Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в Единую энергетическую систему России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению
Аннотация
В последние годы в Единую энергетическую систему России (ЕЭС России) массово интегрируют ветровые (ВЭС) и солнечные (СЭС) электростанции мощностью от единиц до сотен мегаватт. До конца 2024 г. должны быть введены в эксплуатацию ВЭС и СЭС суммарной установленной мощностью 5,28 ГВт, а в следующие десять лет — еще около 6,7 ГВт. Строительство ВЭС и СЭС происходит через механизм заключения договоров о предоставлении мощности, обеспечивающих инвесторам гарантированный возврат инвестиций на оптовом рынке электрической энергии и мощности.
Цель работы — анализ проблемных вопросов интеграции ВИЭ в ЕЭС России и представление перечня первоочередных и перспективных шагов для обеспечения оптимального управления режимами энергосистем в условиях роста доли ВИЭ в структуре генерирующих мощностей. Учитывая то, что отдельные энергорайоны, работающие в составе ЕЭС России, могут выделяться в островной режим по различным причинам, то анализ проблемных вопросов функционирования ВИЭ выполнен и для этого режима работы.
Рассмотрен международный опыт интеграции ВИЭ в энергосистемы, приведена градация объемов ВИЭ, требующая разработки и реализации соответствующих организационно-технических мероприятий. Приведены статистические данные из российских и международных источников по показателям надежности ветроэнергетических установок различной мощности и фотоэлектрических систем. Оборудование современных ВЭС и СЭС имеет высокие коэффициенты готовности, но отключается достаточно часто, что ведет к набросам нагрузки на прилегающую сеть и требует покрытия аварийных дефицитов активной мощности традиционными электростанциями. Дан перечень первоочередных шагов, реализация которых позволит корректно интегрировать ВИЭ в распределительные сети, не допуская повреждений электросетевого оборудования и аварий с массовым нарушением электроснабжения потребителей в процессе эксплуатации. Реализация перспективных шагов позволит содействовать беспрепятственной интеграции в ЕЭС России возрастающих объемов ВИЭ при сохранении возможностей управления режимами энергосистем.
Обоснована необходимость внесения изменений в нормативно-правовые акты и нормативно-технические документы, регламентирующие технические требования к оборудованию ВИЭ, их технологическому присоединению и функционированию в составе энергосистем. Целенаправленная и поэтапная реализация представленных мероприятий позволит не допускать излишних отключений ВИЭ, привлекать ВИЭ к участию в управлении режимами энергосистем, гарантировать надежное электроснабжение потребителей, а также безопасность и надежность функционирования ЕЭС России.
Литература
2. Бутузов В.А., Безруких П.П., Елистратов В.В. Российская возобновляемая энергетика // Энергия единой сети. 2021. № 3(58). С. 70—77.
3. Безруких П.П. Прогноз развития возобновляемой энергетики мира на период до 2030 года // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2018. № 9(201). С. 92—94.
4. Бутузов В.А., Безруких П.П., Елистратов В.В. Возобновляемая энергетика в России. С первых шагов до наших дней // Энергосбережение. 2021. № 4. С. 62—72.
5. Елистратов В.В., Кудряшева И.Г. Режимы работы установок и энергокомплексов на основе возобновляемых видов энергии: учебное пособие. СПб.: Политех-пресс, 2021.
6. Тягунов М.Г., Шевердиев Р.П. Модели и методы исследования факторов, влияющих на режим работы гибридного энергокомплекса гарантированного энергоснабжения // Вестник МЭИ. 2021. № 5. С. 58—68.
7. Илюшин П.В., Гуревич Ю.Е. О специальном воздействии на систему возбуждения автономно работающих генераторов при больших набросах нагрузки // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2016. № 2. С. 2—7.
8. Папков Б.В., Осокин В.Л., Дулепов Д.Е., Осокин С.В. Особенности управления объектами современной электроэнергетической системы // Вестник НГИЭИ. 2021. № 7(122). С. 26—37.
9. Стребков Д.С., Бобовников Н.Ю. Роль новых технологий в развитии солнечной энергетики // Энергетик. 2020. № 7. С. 33—36.
10. Бутузов В.А., Безруких П.П., Грибков С.В. Ветроэнергетика России // Энергия: экономика, техника, экология. 2021. № 10. С. 38—50.
11. Стребков Д.С., Филиппченкова Н.С. Перспективы использования возобновляемых источников энергии на территории мегаполиса в рамках концепции Smart City // Новое в российской электроэнергетике. 2020. № 12. С. 25—30.
12. Илюшин П.В. Учет особенностей объектов распределенной генерации при выборе алгоритмов противоаварийного управления в распределительных сетях // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011. № 4. С. 19—25.
13. Кучеров Ю.Н., Березовский П.К., Веселов Ф.В., Илюшин П.В. Анализ общих технических требований к распределённым источникам энергии при их интеграции в энергосистему // Электрические станции. 2016. № 3. С. 2—10.
14. Бык Ф.Л., Мышкина Л.С. Надежность объектов распределенной энергетики // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 1. С. 45—51.
15. Илюшин П.В., Самойленко В.О. Анализ показателей надежности современных объектов распределенной генерации // Промышленная энергетика. 2019. № 1. С. 8—16.
16. Куликов А.Л., Шарыгин М.В., Илюшин П.В. Принципы организации релейной защиты в микросетях с объектами распределённого генерирования электроэнергии // Электрические станции. 2019. № 7. С. 50—56.
17. Шарыгин М.В., Куликов А.Л. Oбеспечение селективности релейной защиты в системах электроснабжения на основе байесовского метода проверки гипотез // Электричество. 2017. № 9. С. 24—33.
18. Ефремов В.А., Ефремов А.В., Петрушков М.Ю., Широкина Е.В. Особенности выполнения защит линий при наличии ветровых электростанций // Релейная защита и автоматика энергосистем: Сб. докл. Междунар. конф. М., 2021. Т. 4. C. 43—49.
19. Бык Ф.Л., Мышкина Л.С. Цифровые технологии и эффективность локальных энергосистем // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: Материалы 93-го заседания семинара. Волжский, 2021. С. 99—107.
20. Илюшин П.В. Перспективные направления развития распределительных сетей при интеграции локальных интеллектуальных энергосистем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2021. № 4. С. 70—80.
21. Грибков С.В. Ветроэнергетическое оборудование и комплексы гарантированного электроснабжения малой мощности // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2017. № 8(188). С. 82—85.
22. Папков Б.В., Шарыгин М.В. Организация договорных отношений для управления надежностью электроснабжения потребителей // Энергетическая политика. 2013. № 3. С. 25—33.
23. Бляшко Я.И. Типовые решения для оборудования малых ГЭС // Гидротехника. 2019. № 2(55). С. 55—59.
---
Для цитирования: Илюшин П.В. Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в Единую энергетическую систему России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению // Вестник МЭИ. 2022. № 4. С. 98—107. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-98-107
---
Работа выполнена при поддержке: Российского научного фонда (проект № 21-79-30013) в Институте энергетических исследований Российской академии наук.
#
1. Tyagunov M.G. Tsifrovaya Transformatsiya i Energetika. Energeticheskaya Politika. 2021;9(163):74—85. (in Russian).
2. Butuzov V.A., Bezrukikh P.P., Elistratov V.V. Rossiyskaya Vozobnovlyaemaya Energetika. Energiya Edinoy Seti. 2021;3(58):70—77. (in Russian).
3. Bezrukikh P.P. Prognoz Razvitiya Vozobnovlyaemoy Energetiki Mira na Period do 2030 goda. Santekhnika, Otoplenie, Konditsionirovanie. 2018;9(201):92—94. (in Russian).
4. Butuzov V.A., Bezrukikh P.P., Elistratov V.V. Vozobnovlyaemaya Energetika v Rossii. S Pervykh Shagov do Nashikh Dney. Energosberezhenie. 2021;4:62—72. (in Russian).
5. Elistratov V.V., Kudryasheva I.G. Rezhimy Raboty Ustanovok i Energokompleksov na Osnove Vozobnovlyaemykh Vidov Energii: Uchebnoe Posobie. SPb.: Politekh-press, 2021. (in Russian).
6. Tyagunov M.G., Sheverdiev R.P. Modeli i Metody Issledovaniya Faktorov, Vliyayushchikh na Rezhim Raboty Gibridnogo Energokompleksa Garantirovannogo Energosnabzheniya. Vestnik MEI. 2021;5:58—68. (in Russian).
7. Ilyushin P.V., Gurevich Yu.E. O Spetsial'nom Vozdeystvii na Sistemu Vozbuzhdeniya Avtonomno Rabotayushchikh Generatorov pri Bol'shikh Nabrosakh Nagruzki. Elektro. Elektrotekhnika, Elektroenergetika, Elektrotekhnicheskaya Promyshlennost'. 2016;2:2—7. (in Russian).
8. Papkov B.V., Osokin V.L., Dulepov D.E., Osokin S.V. Osobennosti Upravleniya Obektami Sovremennoy Elektroenergeticheskoy Sistemy. Vestnik NGIEI. 2021;7(122):26—37. (in Russian).
9. Strebkov D.S., Bobovnikov N.Yu. Rol' Novykh Tekhnologiy v Razvitii Solnechnoy Energetiki. Energetik. 2020;7:33—36. (in Russian).
10. Butuzov V.A., Bezrukikh P.P., Gribkov S.V. Vetroenergetika Rossii. Energiya: Ekonomika, Tekhnika, Ekologiya. 2021;10:38—50. (in Russian).
11. Strebkov D.S., Filippchenkova N.S. Perspektivy Ispol'zovaniya Vozobnovlyaemykh Istochnikov Energii na Territorii Megapolisa v Ramkakh Kontseptsii Smart City. Novoe v Rossiyskoy Elektroenergetike. 2020;12:25—30. (in Russian).
12. Ilyushin P.V. Uchet Osobennostey Obektov Raspredelennoy Generatsii Pri Vybore Algoritmov Protivoavariynogo Upravleniya v Raspredelitel'nykh Setyakh. Elektro. Elektrotekhnika, Elektroenergetika, Elektrotekhnicheskaya Promyshlennost'. 2011;4:19—25. (in Russian).
13. Kucherov Yu.N., Berezovskiy P.K., Veselov F.V., Ilyushin P.V. Analiz Obshchikh Tekhnicheskikh Trebovaniy k Raspredelennym Istochnikam Energii pri Ikh Integratsii v Energosistemu. Elektricheskie Stantsii. 2016;3:2—10. (in Russian).
14. Byk F.L., Myshkina L.S. Nadezhnost' Obektov Raspredelennoy Energetiki. Nadezhnost' i Bezopasnost' Energetiki. 2021;14;1:45—51. (in Russian).
15. Ilyushin P.V., Samoylenko V.O. Analiz Pokazateley Nadezhnosti Sovremennykh Obektov Raspredelennoy Generatsii. Promyshlennaya Energetika. 2019;1:8—16. (in Russian).
16. Kulikov A.L., Sharygin M.V., Ilyushin P.V. Printsipy Organizatsii Releynoy Zashchity v Mikrosetyakh s Obektami Raspredelennogo Generirovaniya Elektroenergii. Elektricheskie Stantsii. 2019;7:50—56. (in Russian).
17. Sharygin M.V., Kulikov A.L. Obespechenie Selektivnosti Releynoy Zashchity v Sistemakh Elektrosnabzheniya na Osnove Bayesovskogo Metoda Proverki Gipotez. Elektrichestvo. 2017;9:24—33. (in Russian).
18. Efremov V.A., Efremov A.V., Petrushkov M.Yu., Shirokina E.V. Osobennosti Vypolneniya Zashchit Liniy pri Nalichii Vetrovykh Elektrostantsiy. Releynaya Zashchita i Avtomatika Energosistem: Sb. Dokl. Mezhdunar. Konf. M., 2021;4:43—49. (in Russian).
19. Byk F.L., Myshkina L.S. Tsifrovye Tekhnologii i Effektivnost' Lokal'nykh Energosistem. Metodicheskie Voprosy Issledovaniya Nadezhnosti Bol'shikh Sistem Energetiki: Materialy 93-go Zasedaniya Seminara. Volzhskiy, 2021:99—107. (in Russian).
20. Ilyushin P.V. Perspektivnye Napravleniya Razvitiya Raspredelitel'nykh Setey pri Integratsii Lokal'nykh Intellektual'nykh Energosistem. Elektroenergiya. Peredacha i Raspredelenie. 2021;4:70—80. (in Russian).
21. Gribkov S.V. Vetroenergeticheskoe Oborudovanie i Kompleksy Garantirovannogo Elektrosnabzheniya Maloy Moshchnosti. Santekhnika, Otoplenie, Konditsionirovanie. 2017;8(188):82—85. (in Russian).
22. Papkov B.V., Sharygin M.V. Organizatsiya Dogovornykh Otnosheniy dlya Upravleniya Nadezhnost'yu Elektrosnabzheniya Potrebiteley. Energeticheskaya Politika. 2013;3:25—33. (in Russian).
23. Blyashko Ya.I. Tipovye Resheniya dlya Oborudovaniya Malykh GES. Gidrotekhnika. 2019;2(55):55—59. (in Russian).
---
For citation: Ilyushin P.V. Integration of RES-based Power Plants into the Unified Energy System of Russia: Problematic Issues and Approaches to Solving Them. Bulletin of MPEI. 2022;4:98—107. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-98-107
---
The work is executed at support: Russian Science Foundation (Project No. 21-79-30013) at the Institute of Energy Research of the Russian Academy of Sciences.
