Natural-simulation Model of Photovoltaic Station Generation in Process of Electricity Balancing in Electrical Power System

Abstract

У роботі проаналізовано методи стабілізації графіків генерації фотоелектричних станцій (ФЕС) в електроенергетичних системах (ЕЕС) у процесі балансування електроенергії. Оскільки ФЕС характеризуються нестабільністю виробництва електроенергії через залежність від погодних умов, для підвищення енергоефективності ФЕС створено автоматичну систему прогнозування їхніх графіків генерації (АСПГ) на наступну добу. Розглянуто процес автоматизації прогнозування електростанцій у складі балансуючої групи електростанцій та алгоритм коригування прогнозу генерації електростанції. Критерієм керування процесом прогнозування є мінімізація різниці між значеннями прогнозної та фактичної генерації за той самий проміжок часу. Перевірка працездатності та налаштування АСПГ ФЕС з метою оцінювання її функціонування й ефективності застосування в задачі балансування станів ЕЕС можливі лише засобами імітації. Показано, що з огляду на характер процесу прогнозування генерації ФЕС за допомогою АСПГ доцільно використовувати імітаційне моделювання. Оскільки під час балансування за допомогою АСПГ фактичне значення генерації постійно контролюється, ці значення можна використовувати під час імітації та переходити до імітації в реальному часі. У цьому разі моделювання розглядається як експериментальний метод дослідження, за яким збуренням і дослідженню піддається не сам об’єкт, а програмно реалізована комп’ютерна модель об’єкта. Реалістична імітаційна модель роботи ФЕС дає змогу повніше враховувати різні режими їхньої роботи в процесі балансування режимів ЕЕС у складі балансуючої групи та обґрунтованіше вибирати рішення щодо участі ФЕС у генерації з урахуванням погодних умов і обмежень операторів системи передачі та розподілу електроенергіїW artykule przeanalizowano metody stabilizacji harmonogramów generacji stacji fotowoltaicznych (PV) w systemach elektroenergetycznych (EPS) w procesie bilansowania energii elektrycznej. Ponieważ PV charakteryzuje się niestabilnością produkcji energii elektrycznej ze względu na zależność od warunków atmosferycznych, w celu zwiększenia efektywności energetycznej PV stworzono automatyczny system prognozowania ich harmonogramów generacji (ASFG) na dzień następny. Rozpatrywany jest proces automatycznego kojarzenia predykcji elektrowni w ramach grupy bilansującej elektrownie oraz algorytm korygowania predykcji generacji elektrowni. Kryterium zarządzania procesem prognozowania jest minimalizacja różnicy pomiędzy wartościami generacji prognozowanej i rzeczywistej dla tego samego okresu czasu. Sprawdzenie działania i dostrojenie ASFG PV w celu oceny jego funkcjonowania i skuteczności zastosowania w zadaniu bilansowania stanów EPS jest możliwe tylko za pomocą symulacji. Wykazano, że na podstawie charakteru procesu prognozowania generacji PV z wykorzystaniem ASFG, wskazane jest zastosowanie modelowania symulacyjnego. Ponieważ podczas bilansowania z wykorzystaniem ASFG stale monitorowana jest rzeczywista wartość generacji, możliwe jest wykorzystanie tych wartości podczas symulacji i przejście do symulacji w czasie rzeczywistym. W tym przypadku modelowanie traktowane jest jako eksperymentalna metoda badań, zgodnie z którą perturbacjom i badaniom poddawany jest nie sam obiekt, ale zaimplementowany programowo komputerowy model obiektu. Model symulacyjny pracy PV w warunkach rzeczywistych umożliwia pełniejsze uwzględnienie różnych trybów ich pracy w procesie bilansowania trybów pracy EPS w ramach grupy bilansującej oraz bardziej racjonalny wybór decyzji dotyczących udziału PV w wytwarzaniu, z uwzględnieniem warunków pogodowych oraz ograniczeń operatorów systemu przesyłu i dystrybucji energii elektrycznejThe paper analyzes the methods of stabilizing generation schedules of photovoltaic stations (PV) in electric power systems (EPS) in the process of balancing electricity. Since PV is characterized by the instability of electricity production due to dependence on weather conditions, an automatic system for forecasting their generation schedules (ASFG) for the next day has been created to increase the energy efficiency of PV. The process of automating the prediction of the power stations as part of the balancing group of the power stations and the algorithm for adjusting the prediction of power plant generation are considered. The criterion for managing the forecasting process is the minimization of the difference between the values of forecasted and actual generation for the same period of time. Checking the performance and tuning of the ASFG PV in order to evaluate its functioning and the effectiveness of its application in the task of balancing the states of the EPS is possible only by means of simulation. It is shown that based on the nature of the process of forecasting the generation of PV using ASFG, it is advisable to use simulation modeling. Since the actual value of generation is constantly monitored during balancing using ASFG, it is possible to use these values during simulation and proceed to real-time simulation. In this case, modeling is considered as an experimental method of research, according to which it is not the object itself that is subjected to perturbations and research, but the software-implemented computer model of the object. The real-life simulation model of the operation of the PV makes it possible to more fully consider the various modes of their operation in the process of balancing the modes of the EPS as part of the balancing group and to more reasonably choose decisions regarding the participation of the PV in generation, taking into account weather conditions and the limitations of the system operators of transmission and distribution of electricity