Исследование балансов мощности при внедрении возобновляемых источников энергии и накопителей электрической энергии в электрическую сеть

Аннотация

В последние десятилетия за рубежом и в нашей стране большое внимание уделяется использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Применению ВИЭ препятствуют неравномерность территориального размещения энергоресурса и стохастичность его поступления. Для более широкого внедрения ВИЭ требуются создание нормативно-технических документов, регламентирующих построение электроэнергетических систем, а также решение ряда технических задач, например, связанных с необходимостью сглаживания неравномерности выработки электрической энергии.

Объект настоящего исследования — распределительные электрические сети с возобновляемыми источниками энергии (ветро- (ВЭС), солнечными (СЭС) электростанциями) и накопителями электрической энергии. Цель исследования — разработка предложений по методике внедрения накопителей и ВИЭ в электрические сети. Результаты исследования предполагается использовать для разработки программно-технического комплекса управления накопителем электроэнергии и прогнозирования потребления электроэнергии и генерации ВИЭ в электрических сетях.

В работе использованы методы математического моделирования (вычислительного эксперимента) с созданием моделей накопителей и ВИЭ, функционирующих с учётом климатических параметров (скорости ветра, инсоляции, температуры) географических мест, полученных из общедоступных баз данных.

Для исследования балансовой надежности рассмотрена работа ВИЭ в составе обобщенной распределительной сети, содержащей эквивалентный источник централизованной энергосистемы, распределительную сеть, нагрузки потребителей, ВИЭ разных типов (ВЭС, СЭС), централизованный накопитель электрической энергии. Проведены моделирование и анализ (для ряда регионов России) выработки мощности СЭС и ВЭС в течение суток (по усредненным за час значениям метеорологических условий) и за месяц, оценен объем производимой ими за год электрической энергии, проанализирован эффект «сглаживания» графиков генерации за счёт сочетания разных типов ВИЭ, применения накопителей электрической энергии.

Предложены универсальные модели ВИЭ и накопителей электрической энергии для анализа установившихся режимов электрической сети, проиллюстрировано применение моделей для анализа балансов мощности при внедрении накопителей и ВИЭ, выделены и описаны основные этапы внедрения ВИЭ и накопителей, сформулированы задачи, требующие проведения расчетов электрических режимов.