Планирование развития электрической генерации однозонной энергосистемы с высокой долей возобновляемых источников энергии
Ключевые слова:
балансовая надежность, планирование развития генерации, возобновляемые источники энергии, электроэнергетическая система
Аннотация
Рассмотрены вопросы планирования генерации энергосистемы с высокой долей возобновляемых источников энергии. Стохастический характер возобновляемых источников энергии (ВИЭ) сильно отличает их от традиционных электрических станций. Выдаваемая мощность ВИЭ зависит от погодных условий, поэтому некоторые энергосистемы не включают их в баланс мощности. Это ведет к избытку установленной мощности в электроэнергетической системе и росту тарифов на электроэнергию для потребителей.
Вероятностные расчеты балансовой надежности показали, что ВИЭ влияют на баланс мощности в энергосистеме и не требуют полного дублирования традиционной генерацией. Приведены результаты расчета балансовой надежности для тестовой IEEE схемы с различными долей и структурой возобновляемых источников энергии. Показано, что влияние ВИЭ на баланс мощности определяется не годовой выработкой электроэнергии, а корреляцией между графиками мощности ВИЭ и нагрузки.
При наличии в энергосистеме большой доли ВИЭ меняются требования не только к мощности традиционной генерации, но и к ее структуре. Представлены результаты оптимизации состава генерирующего оборудования при различной доле ВИЭ. Доказано, что при отсутствии ВИЭ в энергосистеме предпочтение отдается менее маневренным, но более дешевым установкам. При увеличении доли ВИЭ в энергосистеме растет доля более дорогих высокоманевренных установок.
Предложен метод планирования развития генерации для однозонной энергосистемы. Величина резерва мощности определена на основе расчета балансовой надежности, а состав генерации уточнен,исходя из оптимизации загрузки генерирующих агрегатов.
Литература
1. Billinton R. Reliability Evaluation of Power Systems. N.-Y.: Springer Science & Business Media, 1996.
2. Security of Supply — Intern. Rev. Standards and Implementation. National Grid Electricity Transmission PLC, 2017.
3. ГОСТ Р 58730—2019. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Планирование развития энергосистем. Расчеты балансовой надежности. Нормы и требования.
4. Парижское соглашение [Электрон. ресурс] www.unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf (дата обращения 12.01.2022).
5. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 670-р от 14 апреля 2016 г. «О подписании Парижского соглашения, принятого 12 декабря 2015 г. 21-й сессией Конференции Сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата».
6. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 1523-р от 9 июня 2020 г. «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года».
7. Koh A. Renewable Power Rep. [Электрон. ресурс] www.iea.org/reports/renewable-power (дата обращения 12.01.2022).
8. Bahar H. Tracking Onshore Wind 2020 Rep. [Электрон. ресурс] www.iea.org/reports/onshore-wind (дата обращения 12.01.2022).
9. Баркин О.Г. и др. Обзор российского ветроэнергетического рынка и рейтинг регионов России за 2018 г. СПб.: Российская Ассоциация Ветроиндустрии, 2019.
10. Анфимов С.С. и др. Обзор российского ветроэнергетического рынка и рейтинг регионов России за 2020 г. СПб.: Российская Ассоциация Ветроиндустрии, 2020.
11. Wan C. e. a. Optimal Prediction Intervals of Wind Power Generation // IEEE Trans. Power Systems. 2014. V. 29. No. 3. Pp. 1166—1174.
12. Bludszuweit H., Dominguez-Navarro J.A., Llombart A. Statistical Analysis of Wind Power Forecast Error // IEEE Trans. Power Systems. 2008. V. 23. No. 3. Pp. 983—991.
13. IEEE Reliability Test System // IEEE Trans. Power Apparatus and Systems. 1979. V. 98. No. 6. Pp. 2047—2054.
14. Allan R.N., Billinton R., Abdel-Gawad N.M.K. The IEEE Reliability Test System — Extensions to and Evaluation of the Generating System // IEEE Trans. Power Systems. 1986. V. 1. No. 4. Pp. 1—7.
15. Grigg C. e. a. The IEEE Reliability Test System — 1996. A report Prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee // IEEE Trans. Power Systems. 1999. V. 14. No. 3. Pp. 1010—1020.
16. Barrows C. e. a. The IEEE Reliability Test System: A Proposed 2019 Update // IEEE Trans. Power Systems. 2019. V. 35. No. 1. Pp. 119—127.
17. GitHub [Офиц сайт] www.github.com/GridMod/RTS-GMLC (дата обращения 12.01.2022).
18. Antares Simulator [Офиц сайт] www.antares-simulator.org (дата обращения 12.01.2022).
19. MISO. Business Practices Manual. Energy and Operating Reserve Markets [Офиц сайт] www.misoenergy.org/legal/business-practice-manuals/ (дата обращения 12.01.2022).
20. Малкин П.А. Шлайфштейн В.А. Об обеспечении надёжности в электроэнергетике // Электрические станции. 2010. № 6. С. 2—7
---
Для цитирования: Рамзи Ел Добейсси, Ванин А.С., Насыров Р.Р., Шаров Ю.В. Планирование развития электрической генерации однозонной энергосистемы с высокой долей возобновляемых источников энергии // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 56—65. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-56-65
#
1. Billinton R. Reliability Evaluation of Power Systems. N.-Y.: Springer Science & Business Media, 1996.
2. Security of Supply — Intern. Rev. Standards and Implementation. National Grid Electricity Transmission PLC, 2017.
3. GOST R 58730—2019. Edinaya Energeticheskaya Sistema i Izolirovanno Rabotayushchie Energosistemy. Planirovanie Razvitiya Energosistem. Raschety Balansovoy Nadezhnosti. Normy i Trebovaniya. (in Russian).
4. Parizhskoe Soglashenie [Elektron. Resurs] www.unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf (Data Obrashcheniya 12.01.2022). (in Russian).
5. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 670-r ot 14 Aprelya 2016 g. «O Podpisanii Parizhskogo Soglasheniya, Prinyatogo 12 Dekabrya 2015 g. 21-y Sessiey Konferentsii Storon Ramochnoy Konventsii Organizatsii Obedinennykh Natsiy ob Izmenenii Klimata».(in Russian).
6. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 1523-r ot 9 Iyunya 2020 g. «Ob Utverzhdenii Energeticheskoy Strategii Rossiyskoy Federatsii na Period do 2035 Goda».(in Russian).
7. Koh A. Renewable Power Rep. [Elektron. Resurs] www.iea.org/reports/renewable-power (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
8. Bahar H. Tracking Onshore Wind 2020 Rep. [Elektron. Resurs] www.iea.org/reports/onshore-wind (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
9. Barkin O.G. i dr. Obzor Rossiyskogo Vetroenergeticheskogo Rynka i Reyting Regionov Rossii za 2018 g. SPb.: Rossiyskaya Assotsiatsiya Vetroindustrii, 2019. (in Russian).
10. Anfimov S.S. i dr. Obzor Rossiyskogo Vetroenergeticheskogo Rynka i Reyting Regionov Rossii za 2020 g. SPb.: Rossiyskaya Assotsiatsiya Vetroindustrii, 2020. (in Russian).
11. Wan C. e. a. Optimal Prediction Intervals of Wind Power Generation. IEEE Trans. Power Systems. 2014;29;3:1166—1174.
12. Bludszuweit H., Dominguez-Navarro J.A., Llombart A. Statistical Analysis of Wind Power Forecast Error. IEEE Trans. Power Systems. 2008;23;3:983—991.
13. IEEE Reliability Test System. IEEE Trans. Power Apparatus and Systems. 1979;98;6:2047—2054.
14. Allan R.N., Billinton R., Abdel-Gawad N.M.K. The IEEE Reliability Test System — Extensions to and Evaluation of the Generating System. IEEE Trans. Power Systems. 1986;1;4:1—7.
15. Grigg C. e. a. The IEEE Reliability Test System — 1996. A report Prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee. IEEE Trans. Power Systems. 1999;14;3:1010—1020.
16. Barrows C. e. a. The IEEE Reliability Test System: A Proposed 2019 Update. IEEE Trans. Power Systems. 2019;35;1:119—127.
17. GitHub [Ofits Sayt] www.github.com/GridMod/RTS-GMLC (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
18. Antares Simulator [Ofits Sayt] www.antares-simulator.org (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
19. MISO. Business Practices Manual. Energy and Operating Reserve Markets [Ofits Sayt] www.misoenergy.org/legal/business-practice-manuals/ (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
20. Malkin P.A. Shlayfshteyn V.A. Ob Obespechenii Nadezhnosti v Elektroenergetike. Elektricheskie Stantsii. 2010;6:2—7. (in Russian)
---
For citation: Ramzy El Dobeyssy, Vanin A.S., Nasyrov R.R., Sharov Yu.V. Planning the Development of Electricity Generating Capacity in a One-Zone Electric Power System with a High Share of Renewable Energy Sources. Bulletin of MPEI. 2022;5:56—65. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-56-65
2. Security of Supply — Intern. Rev. Standards and Implementation. National Grid Electricity Transmission PLC, 2017.
3. ГОСТ Р 58730—2019. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Планирование развития энергосистем. Расчеты балансовой надежности. Нормы и требования.
4. Парижское соглашение [Электрон. ресурс] www.unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf (дата обращения 12.01.2022).
5. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 670-р от 14 апреля 2016 г. «О подписании Парижского соглашения, принятого 12 декабря 2015 г. 21-й сессией Конференции Сторон Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата».
6. Распоряжение Правительства Российской Федерации № 1523-р от 9 июня 2020 г. «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года».
7. Koh A. Renewable Power Rep. [Электрон. ресурс] www.iea.org/reports/renewable-power (дата обращения 12.01.2022).
8. Bahar H. Tracking Onshore Wind 2020 Rep. [Электрон. ресурс] www.iea.org/reports/onshore-wind (дата обращения 12.01.2022).
9. Баркин О.Г. и др. Обзор российского ветроэнергетического рынка и рейтинг регионов России за 2018 г. СПб.: Российская Ассоциация Ветроиндустрии, 2019.
10. Анфимов С.С. и др. Обзор российского ветроэнергетического рынка и рейтинг регионов России за 2020 г. СПб.: Российская Ассоциация Ветроиндустрии, 2020.
11. Wan C. e. a. Optimal Prediction Intervals of Wind Power Generation // IEEE Trans. Power Systems. 2014. V. 29. No. 3. Pp. 1166—1174.
12. Bludszuweit H., Dominguez-Navarro J.A., Llombart A. Statistical Analysis of Wind Power Forecast Error // IEEE Trans. Power Systems. 2008. V. 23. No. 3. Pp. 983—991.
13. IEEE Reliability Test System // IEEE Trans. Power Apparatus and Systems. 1979. V. 98. No. 6. Pp. 2047—2054.
14. Allan R.N., Billinton R., Abdel-Gawad N.M.K. The IEEE Reliability Test System — Extensions to and Evaluation of the Generating System // IEEE Trans. Power Systems. 1986. V. 1. No. 4. Pp. 1—7.
15. Grigg C. e. a. The IEEE Reliability Test System — 1996. A report Prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee // IEEE Trans. Power Systems. 1999. V. 14. No. 3. Pp. 1010—1020.
16. Barrows C. e. a. The IEEE Reliability Test System: A Proposed 2019 Update // IEEE Trans. Power Systems. 2019. V. 35. No. 1. Pp. 119—127.
17. GitHub [Офиц сайт] www.github.com/GridMod/RTS-GMLC (дата обращения 12.01.2022).
18. Antares Simulator [Офиц сайт] www.antares-simulator.org (дата обращения 12.01.2022).
19. MISO. Business Practices Manual. Energy and Operating Reserve Markets [Офиц сайт] www.misoenergy.org/legal/business-practice-manuals/ (дата обращения 12.01.2022).
20. Малкин П.А. Шлайфштейн В.А. Об обеспечении надёжности в электроэнергетике // Электрические станции. 2010. № 6. С. 2—7
---
Для цитирования: Рамзи Ел Добейсси, Ванин А.С., Насыров Р.Р., Шаров Ю.В. Планирование развития электрической генерации однозонной энергосистемы с высокой долей возобновляемых источников энергии // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 56—65. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-56-65
#
1. Billinton R. Reliability Evaluation of Power Systems. N.-Y.: Springer Science & Business Media, 1996.
2. Security of Supply — Intern. Rev. Standards and Implementation. National Grid Electricity Transmission PLC, 2017.
3. GOST R 58730—2019. Edinaya Energeticheskaya Sistema i Izolirovanno Rabotayushchie Energosistemy. Planirovanie Razvitiya Energosistem. Raschety Balansovoy Nadezhnosti. Normy i Trebovaniya. (in Russian).
4. Parizhskoe Soglashenie [Elektron. Resurs] www.unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf (Data Obrashcheniya 12.01.2022). (in Russian).
5. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 670-r ot 14 Aprelya 2016 g. «O Podpisanii Parizhskogo Soglasheniya, Prinyatogo 12 Dekabrya 2015 g. 21-y Sessiey Konferentsii Storon Ramochnoy Konventsii Organizatsii Obedinennykh Natsiy ob Izmenenii Klimata».(in Russian).
6. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii № 1523-r ot 9 Iyunya 2020 g. «Ob Utverzhdenii Energeticheskoy Strategii Rossiyskoy Federatsii na Period do 2035 Goda».(in Russian).
7. Koh A. Renewable Power Rep. [Elektron. Resurs] www.iea.org/reports/renewable-power (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
8. Bahar H. Tracking Onshore Wind 2020 Rep. [Elektron. Resurs] www.iea.org/reports/onshore-wind (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
9. Barkin O.G. i dr. Obzor Rossiyskogo Vetroenergeticheskogo Rynka i Reyting Regionov Rossii za 2018 g. SPb.: Rossiyskaya Assotsiatsiya Vetroindustrii, 2019. (in Russian).
10. Anfimov S.S. i dr. Obzor Rossiyskogo Vetroenergeticheskogo Rynka i Reyting Regionov Rossii za 2020 g. SPb.: Rossiyskaya Assotsiatsiya Vetroindustrii, 2020. (in Russian).
11. Wan C. e. a. Optimal Prediction Intervals of Wind Power Generation. IEEE Trans. Power Systems. 2014;29;3:1166—1174.
12. Bludszuweit H., Dominguez-Navarro J.A., Llombart A. Statistical Analysis of Wind Power Forecast Error. IEEE Trans. Power Systems. 2008;23;3:983—991.
13. IEEE Reliability Test System. IEEE Trans. Power Apparatus and Systems. 1979;98;6:2047—2054.
14. Allan R.N., Billinton R., Abdel-Gawad N.M.K. The IEEE Reliability Test System — Extensions to and Evaluation of the Generating System. IEEE Trans. Power Systems. 1986;1;4:1—7.
15. Grigg C. e. a. The IEEE Reliability Test System — 1996. A report Prepared by the Reliability Test System Task Force of the Application of Probability Methods Subcommittee. IEEE Trans. Power Systems. 1999;14;3:1010—1020.
16. Barrows C. e. a. The IEEE Reliability Test System: A Proposed 2019 Update. IEEE Trans. Power Systems. 2019;35;1:119—127.
17. GitHub [Ofits Sayt] www.github.com/GridMod/RTS-GMLC (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
18. Antares Simulator [Ofits Sayt] www.antares-simulator.org (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
19. MISO. Business Practices Manual. Energy and Operating Reserve Markets [Ofits Sayt] www.misoenergy.org/legal/business-practice-manuals/ (Data Obrashcheniya 12.01.2022).
20. Malkin P.A. Shlayfshteyn V.A. Ob Obespechenii Nadezhnosti v Elektroenergetike. Elektricheskie Stantsii. 2010;6:2—7. (in Russian)
---
For citation: Ramzy El Dobeyssy, Vanin A.S., Nasyrov R.R., Sharov Yu.V. Planning the Development of Electricity Generating Capacity in a One-Zone Electric Power System with a High Share of Renewable Energy Sources. Bulletin of MPEI. 2022;5:56—65. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-56-65
Опубликован
2022-01-19
Выпуск
Раздел
Электроэнергетика (технические науки)
