Модель роботи розподільної мережі в ізольованому режимі

Abstract

Вразливість потужних об’єктів генерування електричної енергії та системи передачі перед впли-вами воєнного, техногенного та природного характеру і надзвичайна складність організації захисту цих об’єктів від зазначених впливів, зумовлюють необхідність пошуку нових рішень забезпечення надій-ного електропостачання споживачів. Очевидним напрямком в цьому аспекті є практичне впрова-дження елементів децентралізованого підходу до забезпечення функціонування електроенергетичної системи (ЕЕС) України. Інтенсивний розвиток відновлюваної енергетики, який останніми роками спо-стерігався в Україні, відбувався, зокрема, за рахунок джерел відносно малої потужності (сонячних електричних станцій (СЕС) зі встановленою потужністю до 100 кВт), що створило передумови для практичної реалізації концепції мікромереж, які здатні тривало забезпечувати електропостачання локальних споживачів навіть за умови відключення електричних зв’язків із ЕЕС, яка здійснює електро-постачання споживачів мікромережі за нормальної експлуатаційної схеми. У статті подано результати моделювання функціонування мікромережі, створеної на основі реаль-ної електричної мережі населеного пункту з відповідними добовими профілями споживання та виробни-цтва електроенергії локальними джерелами. Моделювання здійснювалося в програмному середовищі MATLAB. В рамках дослідження розглядалися дві конфігурації моделі: гібридної мікромережі з СЕС і ди-зель-генератором (ДГ) та гібридної мікромережі з СЕС та установкою зберігання енергії (УЗЕ). Завдання дослідження — досягнення стійкої роботи електричної мережі в умовах втрати елект-ричного зв’язку із зовнішньою ЕЕС за умови забезпечення пріоритетного електропостачання об’єктів критичної інфраструктури (ОКІ) та споживачів І-ї категорії за надійністю. Проведено моде-лювання двох основних сценаріїв ізольованого режиму роботи мікромережі: зимового (з хмарними та сонячними днями включно) і літнього періодів максимального споживання. Результати дослідження показують можливість практичної організації мікромереж на базі існую-чих розподільних електричних мереж з локальними джерелами енергії із застосуванням систем керу-вання розподіленим генеруванням електроенергії (Distributed Energy Resource Management System, DERMS), які забезпечують високу ефективність локальної енергетичної інфраструктури та стій-кість роботи створеної мікромережі.

The vulnerability of powerful power generation facilities and the transmission system to military, man-made, and natural impacts, and the extreme complexity of protecting these facilities from the mentioned impacts necessitate the search for new solutions to provide reliable power supply to consumers. Obvious direction in this aspect is the practical implementation of elements of a decentralized approach to ensuring the functioning of the Interconnected Power System (IPS) of Ukraine. The intensive development of renewable energy in Ukraine in recent years has been driven, among other things, by the sources of relatively low power (in particular, solar power plants (SPP) with an installed capacity of up to 100 kW), which created the preconditions for the practical implementation of the microgrid concept, which enables to provide long-term power supply of local consumers even in the event of disconnection of power grid from the ІPS, which supplies power to microgrid consumers under normal operating conditions. This article presents the results of modeling the functioning of a microgrid created on the base of a real electric grid of a settlement with the corresponding daily profiles of power consumption and generation by local sources. The modeling was carried out in the MATLAB software environment. Two model configurations were considered in the study: a hybrid microgrid with a SPP and a diesel generators and a hybrid microgrid with a SPP and energy storage unit. The objective of the study to achieve stable operation of the power grid in the conditions of loss of electrical connection with the external power system, providing priority power supply to critical infrastructure facilities and consumers of the 1-st category in terms of reliability is ensured. Two main scenarios of isolated microgrid operation were modeled: winter (includ-ing cloudy and sunny days) and summer periods of maximum consumption. The results of the study show the possibility of practical organization of microgrids based on existing distribution power grids with local energy sources using Distributed Energy Resource Management Systems (DERMS), which ensure high efficiency of the local energy infrastructure and sustainability of the created microgrid