Методы повышения маневренности электростанций при увеличении доли ветровых и солнечных электростанций в составе региональных энергосистем. Обзор

Павел Владимирович Илюшин; Игорь Дмитриевич Георгиевский

doi:10.34831/EP.2024.1112.3.001

Методы повышения маневренности электростанций при увеличении доли ветровых и солнечных электростанций в составе региональных энергосистем. Обзор

Павел Владимирович Илюшин, Игорь Дмитриевич Георгиевский

Аннотация

Увеличение доли ветровых (ВЭС) и солнечных электростанций (СЭС) создает новые вызовы для надежной работы региональных энергосистем. Это связано со стохастическим характером выработки электроэнергии ВЭС и СЭС, что может приводить к значительным флуктуациям параметров режима при резких изменениях в поступлении первичных энергоресурсов. В этих условиях требуется повышение гибкости энергосистем для возможности управления режимами и обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Отсутствие в составе ВЭС и СЭС, а также энергосистем, систем накопления электрической энергии (СНЭЭ) требует повышения маневренности электростанций. В большинстве региональных энергосистем отсутствуют гидроэлектростанции (ГЭС), которые обладают требуемыми маневренными характеристиками для поддержания баланса активной мощности в темпе процесса. В статье рассмотрены методы повышения маневренности электростанций за счет сокращения длительности пусковых операций, расширения регулировочного диапазона, а также увеличения скорости набора/сброса нагрузки. Обоснована необходимость реализации комплекса эффективных организационных и технических мероприятий в региональных энергосистемах для повышения их гибкости при планировании вводов новых ВЭС и СЭС.

Ключевые слова

региональная энергосистема, гибкость, маневренность, длительность пусковых операций, регулировочный диапазон, скорость набора/сброса нагрузки

Полный текст:

PDF

Литература

Бутузов, В.А. Возобновляемая энергетика в России. С первых шагов до наших дней [Текст] / В.А. Бутузов, П.П. Безруких, В.В. Елистратов // Энергосбережение. – 2021. – № 4. – С. 62 -- 72.

Илюшин, П.В. Обзор возможностей для увеличения доли ветровых и солнечных электростанций в структуре генерирующих мощностей энергосистем [Текст] / П.В. Илюшин, И.Д. Георгиевский // Энергетик. – 2023. – № 5. – С. 13 -- 18.

Ольховский, Г.Г. Электроэнергетика России нуждается в новом государственном плане её развития на долгосрочную перспективу [Текст] / Г.Г. Ольховский, В.Э. Воротницкий, А.Ф. Бондаренко // Электрические станции. – 2020. – № 12. – С. 10 -- 19.

Ольховский, Г.Г. Парогазовые установки для отечественных ТЭС [Текст] / Г.Г. Ольховский // Электрические станции. – 2020. – № 1. – С. 21 -- 28.

Илюшин, П.В. Интеграция электростанций на основе возобновляемых источников энергии в единой энергетической системе России: обзор проблемных вопросов и подходов к их решению [Текст] / П.В. Илюшин // Вестник МЭИ. – 2022. – № 4. – С. 98 -- 107.

Илюшин, П.В. Анализ международного опыта формирования условий для эффективного применения систем накопления электроэнергии в управлении режимами [Текст] / П.В. Илюшин, П.К. Березовский // Энергетик. – 2019. – № 11. – С. 3 -- 8.

Flexibility in conventional power plants innovation landscape brief. [Electronic resource] // IRENA,2019. – (https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/ Publication/2019/Sep/IRENA_Flexibility_in_CPPs_2019).

Зорченко, Н.В. Участие ТЭС в регулировании частоты и мощности [Текст] / Н.В. Зорченко, А.Г. Чаплин, М.Ф. Павлова, М.Е. Паршутин // Теплоэнергетика. – 2021. – № 6. – С. 94 -- 102.

Об утверждении правил технологического функционирования электроэнергетических систем и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации [Текст]: постановление Правительства РФ от 13.08.2018 № 937.

Электроэнергетические системы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности в энергообъединении. Общие требования [Текст]: ГОСТ 34184-2017. – Введ. 01.03.2018. – М.: ФГУП «Стандартинформ». – 2017. – 7 с.

Об утверждении требований к участию генерирующего оборудования в общем первичном регулировании частоты и внесении изменений в Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации [Текст]: приказ Минэнерго России от 9 января 2019 г. № 2.

Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования [Текст]: ГОСТ Р 55890-2013. Введ. 01.09.2014. – М.: Стандартинформ, 2014. – 23 с.

Технические требования к генерирующему оборудованию участников оптового рынка. 2024 [Текст]: утв. первым заместителем председателя правления АО «СО ЕЭС» 11.01.2024– М.: АО «СО ЕЭС». – 2024. – 261 с.

Hilleman, D. Cost Benefits of a Cycling Analysis on a Combined Cycle Unit [Electronic resource] / D. Hilleman, S. Lefton, K. Beadell, T. Kiel // ELECTRIC POWER Conference & Exhibition, 2013. – (https://www.powermag.com/cost-benefits-of-a-cycling-analysis-on-a-combined-cycle-unit/).

Самойлович, Г.С. Переменные и переходные режимы в паровых турбинах [Текст] / Г.С. Самойлович, Б.М. Трояновский. – М.: Энергоиздат, 1982. – 495 с.

Баринберг, Д. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода [Текст] / Д. Баринберг, Ю.М. Бродов, А.А. Гольдберг [и др.]. – Екатеринбург: Чароид, 2007. – 459 с.

Flexibility in thermal power plants with a focus on existing coal-fired power plants [Электронный ресурс] // Agora Energiewende, 2017. – (https://thecoalhub.com/wp-content/uploads/attach_359.pdf).

Starting the boiler [Electronic resource] // Asea Brown Boveri (ABB), 2008. – (https://library.e.abb.com/public/c9290059021efeabc1257427002e720a/57-62%201M809_ ENG72dpi.pdf).

Чаплин, А.Г. Зарубежные подходы к автоматизации ТЭС [Текст] / А.Г. Чаплин, М.К. Каленская, Н.В. Зорченко // Энергохозяйство за рубежом. – 2018. – № 5. – С. 18 -- 21.

Зысин, Л.В. Парогазовые и газотурбинные установки [Текст]: учеб. пособие / Л.В. Зысин. – С-Пб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2010. – 377 с.

Цанев, С.В. Газотурбинные энергетические установки [Текст]: учеб. пособие для вузов / С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.С. Земцов, А.С. Осыка. -- М.: Издательский дом МЭИ, 2022. – 428 c.

Шнайдерман, Ю.М. Парогазовые установки в энергетике [Текст]: учеб. пособие / Ю.М. Шнайдерман, А.А. Новиков, В.В. Саранцев, Е.Н. Мазовка. – Минск: Изд-во БНТУ, 2016. – 78 с.

Галашов, Н.Н. Режимы работы и эксплуатация ТЭС [Текст] / Н.Н. Галашов. – Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2013. – 252 с.

Общие технические требования к вновь вводимому энергетическому оборудованию тепловых электрических станций, работающих в составе ЕЭС России [Текст] // Материалы совместного заседания секций «Тепловые электростанции» и «Техническое регулирование в электроэнергетике» НТК НП «НТС ЕЭС». – М.: ОАО «ВТИ», 2014. – 36 с.

Glensk, B. Real Options Analysis of the Flexible Operation of an Enhanced Gas-Fired Power Plant [Electronic resource] / Glensk B., Madlener R. -- 2015. – (https://www.fcn.eonerc.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaabdbyyz).

Аракелян, Э.К. Способы расширения регулировочного диапазона парогазовых установок и их сравнительная эффективность по показателям экономичности, маневренности и надежности на примере ПГУ-450. Обзор литературы [Текст] / Э.К. Аракелян, А.В. Андрюшин, С.Ю. Бурцев, К.А. Андрюшин // Вестник МЭИ. – 2017. – № 6. – С. 20 -- 30.

Радин, Ю.А. Ограничения регулировочного диапазона нагрузок энергоблока ПГУ-325 [Текст] / Ю.А. Радин, М.С. Фролов // Надежность и безопасность энергетики. – 2017. – Т. 10, № 1 – C. 53 -- 59.

Lyu, Q. Research on Down-Regulation Cost of Flexible Combined Heat Power Plants Participating in Real Time Deep Down-Regulation Market [Text] / Q. Lyu, Y. Li, N. Zhang, L. Zheng, H. Gong, H. Sun // Energies. – 2020. – Vol. 13(4). 787.

Dagsvik, H.N. Pump-Turbines in Conventional Hydropower Plants [Text] / H.N. Dagsvik, P-T.S. Storli // 30th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2021. -- 774.

Pitorac, L. Upgrading Hydropower Plants to Pump Storage Plants: A Hydraulic Scale Model of the Tunnel System [Text] / L. Pitorac, K. Vereide, L. Lia // 8th IAHR International Symposium on Hydraulic Structures, 2020.

Vins, M. Integration of Battery Energy Storage in Thermal Power Plant [Text] / M. Vins, J. Dragoun, M. Sirovy // IECON Proceedings (Industrial Electronics Conference). – Singapore, 2020. -- P. 1608 -- 1613.

Илюшин, П.В. Эффективное использование накопителей электрической энергии для предотвращения отключений объектов распределенной генерации при кратковременных отклонениях частоты [Текст] / П.В. Илюшин, А.Л. Куликов, П.К. Березовский // Релейная защита и автоматизация. – 2019. – № 4. – С. 26 -- 33.

Пат. 2121746 C1 Российская Федерация, МПК F01K 7/38, F01K 7/34, H01F 6/06. Паротурбинная электростанция, способ ее эксплуатации, объединенная энергосеть и способ ее эксплуатации [Текст] / Хериберт К., Уве Р., Вольфганг Т., Хорст Ф. -- № 94026787/09; заявл. 20.11.1992: заявитель Проссейн Электра, АГ; опубл. 10.11.1998.

Пат. 2354024 C1 Российская Федерация, МПК H02J 3/00. Объединенная энергосистема и способ эксплуатации объединенной энергосистемы [Текст] / Мартыненко В.С., Мартыненко С.А. -- № 2007136922/09; заявл. 08.10.2007; опубл. 27.04.2009.

Ольховский, Г.Г. Переменные режимы ПГУ [Текст] / Г.Г. Ольховский, А.В. Агеев, А.Д. Рожков // Электрические станции. – 2021. – № 6. – С. 43 -- 48.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2024.1112.3.001