CC BY
88
УДК 621.31
С. П. ДЕНИСЮК, Т. М. БАЗЮК (IEE НТУ «КП1»)
1нститут енергозбереження та енергоменеджменту Нацюнального техничного университету Укра'ши «КиТвський пол1техшчний ¡нститут», вул. Борщапвська 115, КиТв, Укра'ша, 03056, ел. пошта: [email protected], [email protected]
АНАЛ13 ВПЛИВУ ДЖЕРЕЛ РОЗОСЕРЕДЖЕНО? ГЕНЕРАЦ11 НА ЕЛЕКТРОМЕРЕЖУ ТА ОСОБЛИВОСТ1 ПОБУДОВИ В1РТУАЛЬНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦ1Й
Вступ
Енергетична криза с1мдесятих роюв XX сто-лггтя призвела до того, що в захщних крашах зникла тенденщя до максимально! централ1зацп електропостачання. 3 цього часу почала штен-сивно розвиватися розподшена (розосереджена) генеращя. Джерелами розосереджено! генерацп (РГ) е енергетичш установки, що використову-ють процес спалювання палива (газотурбшш i парогазов1 установки мало! потужност1, установки що працюють на 6ioMaci, 6iora3i та iH.), а також поновлюваш природш ресурси (мш- ri-дроелектростанцп, в1троустановки, сонячш установки та ш.). При робот1 в систем! розпод1-лена генеращя шдключаеться в розподшьчу мережу на низью напруги (6-10-35 кВ). Пщключення розосереджено! генерацп до роз-подшьчо! мереж1 мае позитивний вилив на И властивост1, але иоряд з цим створюе HOBi про-блеми, з якими доводиться стикатися при управлшш режимами системи електропостачання з розподшеною генеращею.
Характеристика штелектуальних мереж
Сучасна штелектуальна мережа - Smart Grid - мютить так1 складов!: автоматизоваш системи роботи 3i споживачами; часткову автоматиза-цш мереж з функщями самовщновлення; вщ-далене керування та контроль мережу активне використання анаттики для оптим1зацп потоюв електроенергп; автоматизовану вщдалену дис-петчеризащю; керування активами [2-3,5-8].
До ключових технолопчних шструменпв для формування Smart Grid належать: штелек-туальне силове обладнання; комушкацп на ос-HOBi сучасних автоматизованих систем; бази даних; автоматизована система запобпання не-санкщонованого доступу до керування; про-грамно-апаратш комплекси. Фактично мова йде про технологи, яю спроможш зробити електри-чну мережу та И навантаження транспорентни-ми та керованими.
Вщ сучасних Smart Grid очшують: шдви-щення ефективносп енергоспоживання, зокре-© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
ма, за рахунок зниження шкових навантажень; використання вщновлюваних джерел eHeprii' з розв'язанням задач динам1чного балансу спо-живання та генерацп на макро- i м1крор1внях; надшшсть, стабшьшсть та безпеку.
Сучасна концепцп Smart Grid грунтуеться на наступних базових шдходах:
- ор1ентащя на вимоги защкавлених сторш;
- кл1ентоор1ентовашсть;
- зростання poni керування як основного фактора розвитку та способу забезпечення сфо-рмованих вимог (щнностей) з вщповщним шд-вищенням керованосп окремих елеменпв та енергосистеми в цшому;
- 36ip та обробка шформацп, як головного засобу здшснення ефективного керування.
В рамках концепцп Smart Grid передбача-еться розвиток наступних функцюнальних характеристик: самовщиовлеиия при аваршних збуреннях; мотиващя активно! поведшки кш-цевого споживача; onip негативним впливам; забезпечення иадшиосп та якосп електроенер-rii; р1зиомашття тишв електростаицш i систем акумулювання електроенергп (розосереджена генеращя); розширення рииюв потужиосп та eHeprii' до кшцевого споживача.
Коицепщя Smart Grid передбачае перехщ до активного споживача - по cyri споживач стае, з одного боку, активним суб'ектом вироблення i прийняття pimeHb з розвитку та функщоиуваи-ня енергосистеми, а з шшого боку - об'ектом керування, що забезпечуе реал1защю ключових вимог.
Характеристика в1ртуальних електростаицш
В штелектуальнш енергосистем1 режими И роботи визначаються подшом фуикцш м1ж центратзованими i розподшеними генераторами. Управлшия розподшеиими генераторами може бути оргашзоваио у форм1 м1кромереж1 (microgrids) або в1ртуальних електростаицш (ВЕС) шляхом штеграцп джерел генерацп у ф1зичному плаш i в ринкових умовах. BipTya-
льна електростанщя мае аналопчну традицш-нш електростанци надшшсть, плановють i ке-ровану поведшку. Структура в!ртуально! електростанци представляеться об'еднанням розпо-дшених генератор1в, керованих навантажень та систем накопичення енерги. В1ртуальна елект-ростанщя визначаеться як оптимальне ршення в штеграци традицшних i розиодшених джерел генерацп. В!ртуальш електростанцп управля-ються единою системою управлшня енерпею (Energy Management System - EMS), яка коор-динуе ïx роботу аналогично до традицшних еле-ктростанцш. 1дея в1ртуальних електростанцш полягае у створенш hoboï системи управлшня та забезпечення надшност!, в якш вся шформа-щя збираеться, перетворюеться i використову-еться в робот! обладнання в цифровш форм!.
В1ртуальна електростанщя - це енергетична система, складена з велико! кшькосп малих джерел електроенергн, розташованих у р1зних perioHax з декшькома виводами в сшльну мережу, яю працюють як одне джерело велико! потужност!.
Концеищя в1ртуально1 електростанци вини-кла в результат! того, що в розиорядженш енер-гоиостачальних комианш з'явився доступ до електричних иотужностей, що виробляються розосередженими джерелами енерги, або що утворюеться в результат! виконання програм управлшня попитом. Використовуючи pÍ3HÍ способи управлшня попитом i розосереджеш джерела електроенергн (наприклад, акумулято-Phí батаре!, вщновлювальш джерела енерги i т. д.), енергопостачальна компашя може ство-рити в1ртуальну електростанщю i використову-вати ïï иотужшсть для вир1внювання píbhíb генерацп i споживання.
ВЕС е випдною для др1бних виробниюв електроенергн та трейдер1в. Для трейдера е бшьш випдно i зручно купувати електроенер-пю в одного шдрядника, шж у декшькох pÍ3-них, а саме у шдрядника, який спроможний га-рантувати постачання електроенергн за договором. Для др1бного виробника електроенергн електропостачання вщ енергосистем мае íctothí переваги перед постачанням вщ !зольованих електростанцш: полшшуеться надшшсть енер-гопостачання, краще використовуються енер-горесурси району, знижуеться соб1вартють електроенергн за рахунок найбшьш економ1чного розиодшу навантаження м1ж електростанщями, гарантований постшний мошторинг з можлив1-стю регулювання та вщирацювання параметр1в при нестандартних станах i дефектах.
Одшею з переваг розподшено! в1ртуально! електростанци е той факт, що при виникненш аваршно! ситуацп в др1бного джерела електроенергн або при порушенш його регуляцп, не вщбудеться повне выключения постачання електроенергй, а лише И частини, 1 тшьки в тому випадку, якщо вщсутне покриття недостач! енергй ¿з запасу иотужност!. У свою чергу ме-режев! оргашзацп можуть отримати нижч1 тки навантажень через зм1ну иоведшки споживач1в 1, отже, вщдалити заходи по розширенню мереж. За рахунок керованосп малою генеращею та акумулюванням енерги можливе полшшення стабшьност! розиодшьно! мереж!, перш за все щодо надшност! постачання та якосп електроенергн.
В1ртуальш електростанцп на основ! даних, одержуваних у режим! реального часу, зможуть оптимально позицюнуватися на ринку електроенергн або ринку резервно! потужност!. Поста-чальники електроенергн шдвищать ефектив-шсть торпвл! енерпею завдяки введению розподшено! генерацп.
Використання ВЕС обумовлено наступними факторами: реконструкщя мережевого комплексу, зростання частки використання НВДЕ в енергетичному баланс! краши, розвитку мшро-процесорно! техшкн та силово! електрошки.
Вплив джерел РГ на роботу розподшьчих мереж
Проанатзуемо вплив шдключення розпод1-лених джерел генерацй на розподшьш ЕМ з точки зору 1х експлуатацп при нормальному режим! [4].
Вплив РГ на регулювання напруги. Ращальш системи розподшу регулюють напругу за до-помогою пристро!в регулювання шд наванта-женням (РПН) на шдстанщях, додатково регуляторами лшп на розподшьчих лшях та шун-туючих конденсаторах на розподшьчих лш1ях або уздовж лшп. Регулювання напруги засно-вано на потоку потужност1 в одну сторону, де регулятори оснащен! компенсащею пад1ння л1н11. П1дключення джерел розосереджено! генерацй може призвести до змш в проф1л1 напруги уздовж розподшьчих лшш шляхом змши напрямку 1 величини активно! та реактивно! потужност! поток!в. Тим не менш, вплив РГ на регулювання напруги може бути позитивним чи негативним в залежност! в!д розподшьчо! системи ! розпод!льчих характеристик генератора, а також м!сця розташування РГ.
Вплив РГ на втрати. Одним з основних впли-в!в розподшено! генерац!! е зменшення втрат в
© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
розподшьчш мереж. Розташування одиниць РГ е важливим критер1ем, який повинен бути проана-л1зоваиий, щоб досягти бшьш високо! иащйиост! системи з1 зниженими втратами.
Визиачения мюць оптимального розташування РГ можна отримати за допомогою про-грамиого аиал1зу потоюв наваитажения, який дозволяе визиачити оптимальне мюце встаиов-леиия РГ в рамках системи з метою зниження втрат. Наприклад: якщо розподшьч! лшп мають висою втрати, додавши ряд джерел розподше-но1 генерацп невелико! потужиосп, ми отрима-емо позитивний ефект щодо зниження втрат, що в свою чергу дае велик! переваги для системи. 3 шшого боку, якщо додаються бшьш! оди-нищ, то вони повинш бути встаиовлеи! з ураху-ванням обмежень л!н!! електропередач!. Наприклад: емшсть живлячо! л!и!! може бути обме-жеиа, оск!льки пов!тряи! лшп ! кабел! мають теплов! характеристики, як! не можна переви-щувати.
Б!льш!сть джерел РГ належить споживачам. Оператори мереж! не можуть виршувати де встаиовлювати установки РГ. Зазвичай втрати змеишуються коли джерело електроенергп роз-ташовуеться ближче до споживача. Однак ло-кальие зб!льшення потоку потужносп в низь-ковольтиих мережах може мати небажаш иас-лщки, пов'язаи! з тепловими характеристиками.
Вплив РГ на вищг гармошки. Вищ! гармошки певною м!рою завжди присутш в еиергосисте-мах. Вони можуть бути викликаш иел!и!йи!стю в обмотщ збуджеиия трансформатора або нава-нтаженнях, таких як люм!иесцеити! лампи, ви-прямляч!, частотио-регульоваи! приводи, пере-микач! режим!в еиергетичиого обладиаиия, печ! та шше обладиаиия.
РГ також може бути джерелом вищих гармошк в мереж!. Гармои!ки можуть бути або з самого генератора (синхронного генератора) або вщ обладнання силово! електрои!ки, такого як швертори.
Обертов! геиератори е ще одним джерелом вищих гармошк, як! залежать вщ конструкц!! обмотки генератора (крок обмотки), иел!и!йиост! осердя, заземления та шших фактор!в, як! можуть призвести до зиачиого поширеиия гармои!к.
Розташування заземления генератора ! трансформатора мае основний вплив на обмеження проникиения гармон!к. Схеми заземления можуть бути вибраш для усунення або змеишеиия введения третьо! гармошки до системи жив-леиия. Це, як правило, обмежуе !! тшьки на сторон! джерел РГ.
© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
Пор1внюючи вплив вищих гармошк вщ РГ з шшими ефектами, яю дае РГ на систему жив-леиия, можна зробити висновок, що це не така вже й велика проблема.
Узгодження роботи основного енергетич-ного обладнання ВЕС
При формуванш осиовиих задач ВЕС необ-хщио зд!йснити виб1р джерел електроеиерг!!, пе-ретворювач!в, комутацшно! апаратури ! парамет-р1в електроенергп (номшального значения поту-жиост! ! иапруги, роду струму, частоти, числа фаз), з урахуванням дотримаиия правил техшки безпеки, як1 також впливають на експлуатац1йио-техи1чн! характеристики системи [1].
При вибор! генератора зм!нного або пост1йио-го струму необхщно враховувати так! фактори:
1) у системах змшного струму електричи! машини, перетворювач!, комутац1йи! апарати мають кращ! показиики критер!!в ефективиост!;
2) трифазш системи (три- або чотирипров1д-ш) волод1ють високою симетр1ею ! дозволяють створювати обертове магн1тне поле, необхщне для електроприводу електричиих машин. Чоти-рипров!ди! системи, кр1м того, дозволяють отримувати два р1вн! напруги (лшшну та фаз-иу) ! реал!зовувати не дуже складн! системи захисту;
3) основними недол1ками систем змшного струму е: складн!сть апаратури, забезпечення па-ралельио! роботи генератора; додатков! втрати на реактивних елементах; тдвищений р!веиь елект-ромаги!тиих перешкод; збшьшення поперечного перер1зу прово д1в при шдвищених частотах.
4) у системах поспйного струму геиератори мають хорош! регулювальш характеристики, иа-багато прост1ше забезпечуеться !х паралельиа робота, змеишеи! втрати електроенергп ! р1вень електромагн1тних перешкод. Однак !хшми недо-л1ками е: складн! техн1чн! р1шення перетворюва-ч1в електроеиерг!! ! комутац!йио! апаратури, вщ-носно иизьк! показиики иац!йиост!! ККД.
Виб1р ном!нально! напруги ВЕС визначаеть-ся наступиими факторами:
1) иизьк! значения напруги призводять до шдвищених значень струм1в (при постшнш по-тужиост!) ! втрат, потр1бне зб!льшеиия перетину проводу ! його масп в!дпов!дио, утрудию-еться регулюваиия ! стаб!л!зац1я параметр1в електроенергп;
2) шдвищеш значения напруги призводять до зменшення маси пров!диик!в, але також сприяють п!двищеиию маси розподшьних при-стро!в, кр1м того, шдвищуються ВИМОГИ ДО ¿30-ляц1! провщниюв ! техи1ки безпеки. В даний час
номшальне значения напруги генератор1в змш-ного струму вщповщае 220/380 В, а генератор1в постшного струму - 110, 220 В.
Виб1р потужност! генератора електроенергн проводиться за графшом навантаження. За роз-рахункову потужшсть приймаеться середне квадратичне значения повно! потужност! за час I, як правило, р1вне трпвалост! максимального навантаження в рощ або часу виходу на усталений режим додаткового джерела електроенергн.
При цьому, необхщно враховувати, що при великих коливання навантаження \ И часових ш-тервашв з експлуатацшно! точки зору вппдшше мати, нанриклад, два джерела потужшстю по 50 кВт, шж одие джерело потужшстю 100 кВт.
Для шдвищення ефектпвност! роботи ВЕС 1х центральш системи не тшьки повинш конт-ролювати стан устаткування \ виконувати фун-кцп захисту, але й повннш зберпати працезда-тшсть системи для вс1х заплаиованих ненорма-льних режнм1в шляхом адаптивно! змши струк-тури ланцюпв ! постуиового в!дключення груп сиоживач!в зг!дно задаиим пр!оритетом навантажень. Локальш системи уиравл!ння функцю-нальних елемент!в повинн! забезпечувати тшь-ки функц!ю перетворення та стаб!л!зац!! пара-метр!в електроенерг!!. В!дпов!дно контроль за роботою локальнпх систем управл!ния здшс-июе центральна система уиравл!ння ВЕС.
Модульний принцип побудови ВЕС е вельми перспективиим, оскшьки дозволяе забезпечити високу над!йи!сть роботи системи, за рахунок резервування основннх функц!ональннх елемен-т!в, вузл!в ! блоюв, а при необхщносп в!н дозволяе достатньо просто зб!льшуватп встановлену потужшсть джерел, перетворювач!в ! накопичу-вач!в електроенерг!! шляхом включения працюю-чих модул!в на паралельну роботу з аналог!чними функц!ональними модулями.
Принцип паралельно! роботи генератор!в ВЕС полягае в тому, що електростанщя працюе спшьно з !ншою електростанц!ею або розпод!-льною мережею на загальн! шини навантаження. Паралельна робота геиератор!в використо-вуеться у випадку, якщо потр!био п!двищити над!йи!сть системи електропостачання особливо в!дпов!дальиих споживач!в ! з метою компе-нсувати тимчасове зростаиня потужност! в го-дини п!кового навантаження, або коли спожи-вана потужн!сть обладнання, що шдключаеться протягом трнвалого часу в!др!зняеться в рази ! не завжди рацюнально використовувати для живлення навантажень мало! потужност! уста-
новку велико! потужност!, розраховану за максимально! потужност! сиоживач!в.
Анал1з зм1ни електричного режиму мере-ж1 п1сля п1дключення ВЕС
Широке иоширення в!дновлюваних джерел електроенергн веде, поряд з в!домими позитив-иими зм!нами в навколишньому середовищ!, також до зм!н електричного режиму в мереж!, причому ц! змши можуть бути як позитивиими (шдтримання частоти ! напруги, компенсац!я реактивно! потужност!, продовження електропостачання локально! дшянки мереж! при роз-пащ енергосистеми, зниження втрат ! викцщв С02), так ! негатнвннмп (зворотня д!я на режим мереж!).
В залежносп в!д величини потужност!, що генеруеться поновлюван! джерела електроенер-гп можуть п!дключатпся на вс! р!вш напруги. При цьому ступ!нь !х зворотиого впливу буде р!зною.
Найбшьш «чутливими» до зм!н електричного режиму е мереж! низько! ! середньо! напруги, де переважно мае м!сце !х п!дключеиня.
1нтегращя - це впровадження на системному р!вш станц!! децентрал!зовано! генерацп електроенерг!! в територ!альну електромережу загального користування [9-14]. Важливими питаниями штеграцй е:
- системи захисту;
- силова електрои!ка;
- моделювания надшност!;
- забезпечення якост! електроенерг!!;
- стандарта шдключення;
- моделювання (у тому чпсл! комп'ютерне моделювання).
Взаемне поеднання компонент!в систем ро-зосереджено! геиерац!! електроенерг!! може бути: незалежним в!д мереж!, з иаралельним шдключенням до мереж! загального користування та комбшованим. При комб!нованому з'еднанш компонент!в в раз! в!дмови мереж! блок РГ виявляеться в!дключенпм вщ мереж! загального користування, а його внутр!шня мережа продовжуе працювати незалежно (!зольо-ванпй режим роботи).
У типовш схем! взаемного з'еднання комио-нент!в системи РГ через мережу середнього р!вня напруги шдключення та вщ'еднання генератора здшснюеться автоматнчннм впмнкачем з! сторонн генератора головного силового трансформатора (головний вимикач). В залежност! в!д потужност! електростанци роз'еднувач з! сторонп мереж! може бути замшений автома-тичним вимикачем. У вс!х випадках напру га в
© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
точщ шдключення внзначае потребу в трансформатор!. Енергоблоки меншо! потужност! можуть безпосередньо п!дключатися до розпо-дшьчо! мереж! ннзько! напруги.
В!дпов!дно до класифшаци за електрпчнимн характеристиками, впдшяеться три р!зних типи систем РГ: синхронний генератор; асннхронннй генератор; швертор. Два перших типи предста-вляють традиц!йну техиолог!ю, засноваиу на електричних машинах з обертовим ротором. Останнш тип об'еднуе системи, що використо-вують конвертерп на основ! сучасно! сплово! електрон!кп. 3 точки зору cnocoöiß взаемного з'едиания компонент!в РГ, щ три типи роблять р!зний вплив на тернтор!альну мережу загального користування. Вимоги до взаемного з'ед-нанню комионент!в РГ: вимоги з боку комуна-
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Григораш О.В., Степура Ю.П., Квитко A.B. Структурно-параметрический синтез автономных систем электроснабжения // Ползуновский вестник.
- 2011. - №2/1. - С. 71-75.
2. Праховник A.B., Денисюк С.П., Коцар О.В. Принципи оргатзацп взаемод!! компонент Smart Grid // Енергетика та електрифшащя. - 2012. - № 8.
- С. 68-75.
3. Стогнш Б.С., Кириленко О.В., Праховник A.B., Денисюк С.П. Еволюц!я !нтелектуальних електричних мереж та !хш перспективи в Укра!н! // Техн. електродинамша. - 2012. - № 5. - С. 52-67.
4. Sarabia A.F. Impact of distributed generation on distribution system // Department of Energy Technology, Aalborg, Denmark.
5. Smart Grid - European Technology Platform for Electricity Networks of the Future. - European Commission, 2005. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.smartgrids.eu/
6. Smart Power Grids - Talking about a Revolution // IEEE Emerging Technology portal, 2009. 2011. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.ieee.org/portal/site/emergingtech/techindex. jsp?techId=1220
7. The National Energy Technology Laboratory: A vision for the Modern Grid, March 2007. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.bpa.gov/energy /n/smart grid/docs/Vision for theModernGrid Final.pdf
8. Valov B. Change of Network Operation after Interconnection of Renewables // International Workshop "Power Supply Systems with Renewables. - PUT (Russland). - 2009. - pp. 40-47.
9. Report On Renewable Energy Sources (RES) [Electronic resource] - Mode of access: www.etso-net.org/upload/documents/ETS0Report%20onRES.pdf.
10. European Commission Energy Research [Electronic resource] - Mode of access: euro-pa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt/article 1075 en.htm.
11. Creating the Internal Energy Market in Europe, © Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
льних компанш, що гарантують надшшсть подач! електроенергн, безпеку i яюсть електрое-Heprii'. U,i вимоги можуть включати: вимоги до захисних реле, вимоги до якосп електроенергн, вивчення потоюв потужност! i конструктивний анатз.
Висновок
Досвщ шшнх кра!н в сфер! впровадження потужностей розосереджено! генерац!! у власш енергоспстемн та розробкп концепци Smart Grid показав спроможн!сть уешшно! конкурен-ци систем РГ з великими джерелами енергй. Тому необхщшеть та ефективн!сть впровадження таких систем в Укра!ш не викликае
CyMHißiB.
REFERENCES
1. Grigorash O.V., Stepura Ju.P., Kvitko A.V. Strukturno-parametricheskij sintez avtonomnyh sistem jelektrosnabzhenija [Structural and parametrical synthesis of the off-line systems of power supply]. Polzunovskij vestnik Publ., 2011, no. 2/1, pp. 71-75.
2. Prahovnik A.V., Denisjuk S.P., Kocar O.V. Prin-cipi organizacii vzaemodi! komponent Smart Grid [Principles of organization of co-operation of component of Smart Grid]. Energetika ta elektrifikacija -Energy and electrification, 2012, no. 8, pp. 68-75.
3. Stognij B.S., Kirilenko O.V., Prahovnik A.V., Denisjuk S.P. Evoljucija intelektual'nih elektrichnih merezh ta ihni perspektivi v Ukrai'ni [Evolution of intellectual electric networks and their prospect in Ukraine]. Tehn. elektrodinamika - Tehn. Electrodynamics, 2012, no. 5, pp. 52-67.
4. Sarabia A.F. Impact of distributed generation on distribution system // Department of Energy Technology, Aalborg, Denmark.
5. Smart Grid - European Technology Platform for Electricity Networks of the Future. - European Commission, 2005. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.smartgrids.eu/
6. Smart Power Grids - Talking about a Revolution // IEEE Emerging Technology portal, 2009. 2011. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.ieee.org/portal/site/emergingtech/techindex. jsp?techId=1220
7. The National Energy Technology Laboratory: A vision for the Modern Grid, March 2007. [Electronic resource] - Mode of access: http://www.bpa.gov/energy/n/smart grid/docs/Vision f or theModernGrid Final.pdf
8. Valov B. Change of Network Operation after Interconnection of Renewables. International Workshop "Power Supply Systems with Renewables. - PUT (Russland), 2009, pp. 40-47.
9. Report On Renewable Energy Sources (RES) [Electronic resource] - Mode of access: www.etso-net.org/upload/documents/ETSOReport%20onRES.pdf.
September 2012 [Electronic resource] - Mode of access: www.ewea.org/index.php?id=11
12. Leonardo energy is the premier web site delivering a range of virtual libraries relating to electrical energy [Electronic resource] - Mode of access: www.leonardo-energy.org
13. Union for Co-ordination of transmission of Electricity [Electronic resource] - Mode of access: www.ucte.org.
14. Impact of DG on Reliability,Oct 1, 2002 12:00 PM, [Electronic resource] - Mode of access: www.tdworld.com/mag/power_impact_dg_reliability/in dex.html.
HaAinm^a AO ApyKy 01.12.2012.
10. European Commission Energy Research [Electronic resource] - Mode of access: euro-pa.eu.int/comm/research/energy/nn/nn_rt/article 1075 en.htm.
11. Creating the Internal Energy Market in Europe, September 2012 [Electronic resource] - Mode of access: www.ewea.org/index.php?id=11
12. Leonardo energy is the premier web site delivering a range of virtual libraries relating to electrical energy [Electronic resource] - Mode of access: www.leonardo-energy.org
13. Union for Co-ordination of transmission of Electricity [Electronic resource] - Mode of access: www.ucte.org
14. Impact of DG on Reliability,Oct 1, 2002 12:00 PM, [Electronic resource] - Mode of access: www.tdworld.com/mag/power_impact_dg_reliability/in dex.html
Статгю рекомендовано до друку д.т.н., професором Г. К. Гетьманом
У статл розглянуто особливосп впливу джерел розосереджено! генерацп на електромережу, а також особливосп побудови вфтуальних електростаицш на основ! джерел розосереджено! генерацп. Охарактеризовано ¡нтелектуальш мереж^ визначено ключов1 технолопчш ¡нструменти та базов1 гпдходи для ix побудови. Описано функцюнальш характеристики мереж, розвиток яких передбачено концепцию Smart Grid. Вщзначено роль активного споживача для енергосистеми. Проанал1зовано характеристики вфтуаль-них електростаицш, ix структуру та принципи роботи. Охарактеризовано переваги вфтуальних електростаицш для постачальниюв електрично!' eHeprii, для мережевих оргашзацш, а також для споживачт. Оцше-но позитивний вплив вфтуально! електросганци на споживача. Розглянуто випадок виникнення аваршно! ситуацп в одному ¡з джерел електроенергп вфтуальноТ електросганцп. Проанал1зовано вплив джерел розосереджено! генерацп на роботу розподшьчих мереж в нормальному режим! та змш до яких приводить таке пщключення. А саме: вплив розосереджено! генерацп на регулювання напруги, вплив джерел розосереджено! генерацп на втрати, вплив джерел розосереджено! генерацп на вищ1 гармошки. Наведено причини виникнення вищих гармошк в енергосистемах, та генератори вищих гармошк в джерелах розосереджено! генерацп. Проанал1зовано фактори, яю треба враховувати при вибор1 основного обладнання для вфтуаль-них електростаицш, та фактори якими визначаеться вибф номшально! напруги вфтуально! електростанцп. Вщзначено особливосп вибору генератора. Розглянуто ochobhI принципи узгодження роботи енергетично-го обладнання вфтуальних електростаицш. Охарактеризовано модульний принцип побудови вфтуально! електросганцп та наведено його переваги. Описано принцип паралельно! роботи генераторт вфтуально! електросганцп з ¡ншою електростанц1ею та розподшьною мережею, та випадки в яких така робота е ефек-тивною. Проанал1зовано змшу електричного режиму мереж1 теля пщключення вфтуально! електростанцп. Визначено основш питання ¡нтеграцп систем розосереджено! генерацп eHeprii в електромережу. Охарактеризовано особливосп схем приеднання об'ектт розосереджено! генерацп до мережу та вимоги яю став-ляться до взаемного з'еднання компонент^ розосереджено! генерацп.
Ключов1 слова: розосереджена генерацт, Smart Grid, вфтуальна електростанцт, ¡нтеграцт, пщключен-ня до мережу нетрадицшш та вщновлювальш джерела eHepri!.
УДК 621.31
С. П. ДЕНИСЮК, Т. Н. БАЗЮК (ИЭЭ НТУ «КПИ»)
Институт энергосбережения и энергоменеджмента Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт», ул. Борщаговская 115, Киев, Украина, 03056, эл. почта: [email protected], [email protected]
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ГЕНЕРАЦИИ НА ЭЛЕКТРОСЕТИ И ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
В статье рассмотрены особенности влияния источников распределенной генерации на электросеть, а также особенности построения виртуальных электростанций на основе источников распределенной генерации. Охарактеризованы интеллектуальные сети, определены ключевые технологические инструменты и базовые подходы для их построения. Описаны функциональные характеристики сетей, развитие которых предусмотрено концепцией Smart Grid. Отмечена роль активного потребителя в энергосистеме. Проанализированы характеристики виртуальных электростанций, их структура и принципы работы. Охарактеризованы преимущества виртуальных электростанций для поставщиков электрической энергии, для сетевых организаций, а также для потребителей. Оценено положительное влияние виртуальной электростанции на
© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
потребителя. Рассмотрен случай возникновения аварийной ситуации в одном из источников электроэнергии виртуальной электростанции. Проанализировано влияние источников рассредоточенной генерации на работу распределительных сетей в нормальном режиме, и изменений к которым приводит такое подключение. А именно: влияние распределенной генерации на регулирование напряжения, влияние источников распределенной генерации на потери, влияние источников распределенной генерации на высшие гармоники. Приведены причины возникновения высших гармоник в энергосистемах, и генераторы высших гармоник в источниках распределенной генерации. Проанализированы факторы, которые необходимо учитывать при выборе основного оборудования для виртуальных электростанций, и факторы которыми определяется выбор номинального напряжения виртуальной электростанции. Отмечены особенности выбора генератора. Рассмотрены основные принципы согласования работы энергетического оборудования виртуальных электростанций. Охарактеризованы модульный принцип построения виртуальной электростанции и приведены его преимущества. Описаны принцип параллельной работы генераторов виртуальной электростанции с другой электростанцией и распределительной сетью, и случаи в которых такая работа является эффективной. Проанализировано изменение электрического режима сети после подключения виртуальной электростанции. Определены основные вопросы интеграции систем распределенной генерации энергии в электросеть. Охарактеризованы особенности схем присоединения объектов распределенной генерации к сети, и требования, предъявляемые к взаимному соединению компонентов распределенной генерации.
Ключевые слова: распределенная генерация, Smart Grid, виртуальная электростанция, интеграция, подключение, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
Статью рекомендовано к печати д.т.н, профессором Г. К. Гетъманом
UDC 621.31
S. P. DENISUK, T. M. BAZUK (IEE NTU «KPI»)
Institute for Energy Saving and Energy, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute», 115 Borschahivs'ka Street, Kiev, Ukraine, 03056, e-mail: [email protected], [email protected]
ANALYSIS OF INFLUENCE OF SOURCES OF DISTRIBUTED GENERATION OF ELECTRICAL CONSTRUCTION AND FEATURES VIRTUAL POWER
The article describes the features of the effect of distributed generation sources to the power grid, as well as features for virtual power plants on the basis of sources of distributed generation. Characterized intelligent networks, identify key technological tools and the basic approaches to constructing them. The functional characteristics of networks, the development of which is stipulated by the concept of Smart Grid. The role of active user in the system. The characteristics of virtual power plants, their structure and working principles. Described the benefits of virtual power plants for power suppliers to network organizations, as well as for consumers. The positive effect of a virtual power plant to the consumer. The case of an emergency at one of the sources of electricity Virtual Power Plant. Analyzed the effect of distributed generation sources to distribution networks work in normal mode, and the changes that result from such a connection. Namely: the impact of distributed generation on voltage regulation, the impact of distributed generation sources for losses, the impact of distributed generation sources to the higher harmonics. The reasons of the higher harmonics in power systems and generators of higher harmonics in the sources of distributed generation. The factors to consider when choosing the main equipment for virtual power plants, and the factors that determine the choice of the nominal voltage of virtual power plant. The peculiarities of the choice of the generator. The basic principles of coordination of the power equipment of virtual power plants. Characterized modular design of virtual power plants and shows its advantages. Describes the principle of parallel operation of generators virtual power plant with other power plants and distribution network, and cases in which such work is effective. The change of the electric network mode after connecting a virtual power plant. The main issues of integration of distributed energy generation to the grid. The features of circuits connected objects of distributed generation to the network, and the requirements for interconnection of distributed generation components.
Keywords: distributed generation, Smart Grid, a virtual power plant, integration, connection, alternative and renewable energy sources.
Prof. G. K. Getman, D. Sc. (Tech.) recommended this article to be published.
© Денисюк С. П., Базюк Т. М., 2012
