Режими роботи комплексу сонячної і гідравлічної електростанцій в мережі 35 кВ підстанції 110 кВ «Товсте» ПрАТ «Тернопільобленерго»

Abstract

В електроенергетичних системах України суттєво збільшилося використання розосереджених джерел енергії. В 2017-20 роках в об’єднаній енергосистемі України вже працювало понад 6,2 ГВт джерел відновлюваної енергетики, а у першій половині 2021 року встановлена потужність тільки сонячних електростанцій досягла 6,4 ГВт. Проте такий ріст потужності відновлюваних джерел енергії в енергосистеми України пов’язаний разом з тим з проблемами регулюванням частоти, перетоків потужності та рівнів напруги на шинах електростанцій, що викликає необхідність впровадження пристроїв покращення керування режимами роботи електроенергетичних систем. Використання відновлюваних джерел енергії в електроенергетичних системах в значній мірі спричиняє перерозподіл потоків потужності в лініях та викликає проблему регулювання напруги на підстанціях мереж. Багато досліджень значну увагу приділяють використанню можливостей вітрових і сонячних електростанцій для регулювання реактивної потужності з метою розв’язання цих проблем. Робота сонячних станцій у розподільних мережах низької та середньої напруги викликає збільшення напруг на шинах підстанцій, що спричиняється реверсивними потоками потужності в лініях мережі. Суттєву роль у цьому процесі відіграє також реактивна потужність вітрових та сонячних електростанцій. Об?єкт дослідження – розподільні електричні мережі. Предмет дослідження – режими роботи електромережі з сонячними та малими гідравлічними станціями. Мета дослідження – розрахунки режимів і аналіз впливу сонячної та гідравлічної електростанцій на зміни напруги і втрати електроенергії в електричній мережі. У роботі розглянуто проблеми впливу комплексу сонячної та гідравлічної електростанцій на режим роботи електричної мережі. Проаналізовано особливості розвитку сонячної і гідро енергетики в Україні. Для аналізу режимів роботи розроблено модель електричної мережі з сонячною та гідравлічною електростанціями в середовищі програмного комплексу ДАКАР. В результаті роботи здійснено дослідження впливу сонячної і гідравлічної електростанцій на основні показники роботи розподільної мережі 35 кВ: втрати електроенергії та рівні напруг на шинах підстанцій мережі. Аналіз зміни втрат електроенергії, пов’язаних з роботою цих електростанцій, показує, що в загальному ці втрати зменшуються, але міра зменшення втрат залежить від відносних значень генерованої станціями потужності і навантажень підстанцій мережі. Робота місцевих електростанцій призводить до збільшення відхилень напруги на шинах підстанцій мережі. Крім того амплітуда цих відхилень також залежить від характеру реактивної потужності сонячної станції. Робота сонячної станції з емнісною реактивною потужністю спричиняє збільшення відхилень напруги на шинах підстанцій, проте втрати електроенергії при цьому дещо зменшуються. Якщо ж сонячна станція працює з індуктивною реактивною потужністю, то відхилення напруги на шинах підстанцій протягом доби будуть знижуватися, але разом з цим зростають втрати електроенергії в мережі.The use of distributed energy sources has significantly increased in the power systems of Ukraine. In 2017-20, more than 6.2 GW of renewable energy sources were already operating in the unified power system of Ukraine, and in the first half of 2021, the installed capacity of solar power plants alone reached 6.4 GW. However, such an increase in the capacity of renewable energy sources in the power system of Ukraine is associated with problems with frequency regulation, power flows and voltage levels on the buses of power plants, which necessitates the introduction of devices to improve the control of the operating modes of power systems. The use of renewable energy sources in power systems significantly causes a redistribution of power flows in the lines and causes the problem of voltage regulation at network substations. Many studies pay significant attention to using the capabilities of wind and solar power plants to regulate reactive power in order to solve these problems. The operation of solar power plants in low and medium voltage distribution networks causes an increase in voltages on the substation busbars, which is caused by reverse power flows in the network lines. The reactive power of wind and solar power plants also plays a significant role in this process. The object of study - electrical distribution grids. The scope of research - the operating conditions of the power grid with solar hydro plants. The goal of the research - calculations of operating conditions and analysis of the impact of solar and hydraulic power plants on voltage changes and electricity losses in the electrical network The work considers the problems of the influence of the complex of solar and hydraulic power plants on the operation mode of the electric network. The features of the development of solar and hydropower in Ukraine are analyzed. To analyze the operation modes, a model of the electric network with solar and hydraulic power plants was developed in the environment of the DAKAR software complex. As a result of the work, a study of the influence of solar and hydraulic power plants on the main indicators of the operation of the 35 kV distribution network was carried out: electricity losses and voltage levels on the busbars of the network substations. An analysis of the change in electricity losses associated with the operation of these power plants shows that in general these losses are decreasing, but the degree of loss reduction depends on the relative values of the power generated by the stations and the loads of the network substations. The operation of local power plants leads to an increase in voltage deviations on the busbars of the network substations. In addition, the amplitude of these deviations also depends on the nature of the reactive power of the solar plant. The operation of a solar station with capacitive reactive power causes an increase in voltage deviations on the substation buses, but electricity losses are somewhat reduced. If the solar station operates with inductive reactive power, then the voltage deviations on the substation buses will decrease during the day, but at the same time, electricity losses in the network increase.