Оптимізація потужностей генерування фотовольтаїчних електростанцій в задачах забезпечення балансової надійності локальних електричних систем

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено підвищенню балансової надійності локальних електричних систем за рахунок визначення оптимальної потужності генерування ФЕС та розробленню методів, що дозволяють зменшити нестабільність їх генерування. Визначаючи пріоритетність розв’язання задач в ЛЕС, відмітимо балансову надійність як надійність ЛЕС, коли її розрахункова модель визначається балансом споживання і генерування електроенергії з врахуванням зовнішнього поступлення. Від того, якими способами і засобами забезпечується балансова надійність, залежить як успішно розв’язуються інші задачі. Від балансу активної і реактивної потужності в ЛЕС залежать її техніко-економічні показники. В роботі показано, що для оцінювання енергоефективності електричних мереж, яка включає в себе надійність і економічність електропостачання споживачів, доцільно користуватися інтегральним показником якості функціонування. Для більш ґрунтовного оцінювання якості функціонування ЛЕС показник якості вдосконалено за рахунок визначення вагових коефіцієнтів його складових. Даний показник дозволяє визначити функціональну готовність щодо забезпечення надійного і якісного електропостачання, а також оцінити вплив ФЕС на енергоефективність ЛЕС. Нестабільність генерування ФЕС, як і інших ВДЕ, є одним з суттєвих факторів, що впливають на баланс потужності в ЛЕС і, як наслідок, на відповідність параметрів режиму нормативним значенням. На основі аналізу ймовірнісних характеристик процесів генерування ВДЕ, зокрема ФЕС, та навантаження вдосконалено метод визначення коефіцієнта стабільності генерування ВДЕ. Даний показник є імовірністю забезпечення споживачів електроенергії ЛЕС електроенергією генерування ВДЕ. На основі такого визначеного показника стабільності запропоновано метод визначення оптимальної потужності резерву за критерієм мінімуму приведених витрат енергопостачальної компанії. Також показано зв'язок між відносними показниками балансової надійності та іменованими, зокрема математичним очікуванням недовідпуску електроенергії в електричних мережах з ВДЕ. З урахування нестабільності процесу генерування ФЕС запропоновано метод зменшення нерівномірності графіка електричних навантажень ЛЕС. Такий метод окрім зменшення нерівномірності сумарного графіка електричних навантажень ЛЕС дозволяє зменшити втрати електроенергії в мережі та мінімізувати витрати енергопостачальних компаній на стимулювання споживачів до зміщення графіка навантаження. Зменшення витрат досягається за рахунок вибору оптимальних вузлів для вирівнювання сумарного графіка навантаження ЛЕС.

Диссертационная работа посвящена повышению балансовой надежности локальных электрических систем за счет определения оптимальной мощности генерирования ФЭС и разработке методов, позволяющих уменьшить нестабильность их генерирования. Определяя приоритетность решения задач в ЛЭС, отметим балансовую надежность как надежность ЛЭС, когда ее расчетная модель определяется балансом потребления и генерирования электроэнергии с учетом внешнего поступления. От того, какими способами и средствами обеспечивается балансовая надежность, зависит как успешно решаются другие задачи. От баланса активной и реактивной мощности в ЛЭС зависят ее технико- экономические показатели.

Due to the fact that non-traditional and renewable energy sources are being developed in electric networks, the latter take signs of local electrical systems (LES). This means that in relation to them there are problems that are typical of electric power systems (EPS) with large thermal, nuclear and hydro power plants. These include ensuring the reliability of consumers' electricity supply, maintaining voltage levels within acceptable limits, optimizing power flows in order to reduce losses, and maintaining balance sheet reliability in a LES with combined power supply from local and centralized energy sources. Determining the priority of solving tasks in the LES, note the balance reliability as the reliability of LES, when its calculated model is determined by the balance of consumption and generation of electricity, taking into account the external income. From what methods and means the balance reliability is ensured, depends on how other tasks are successfully solved. The balance of active and reactive power in the LES depends on its technical and economic indicators. The process of balancing power in the LES is significantly influenced by the instability of generation of renewable energy sources (RES), in particular photovoltaic electric stations (PES). The instability of the PES generation is compensated by the power supplied to the LES from the UES. Because of the conditions for balancing the regime of LES, they also affect the regimes of the EES. Analysis of the interaction of schedules of the work of electric consumers and photovoltaic electric stations allowed to establish that the greatest technical and economic effect of the use of PES in electric networks is obtained only if the schedule of their generation is agreed upon with the total schedule of electricity consumption of the local electrical system. A new method of reconciling the schedules of electrical loads of a local electric system and generation of photovoltaic electric station in it is proposed. The method is based on the definition of consumers, the harmonization of which graphs will allow the maximum use of energy generated by PES with minimal loading of LES nodes. As a result, it reduces network power losses, improves voltage quality and, consequently, improves energy efficiency of the power supply system.