Щодо структури енергоефективної електромережі промислового підприємства з джерелами розосередженої генерації

Abstract

The widespread usage of distributed generation units based on renewable energy sources is leading to the transformation of traditional centralized power systems and the increasingly active implementation of sustainable energy. Efficient usage of renewable energy sources enables to unload local and distribution grids and significantly improve the reliability of electricity supply. At the same time, adverse energy overflows may occur, leading to additional power and voltage losses. In addition, distributed generation units connected to industrial power grids may also have a negative impact on the quality of electricity in them. Besides ,the traditional methods of mitigating the negative impact of distributed generation sources cannot always ensure the required quality of electricity and electromagnetic compatibility of consumers with the grid. Local microsystems, which have a modular structure and can operate both with a connection to the general power grid and in an isolated mode, allow for more efficient usage of renewable energy sources in the power grids of individual consumers. The article proposes the structure of energy-efficient electrical grid of an industrial enterprise with sources of distributed generation. It is expedient to create three local interconnected grids: an alternative current grids to which AC wind turbines are connected without quality assurance units for the generated electricity and consumers who do not need high-quality electricity ; AC grids with high-quality electric supply, as well as direct current grids with the possibility of connecting photovoltaic installations, DC wind turbines and DC consumers. This approach greatly simplifies the integration of renewable energy sources into the grids of industrial enterprises, improves electromagnetic compatibility, and makes it unnecessary to ensure the quality of the entire volume of electricity consumed. In addition, the proposed power grid structure reduces unwanted power overflows and facilitates the creation of a unified control system based on Smart Grid communication technologies.

Широке використання об’єктів розосередженої генерації на основі відновлюваних джерел енергії викликає трансформацію традиційних централізованих енергетичних систем та активнішого впровадження концепцій енергетики сталого розвитку. Ефективне використання відновлюваних джерел енергії дозволяє розвантажити локальні та розподільні мережі, а також значно підвищити надійність електропостачання. Водночас, при цьому можуть виникати небажані перетоки енергії, які спричиняють додаткові втрати потужності та напруги. До того ж, об’єкти розосередженої генерації, підключені до мереж промислових підприємств, можуть негативно впливати і на якість електричної енергії в них. При цьому традиційні методи подолання негативного впливу джерел розосередженої генерації не завжди можуть забезпечити необхідну якість електричної енергії та електромагнітну сумісність споживачів з мережею. Локальні ж мікросистеми, які мають модульну структуру і можуть працювати як з підключенням до загальної електричної мережі, так і в ізольованому режимі, дають змогу ефективніше використовувати відновлювані джерела енергії в мережах окремих споживачів. Запропоновано структуру енергоефективної електричної мережі промислового підприємства з джерелами розосередженої генерації. Останню доцільно створити з трьох локальних взаємопов’язаних мереж: мережі змінного струму, до якої під’єднані вітроустановки змінного струму без блоків забезпечення якості згенерованої ними електроенергії та споживачі, для яких припустиме порушення окремих показників якості електроенергії; мережі змінного струму з якісною електроенергією, а також мережі постійного струму з можливістю підключення до неї фотоелектричних установок, вітрогенераторів постійного струму та споживачів постійного струму. Такий підхід суттєво спрощує інтеграцію відновлюваних джерел енергії в мережі промислових підприємств, покращує електромагнітну сумісність, і не потребує забезпечення якості всього обсягу споживаної електроенергії. До того ж, запропонована структура електричної мережі дозволяє зменшити небажані перетоки електроенергії та полегшує створення уніфікованої системи керування на основі комунікаційних технологій Smart Grid.