Повышение эффективности участия фотоэлектрических электростанций в регулировании частоты в изолированных энергорайонах

Павел Владимирович Илюшин; Муджон Маклеан Муджон

Повышение эффективности участия фотоэлектрических электростанций в регулировании частоты в изолированных энергорайонах

Павел Владимирович Илюшин, Муджон Маклеан Муджон

Аннотация

Во многих странам имеются изолированные энергорайоны с различными видами потребителей, которые не подключены к системе централизованного электроснабжения. Исторически основными источниками электроэнергии в таких энергорайонах являлись дизельные электростанции (ДЭС) на базе дизель-генераторных установок (ДГУ) разных типов и мощностей. Учитывая мировой тренд на декарбонизацию электроэнергетики в изолированных энергорайонах в последние годы изменяется структура генерирующих мощностей. Это происходит за счёт поэтапного вывода из эксплуатации устаревших морально и физически ДГУ и ввода в эксплуатацию объектов на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе гибридных энергетических комплексов. Важную роль в этом процессе играют фотоэлектрические электростанции (ФЭС). Все ФЭС подключаются к электрическим сетям через инверторные преобразователи. На большинстве ФЭС применяются сетевые инверторные преобразователи, которым необходимо опорное напряжение от сети для управления режимами их работы. Инверторные преобразователи имеют возможности для участия в регулировании частоты в определённых диапазонах. Эти возможности предусмотрены алгоритмами, заложенными заводами-изготовителями в их системах автоматического управления (САУ).

Указаны требования, предъявляемые к участию ФЭС в регулировании частоты, информация об уставках защит инверторных преобразователей, а также возможностях их работы в аварийных режимах. Приведены рекомендации по выбору алгоритмов работы и параметров настройки инверторных преобразователей ФЭС. Для повышения эффективности участия ФЭС в регулировании частоты в изолированных энергорайонах обоснована необходимость применения в составе ФЭС систем накопления электроэнергии.

DOI 10.71841/EP.ELST.2024.1118.9.04

Ключевые слова

изолированный энергорайон, фотоэлектрическая станция, инверторный преобразователь, система автоматического управления, регулирование частоты, уставки защит.

Полный текст:

PDF

Литература

Папков, Б.В. Требования к системе обеспечения надежности электроснабжения [Текст] / Б.В. Папков, М.В. Шарыгин // Надежность и безопасность энергетики. -- 2014. -- № 1. -- С. 53 -- 55.

Воропай, Н.И. Направления и проблемы трансформации электроэнергетических систем [Текст] / Н.И. Воропай // Электричество. -- 2020. -- № 7. -- С. 12 -- 21.

Тягунов, М.Г. Цифровая трансформация и энергетика [Текст] / М.Г. Тягунов // Энергетическая политика. -- 2021. -- № 9 (163). -- С. 74 -- 85.

Илюшин, П.В. О специальном воздействии на систему возбуждения автономно работающих генераторов при больших набросах нагрузки [Текст] / П.В. Илюшин, Ю.Е. Гуревич // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. -- 2016. -- № 2. -- С. 2 -- 7.

Безруких, П.П. Прогноз развития возобновляемой энергетики мира на период до 2030 года [Текст] / П.П. Безруких // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. -- 2018. -- № 9 (201). -- С. 92 -- 94.

Бутузов, В.А. Российская возобновляемая энергетика [Текст] / В.А. Бутузов, П.П. Безруких, В.В. Елистратов // Энергия единой сети. -- 2021. -- № 3 (58). -- С. 70 -- 77.

Филькин, М.Е. Перспективы развития мировой солнечной энергетики [Текст] / М.Е. Филькин // Финансовая экономика. -- 2022. -- № 11. -- С. 248 -- 251.

Renewable capacity statistics 2024 [Electronic resource] // International Renewable Energy Agency. -- Abu Dhabi. – 2024. – (https://www.irena.org/Publications/2024/Mar/Renewable-capacity-statistics-2024).

Стребков, Д.С. Роль новых технологий в развитии солнечной энергетики [Текст] / Д.С. Стребков, Н.Ю. Бобовников // Энергетик. -- 2020. -- № 7. -- С. 33 -- 36.

Стребков, Д.С. Повышение эффективности солнечных электростанций [Текст] / Д.С. Стребков, Ю.Х. Шогенов, Н.Ю. Бобовников // Инженерные технологии и системы. -- 2020. -- Т. 30, № 3. -- С. 480 -- 497.

Ilyushin, P.V. Calculating the sequence of stationary modes in power distribution networks of Russia for wide-scale integration of renewable energy based installations [Text] / P.V. Ilyushin, S.P. Filippov, O.V. Shepovalova, A.A. Nekrasov // Energy Reports. -- 2021. -- Т. 7, № 5. -- С. 308 -- 327.

Елистратов, В.В. Режимы работы установок и энергокомплексов на основе возобновляемых видов энергии [Текст]: учеб. пособие / В.В. Елистратов, И.Г. Кудряшева. – СПб.: Политех-Пресс, 2021. – 157 с.

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 Московского энергетического института. -- 2022. -- № 4. -- С. 98 -- 107.

Owais, R. Utility-scale solar photovoltaic power plant emulating a virtual synchronous generator with simultaneous frequency and voltage control provision [Text] / R. Owais, S. Javed Iqbal // IET Energy Systems Integration. -- 2024. -- P. 1 -- 20.

Cristaldi, L. Power Generation Control Algorithm for the Participation of Photovoltaic Panels in Network Stability [Text] / L. Cristaldi, M. Faifer, C. Laurano, R. Ottoboni, E. Petkovski, S. Toscani // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. -- 2023. -- Vol. 72. -- P. 1 -- 9.

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, утвержденные приказом Минэнерго России от 19 июня 2003 г. № 229» (с изменениями и дополнениями) [Текст]: приказ Министерства энергетики РФ от 9 января 2019 г. № 2.

Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Возобновляемые источники энергии. Технические требования к фотоэлектрическим солнечным станциям [Текст]: ГОСТ Р 70787-2023: введ. 14 июня 2023.– М.: Российский институт стандартизации, 2023.

Компания «Прософт-системы» реализовала автоматику ОПРЧ на СЭС заводская [Текст] // Энергоэксперт. -- 2018. -- № 1 (65). -- С. 20.

Чернышов, А.С. Изучение оптимизации режимов работы солнечных электростанций в энергосистеме республики Крым и г. Севастополя с возможностью регулирования частоты [Текст] / А.С. Чернышов, В.В. Гурьев, Б.А. Якимович, В.В. Кувшинов, А.М. Олейников // Интеллектуальные системы в производстве. -- 2022. -- Т. 20, № 2. -- С. 138 -- 147.

Cristaldi, L. Model-Based Algorithm for Flexible Power Point Tracking for Photovoltaic Participation in Primary Frequency Regulation [Text] / L. Cristaldi, M. Faifer, C. Laurano, E. Petkovski, F. Ponci, I. Sowa, S. Toscani // Energies. -- 2024. -- Vol. 17. -- 2049.

Yin, Y. Fast frequency response technology of photovoltaic power plant based on equivalent modelling [Text] / Y. Yin // The Journal of Engineering. -- 2023. -- e12230.

Коротков, Б.А. О возможности участия солнечных электростанций в общем первичном регулировании частоты [Текст] / Б.А. Коротков, Е.Н. Попков, Р.И. Сейт // Известия НТЦ единой энергетической системы. -- 2018. -- № 2. -- С. 109 -- 117.

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 (37). -- С. 26 -- 33.

Ruban, N. Frequency control by the pv station in electric power systems with hydrogen energy storage [Text] / N. Ruban, V. Rudnik, A. Askarov, B. Maliuta // International Journal of Hydrogen Energy. -- 2023. -- Т. 48, № 73. -- С. 28262 -- 28276.

Илюшин, П.В. Учет особенностей объектов распределенной генерации при выборе алгоритмов противоаварийного управления в распределительных сетях [Текст] / П.В. Илюшин // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. -- 2011. -- № 4. -- С. 19 -- 25.

Попков, Е.Н. Опыт эксплуатации солнечных электростанций в части их параллельной работы с ЕЭС России [Текст] / Е.Н. Попков, Р.И. Сейт // Известия НТЦ единой энергетической системы. -- 2017. -- № 2. -- С. 119 -- 125.

Суворов, А.А. Синтез и тестирование типовых структур систем автоматического управления на основе виртуального синхронного генератора для генерирующих установок с силовым преобразователем [Текст] / А.А. Суворов, А.Б. Аскаров, В.Е. Рудник, М.В. Андреев, Ю.Д. Бай // Электрические станции. -- 2022. -- № 3 (1088). -- С. 43 -- 57.

Круглыхин, П.И. Оценка влияния объектов солнечной генерации на устойчивость энергорайона со слабыми связями [Текст] / П.И. Круглыхин, Р.А. Уфа, В.Е. Рудник, А.С. Васильев // Интеллектуальная электротехника. -- 2022. -- № 3 (19). -- С. 79 -- 99.

Илюшин, П.В. Анализ особенностей выбора устройств РЗА в распределительных сетях с собственными генерирующими объектами небольшой мощности [Текст] / П.В. Илюшин // Электрические станции. -- 2017. -- № 9 (1034). -- С. 29 -- 34.

Гурьев, В.В. Перспективы увеличения выработки солнечных электростанций энергосистемы Республики Крым и города Севастополя [Текст] / В.В. Гурьев, В.В. Кувшинов, Б.А. Якимович // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. -- 2020. -- Т. 23, № 2. -- С. 116 -- 123.