструкторской проработки. Разработанные математические модели, алгоритмы MPPT и CFD-модели используются в дальнейших этапах создания опытного образца гибридной ветро-солнечной энергосистемы. Отдельные компоненты (MPPT-алгоритм, SEPIC-преобразователь, модели ВЭУ) частично внедрены в вычислительные и лабораторные стенды.

Level of implementation (in Kazakh) : Алынған нәтижелер ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық өңдеу сатысында тұр. Әзірленген математикалық модельдер, MPPT алгоритмдері және CFD-модельдер гибридті жел–күн энергетикалық жүйесінің тәжірибелік үлгісін жасау бойынша келесі кезеңдерде қолданылуда. Жеке компоненттер (MPPT алгоритмі, SEPIC-түрлендіргіші, ВЭУ модельдері) есептеу және зертханалық стендтерде ішінара енгізілді.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проведённого исследования проявляется в сочетании теоретической новизны, алгоритмических улучшений и практической применимости разработанных решений. Предложенные модели и методы демонстрируют значительное повышение устойчивости работы фотоэлектрических и вертикально-осевых ветроэнергетических систем в реальных условиях эксплуатации — при турбулентных потоках, динамических изменениях нагрузки и частичном затенении. Использование SEPIC-преобразователя совместно с метаэвристическим и гибридным MPPT-алгоритмами обеспечивает не только рост КПД и сокращение потерь, но и устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям, что особенно важно для регионов с нестабильными климатическими условиями. Комплексное CFD-моделирование аэродинамики трёх типов ВО ВЭУ позволяет оптимизировать конструкцию на этапе проектирования, минимизируя последующие финансовые и эксплуатационные риски. Таким образом, эффективность работы заключается в создании научно обоснованного инструментария, который способствует повышению производительности гибридных солнечно-ветровых систем и снижению их эксплуатационных затрат.

Efficiency (in Kazakh) : Зерттеудің тиімділігі оның теориялық жаңалығы, алгоритмдік жетілдірулері және әзірленген шешімдердің практикалық қолданбалылығымен айқындалады. Ұсынылған модельдер мен әдістер турбулентті ағындар, жүктеменің динамикалық өзгерістері және ішінара көлеңкелену жағдайлары сияқты нақты жұмыс режимдерінде фотоэлектрлік және тік осьті жел энергетикалық жүйелерінің тұрақтылығын едәуір арттыратынын көрсетеді. SEPIC-түрлендіргішін метаэвристикалық және гибридті MPPT-алгоритмдерімен біріктіріп қолдану тек КПД-ны ұлғайтып, шығындарды азайтып қана қоймай, сонымен бірге қолайсыз сыртқы әсерлерге төзімділікті қамтамасыз етеді, бұл климаттық жағдайлары тұрақсыз өңірлер үшін аса маңызды. Үш түрлі ВО ВЭУ-дің аэродинамикасын кешенді CFD-модельдеу конструкцияны жобалау кезеңінде оңтайландыруға мүмкіндік береді, осылайша кейінгі қаржылық және эксплуатациялық тәуекелдерді төмендетеді. Осылайша, жұмыстың тиімділігі ғылыми негізделген құралдар жиынтығын әзірлеуде көрініс тауып, гибридті күн-жел энергетикалық жүйелерінің өнімділігін арттыруға және олардың эксплуатациялық шығындарын азайтуға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Разработанная гибридная ветро-солнечная энергосистема может применяться для автономного электроснабжения удалённых и малонаселённых районов, в составе маломощных распределённых энергетических комплексов, в системах резервного питания, а также в научно-исследовательских и учебных лабораториях для моделирования и оптимизации работы возобновляемых источников энергии.

Field of application (in Kazakh) : Әзірленген гибридті жел–күн энергетикалық жүйесі шалғай және халық саны аз елді мекендерді автономды электрмен қамтамасыз етуге, аз қуатты таратылған энергетикалық кешендердің құрамында, резервтік қоректендіру жүйелерінде, сондай-ақ жаңартылатын энергия көздерінің жұмысын модельдеу және оңтайландыру үшін ғылыми-зерттеу және оқу зертханаларында қолдануға болады.