Анализ проблем энергосистемы с высокой долей солнечной генерации

С А Ситников; Н М Шайтор; А В Горпинченко; Е А Дубков

doi:10.22213/2413-1172-2021-1-97-104

Авторы

С. А. Ситников Севастопольский государственный университет
Н. М. Шайтор Севастопольский государственный университет
А. В. Горпинченко Севастопольский государственный университет
Е. А. Дубков Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-1-97-104

Ключевые слова:

статическая устойчивость, динамическая устойчивость, тяжелое короткое замыкание, возобновляемые источники энергии, реактивная мощность, суточный график генерации

Аннотация

Стремительное развитие солнечной энергетики привело к созданию качественно новых энергосистем с высокой долей солнечной генерации. Поведение систем подобного рода в определенных случаях существенно отличается от поведения традиционных энергетических систем, содержащих преимущественную долю тепловых электростанций. Так, значительная доля генерации солнечных электростанций (СЭС) в составе энергосистемы, отсутствие регулировочного диапазона реактивной мощности и общепринятой концепции моделирования солнечной электрической станции приводят к проблеме ввода излишних ограничений для сохранения устойчивости и надежности энергосистемы. Вместе с тем задачи устойчивости и надежности необходимо решать одновременно с задачами экономии энергоресурсов - именно в этом заключается проблема оптимизации. Баланс между надежностью и экономией заключается в соблюдении требуемых ограничений по сечениям энергосистемы. Проделанный анализ позволил определить приоритетные направления в исследовании работы солнечных электростанций в составе единой энергосистемы. Произведен расчет суточного графика генерации активной мощности для совокупности солнечных электростанций, находящихся в одинаковых метеорологических условиях, для двух характерных сезонов года (зимний и летний). Определен реальный регулировочный диапазон реактивной мощности и проведен анализ участия СЭС в обеспечении устойчивости и надежности энергосистемы. Данные результаты получены в ходе исследования энергосистемы Республики Крым и города Севастополя. Одним из главных выводов данной статьи является отсутствие общего подхода в описании СЭС совместно с системой регулирования в математических моделях для расчета установившихся и переходных электроэнергетических режимов. С учетом нарастающей тенденции цифровизации в настоящее время данный вопрос встает более остро. Сделанные выводы позволят задать вектор развития проработки вопросов присоединения солнечных электростанций к единой энергетической системе.

Биографии авторов

С. А. Ситников, Севастопольский государственный университет

аспирант

Н. М. Шайтор, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук, доцент

А. В. Горпинченко, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук

Е. А. Дубков, Севастопольский государственный университет

Севастопольский государственный университет

Библиографические ссылки

Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V. [The sixth technological order, use of thermoelectric photovoltaic systems in the communal sector of the Crimea]. Sotsial’no-ekonomicheskoe upravlenie: teoriya i praktika, 2017, no. 2, pp. 109-111 (in Russ.).

Belokrylova E.A., Kologermanskaya E.M. [Modern political and legal aspects of the development of renewable energy sources in the Russian Federation]. Vestnik Udmurtskog ouniversiteta, Economics and Law, 2017, vol. 27, no. 2, pp. 85-93 (in Russ.).

Rybkina Ya. A. [Legal nature of the selection of renewable energy projects and the application of antitrust laws to the procedure for selecting renewable energy projects]. Pravovoi energeticheskii forum, 2018, no. 4, pp. 38-45 (in Russ.).

Guriev V.V., Kuvshinov V.V. [Optimization of methods for predicting the generated power of solar power plants in the power system of the Republic of Crimea and the city of Sevastopol]. Ekologicheskaya, promyshlennaya i energeticheskaya bezopasnost’ - 2018 : sb. statei po materialam mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (Sevastopol', 24-27 sentyabrya 2018 g.). [Ecological, industrial and energy safety - 2018: collection of articles. articles based on the materials of the international scientific and practical conference (Sevastopol, September 24-27, 2018)]. Sevastopol, SevGU, 2018, pp. 325-327 (in Russ.).

Kramskoy Y.G.Integration of renewable energy sources into electrical networks using power electronics. Energiya edinoi seti, 2017, no. 1, pp. 55-69 (in Russ.).

Sharifov B.N. [Electromagnetic transients in the control system of the output parameters of a solar power plant]. Politekhnicheskii vestnik, Inzhenernye issledovaniya, 2019, no. 4, pp. 26-32 (in Russ.).

Al Bairmani A.G., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. [Mathematical model for optimizing the operating mode of the power system of the Republic of Crimea and the city of Sevastopol]. Nauchnaya initsiativa inostrannykh studentov i aspirantov rossiiskikh vuzov : sb. dokladov 9-i Vseros. nauch.-prakt. konf. [Scientific initiative of foreign students and postgraduates of Russian universities: Collection of reports of the 9th All-Russian Scientific and Practical Conference]. Tomsk : Tomsk Polytechnic University, 2019, pp. 66-73 (in Russ.).

Ismagilov F.R., Sharifov B.N., Gzysin B.M., Teregulov T.R., Babkina N.L. [Investigation of parallel operation of a solar power plant with a grid]. Vestnik Ufimskogo gos. aviatsionnogo tekhn. un-ta, 2016, vol. 20, no. 4, pp. 71-79 (in Russ.).

Guriev V.V., Kuvshinov V.V., Yakimovich B.A. [Prospects for the development of renewable energy sources on the territory of the Crimean peninsula]. Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova, 2019, vol. 22, no. 4, pp. 116-123 (in Russ.).

Dzhumaev A.Ya. [Analysis of the effect of temperature on the operating mode of a photovoltaic solar station]. Cb. statei XLVI Mezhdunar. nauch.-prakt. konf..,Tekhnicheskie nauki - ot teorii k praktike” (Novosibirsk, 27 maya 2015 g.) [XLVI International scientific-practical conf. “Engineering - from theory to practice” (Novosibirsk, May 27, 2015)], no. 5, pp. 33-40. Novosibirsk, SibAK Publ, 2015 (in Russ.).

Guriev V.V. [Improvement of prediction methods generating power of solar power stations in the energy system of the Republic of Crimea and the city of Sevastopol]. Nauchnye gorizonty, 2017, no. 4, pp. 63-73 (in Russ.).

Kakushina E.G., Yakimovich B.A., Kuvshinov V.V., Kuznetsov P.N., Solomennikova S.I. [Technical and economic aspects of the development of autonomous solar energy systems]. Energeticheskie ustanovki i tekhnologii, 2018, vol. 4, no. 4, p. 55-60 (in Russ.).

Morozov I.A., Tykvinsky A.M. [Influence of illumination on the output power of the solar module. Cybernetics of energy systems]. Cb. materialov XXXVIII sessii Vseros. nauch. seminara “Diagnostika energooborudovaniya” (Novocherkassk, 17-19 oktyabrya 2016 g.). [Proc. XXXVIII session of the All-Russian scientific seminar on the topic “Diagnostics of power equipment”, Novocherkassk, October 17-19, 2016]. Novocherkassk, Yuzhno-Rossiiskii gos. politekh. un-t (NPI) imeni M.I. Platova, 2016 (in Russ.).

Morozova N.V., Kuvshinov V.V. [Possibilities of increasing the power characteristics of solar installations for use in the power industry of the Crimea]. Moscow, Sputnik+ Publ., 2017, 174 p. (in Russ.).

Tukfatullin O.F. [Selection of the optimal angle of inclination of photovoltaic panels with one-position fixation of stationary photovoltaic systems, depending on the geographical latitude and insolation throughout the year]. Geliotekhnika, 2016, no. 4, pp. 17-20 (in Russ.).

Nikiforov I.S., Khatunitskiy V.V. [Optimization of the reactive power mode to increase the dynamic stability of the Pskov SDPP]. Elektroenergetika glazami molodezhi : tr. VI Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. (Ivanovo, 9-13 noyabrya 2015 g.) [Electric power industry through the eyes of youth: Proc. of the VI International Scientific and Technical Conference, (November 9-13, 2015)]. Ivanovo, Ivanovskii gos. energeticheskii un-t im. V. I. Lenina, 2015, vol. 1, 628 p. (in Russ.).