Управление потоками реактивной мощности посредством распределенных генераторов

Актуальность исследования заключается в синхронизации работы источников распределенной генерации и централизованных сетей. Разгрузить наиболее загруженные элементы в сети и уменьшить потребляемую мощность возможно путем локальной выработки электроэнергии при помощи применения распределенной генерации. Научная новизна заключается в местной схеме управления, распределяющей реактивную мощность от каждого сетевого инвертора на основе локальных мгновенных измерений потребляемой и вырабатываемой мощности. Научная новизна заключается в разработке нового метода управления потоками реактивной мощности в энергосистемах, содержащих традиционные и альтернативные источники энергии.

Цель. Рассмотреть проблемы регулирования качества электроэнергии в комбинированных электрических сетях, содержащих источники альтернативной энергии.

Методы. Алгоритм, который использовался для моделирования, состоит из нескольких шагов: сначала задаются случайные значения rk и xk, которые остаются постоянными для всех последующих этапов моделирования. Для каждого случая задается случайное значение нагрузок и генерации и решается система уравнений для определения уровней напряжения вдоль линии и общих потерь.

Результаты. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности влияния средств управления активной и реактивной мощностями на установившиеся режимы электрической сети. Для режимов 3 и 4 вся часть кривой от крайней левой точки (соответствует наилучшему качеству электроэнергии) до точки, где достигается глобальный минимум (когда потери минимальны) представляет собой возможную область, где можно найти компромисс между снижением потерь и падением напряжения, регулируя К. Сравнение различных режимов показывает, что максимальная гибкость достигается в режиме 4, когда высокая проникающая способность возобновляемых источников энергии приводит к перепроизводству электроэнергии.

Заключение. Обобщая результаты моделирования, можно сказать, что схема управления потоками реактивной мощности на распределенных фотоэлектрических сетевых инверторах достаточно проста и эффективна. Управление потоками реактивной мощности производится в соответствии с местными значениями потребления активной и реактивной мощности. Схема содержит один обобщенный регулируемый параметр балансировки между локальными запросами для минимизации потока мощности и поддержания требуемого уровня качества электроэнергии.

1. Кубарьков, Ю. П. Оптимизация режима работы распределительных сетей с активноадаптивными элементами / Ю. П. Кубарьков, Я. В. Макаров, К. А. Солдаткина // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2020. – Т. 28, № 4(68). – С. 118-130. – EDN NQKQGI.

2. Квитко, А. В. Особенности внедрения возобновляемых источников энергии в энергетическую систему / А. В. Квитко, А. Д. Сидоренко // Теория и практика финансовохозяйственной деятельности предприятий различных отраслей. Наука и общество: актуальные проблемы и решения: Сборник трудов конференций: III Национальной научно-практической конференции; Национальной научно-практической конференции, Керчь, 10–29 октября 2021 года. – Керчь: ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет», 2021. – С. 452-455. – EDN XHEXPT.

3. Особенности топологии инверторных преобразователей neon™ и способов их управления / О. М. Гладышев, Е. И. Медведев, И. М. Трофимов [и др.] // Интеллектуальная электротехника. – 2022. – № 1(17). – С. 61-76. – DOI 10.46960/2658-6754_2022_1_61. – EDN IMRNER.

4. Герасимов А.С. Требования к ветряным и солнечным электроэнергетическим установкам, работающим в составе энергосистемы // АО «Научно-технический центр Единой Энергетической Системы»; 02 августа 2017 г., Москва, 2017.

5. Ибрагим, М. Стратегии управления электротехническим комплексом высоковольтных линий электропередачи постоянного тока / М. Ибрагим, В. И. Пантелеев // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. – 2023. – Т. 16, № 2. – С. 120-137. – EDN ZAQIRS.

6. Илюшин П.В., Лоскутов А.А., Куликов А.Л. Система управления накопителями электрической энергии для расширения области допустимых режимов генерирующих установок источников распределенной генерации при провалах напряжения. Патент РФ на изобретение №2721477. 19.05.2020. Бюл. № 14. Доступно по: https://patents.s3.yandex.net/RU2721477C1_20200519.pdf

7. Ссылка активна на 09.02.2025.

8. Turitsyn K., Sulc P., Backhaus S., Chertkov M. Local Control of Reactive Power by Distributed Photovoltaic Generators: 2010 First IEEE International Conference on Smart Grid Communiations; 4-6 Oct 2010; Gaithersburg, Maryland, USA; 2020. pp. 79-84.

9. Четошникова Л.М., Смоленцев Н.И., Томских Н.В., и др. Управление потоками мощности в локальных сетях // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2023. Т. 25 №5. С. 74-82.

10. Marchenko, A. I. Investigation of the Parallel Operation Stability of Minigrid Based on Small Generation with an External Electrical Network of the Power System / A. I. Marchenko, V. V. Denisov, I. S. Murashkina // Proceedings of the 2021 15th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2021: 15, Novosibirsk, 19–21 ноября 2021 года. – Novosibirsk, 2021. – P. 120-124. – DOI 10.1109/APEIE52976.2021.9647483. – EDN RWIVVX.

11. Смоленцев Н.И., Четошникова Л.М., Томских Н.В. Двухстороннее управление энергетическими потоками в распределенных электрических сетях ЭНЕРНЕТ // Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы телекоммуникаций»; 19–20 апреля 2023 г. Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2023. С. 136-143.

12. Analysis of access to the electricity transmission network using information technologies in some countries / G. Azieva, S. Kerimkhulle, U. Turusbekova [et al.] // E3S Web of Conferences, Chelyabinsk, 17– 19 февраля 2021 года. – Chelyabinsk, 2021. – DOI 10.1051/e3sconf/202125811003. – EDN LBIEVU.

13. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К. В. Регулирование напряжения в микросети постоянного и переменного тока на базе энергороутеров и накопителей электроэнергии // Интеллектуальная электротехника. 2023. Т. 21 №1. С. 62-84.

14. Golubchik, T. V. Distributed generation in small-scale power generation. Search for energyefficient solutions by automation of complex power systems / T. V. Golubchik, A. S. Kulikov, D. Y. Taratutin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1159, No. 1. – P. 012041. – DOI 10.1088/1757-899x/1159/1/012041. – EDN QHOGMB.

15. Dharmawardena, H.; Kumar Venayagamoorthy, G. Distributed Volt-Var Curve Optimization Using a Cellular Computational Network Representation of an Electric Power Distribution System. Energies 2022, 15, 4438. https://doi.org/10.3390/en15124438.

16. Energy management system for hybrid PEMFC-battery power source for stationary consumers / A. Loskutov, A. Dar'enkov, I. Lipuzhin [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2024. – Vol. 55. – P. 1109-1121. – DOI 10.1016/j.ijhydene.2023.11.275. – EDN WOWUQA.