Докладчик
Тезисы доклада
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИБКОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Глазунова А.М., Аксаева Е.С.
Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук, Иркутск, Россия
С точки зрения управления электроэнергетической системой (ЭЭС) гибкость ЭЭС, оснащенной генерирующим оборудованием с конкретными характеристиками маневренности, близко связана с ее способностью поддерживать частоту и напряжение в системе в условиях неопределенности и изменчивости [1]. Тепловые и гидроэлектростанции, обладающие свойством быстро увеличивать и сбрасывать нагрузку, обеспечивают гибкость ЭЭС на стороне генерации. Разнообразные механизмы управления нагрузкой, появившиеся в результате развития новых технологий, решают проблему гибкости на стороне потребителей. С внедрением ветровых и солнечных электростанций важными средствами обеспечения гибкости становятся накопители энергии.
Условием обеспечения гибкости ЭЭС является наличие резервов мощности в системе. В качестве резервов мощности или источников гибкости рассматриваются:
1. Резервная мощность генерации [2], [3], [4].
2. Управление спросом [5].
3. Накопители энергии [6].
Проблемы наличия, отсутствия, запаса гибкости в энергосистеме решаются исследователями многих стран. В настоящее время существуют вероятностные и детерминистические методы определения гибкости.
В данной статье представлены детерминистические методы, в основу которых положено утверждение о том, что ЭЭС обладает гибкостью если соблюдается баланс мощности на момент окончания рассматриваемого горизонта времени. Увеличение нагрузки приводит к уменьшению гибкости системы, поэтому одним из ключевых моментов при анализе гибкости ЭЭС является наличие информации о максимально возможных нагрузках. Разработанные методы нацелены на определение сочетания максимальных нагрузок в исследуемых узлах, при малом превышении которых нарушается баланс мощности.
Целевая функция – максимум суммы разностей между предсказанной и смоделированной нагрузками в узлах с неопределенностью на момент окончания заданного отрезка времени – записывается следующим образом:
. (1)
Для наглядности представления ограничений, используемых при решении данной задачи, все узлы разбиваются на три вида:
• неуправляемые узлы. Генераторные узлы, где управляющие воздействия не выполняются или нагрузочные узлы, в которых отсутствует неопределенность ;
• управляемые узлы. Генераторные узлы, где выполняются управляющие воздействия ;
• узлы с неопределенностью. Нагрузочные узлы, в которых изменяется мощность.
Ограничения имеют следующий вид:
, (2)
, (3)
, (4)
, (5)
где в (1) – значение активной мощности в нагрузочном узле i, который имеет неопределенность; – зависимость активной мощности от величины z, отвечающей за изменение нагрузки в узле i, R – количество нагрузочных узлов с неопределенностью. Ограничение (2) – это баланс мощности в узле j (любой тип узла), (3) – ограничение по пропускной способности линии, (4) ограничивает диапазон управляющих воздействий в управляемом узле.
В работе представлены три метода определения гибкости: метод равномерного спуска, метод частичного перебора с предобработкой исходной информации, линейная оптимизация.
Расчеты выполняются на схеме, состоящей из 5 узлов и 5 линий. Узлы 3,4 – узлы, где меняется нагрузка. Узлом 1 обозначается ветровая станция. Узел 5 – это батарея. Узел 2 (традиционная станция) является управляемым узлом, где выполняются управляющие воздействия в виде генерации мощности, требующейся для обеспечения баланса в ЭЭС, с учетом прогноза генерации на ветровой станции и мощности, отдаваемой батареей. Узлы 1 и 5 рассматриваются неуправляемыми.
В работе определяются наибольшие значения нагрузок в узлах 3,4 на 4 минуты вперед. Допускается, что за 4 минуты включается весь имеющийся резерв на традиционной станции, и батарея выдает максимальную мощность.
Литература
[1] Peter D. Land, Juuso Lindgren, Jani Mikkola, Juri Salpakari, «Review of energy system flexibility measures to enable high levels of variable renewable electricity,» Renewable and sustainable energy reviews, т. 45, pp. 785-807, 2015.
[2] Erik Ela, Michael Milligan, and Brendan Kirby , «Operating Reserves and Variable Generation,» Technical Report NREL/TP-5500-51978 Contract No. DE-AC36-08GO28308, 2011.
[3] Yann Rebours, D.s. Kirschen, Marc Trotignon, Sbastien Rossignol, «A survey of frequency and voltage control ancillary services – Part I: technical features,» IEEE Transactions on Power Systems, т. 22, № 1, pp. 350-357, 2007.
[4] «Методика определения минимально необходимых объемов резервов активной мощности ЕЭС России,» в Москва 2014. С сайта ОАО «СО ЕЭС» www.so-ups.ru. https://so-ups.ru/fileadmin/files/company/markets/2014/metodika_opredelenija_1114.pdf.
[5] Владимир Сидорович, Борис Бокарев, Игорь Чаусов, Максим Кулешов, Сергей Рычков, Илья Бурдин, «Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности. Экспертно-аналитический доклад. Инфраструктурный центр EnergyNet,,» в https://energynet.ru/upload/EnergyNet_2019_PRINT.pdf, Москва, 2019.
[6] «http://www.ic-art.ru/setevie_gibridnie/nakopiteli/».
