Вплив відновлюваних джерел енергії на енергоефективність розподільних електричних мереж

Abstract

The total installed capacity of renewable energy sources (RES) in 2021 reached almost 10 percent of the installed capacity of UES of Ukraine. This became possible due to state incentives in the form of a “green tariff”. However, the lack of a reasonable approach to determining the point of connection of RES to the electric network (EN) and its power has led to the decreae of the effectiveness of the EN operation. Due to the incommensurable capacities of RES and consumers connected to one feeder, losses of active power increase, indicators of the quality of electric energy (voltage deviations) deteriorate, and elements of the electric network (power transmission lines, power transformers) are overloaded. All this is aggravated by the fact that ENs were designed and built according to the principles of centralized power supply, for which the appearance of counterflows of electricity is an abnormal mode. Photoelectric plants, which make up almost 80 percent of RES in Ukraine, have the technical possibility to realize the impact on the flow of reactive energy in the network. This possibility was confirmed by analyzing the results of field experiments on operational objects and mathematical modeling by means of Simulink Matlab. Optimization of the reactive power flows is the most effective means of reducing active power and energy losses and improving electrical energy quality indicators. Therefore, the paper proposes a method for determining the amount of reactive power generated by a photovoltaic plant depending on its connection point and network configuration..

Сумарна встановлена потужність відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) у 2021 році досягнула майже 10 відсотків від встановленої потужності ОЕС України. Це стало можливим завдяки державному стимулюванню у вигляді «зеленого тарифу». Однак, відсутність обґрунтованого підходу до визначення точки приєднання ВДЕ до електричної мережі (ЕМ) та її потужності призвело до зменшення ефективності функціонування ЕМ. Через неспівмірні потужності ВДЕ та споживачів, які приєднанні до одного фідера, збільшуються втрати активної потужності, погіршуються показники якості електричної енергії (відхилення напруги), перевантажуються елементи електричної мережі (лінії електропередачі, силові трансформатори). Це все посилюється тим, що ЕМ проєктувались та будувались за принципами централізованого електропостачання, для яких поява зустрічних потоків електроенергії є ненормальним режимом. Фотоелектричні станції, які становлять майже 80 % ВДЕ в Україні, мають технічну можливість реалізувати вплив на перетікання реактивної енергії в мережі. Цю можливість підтверджено аналізом результатів натурних експериментів на діючих об`єктах та математичним моделюванням засобами Simulink Matlab. Оптимізація перетоків реактивної потужності є найефективнішим засобом зменшення втрат активної потужності і енергії та покращення показників якості електричної енергії. Тому в роботі запропоновано метод визначення кількості генерованої реактивної потужності фотоелектричною станцією в залежності від точки її приєднання і конфігурації мережі.