Анализ режимов работы ветровых электростанций

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования связана с нарастающим развитием ветроэнергетики в России. В результате роста установленной мощности ВЭС в энергосистеме возникает необходимость анализа их режимов работы в задачах управления электроэнергетическим режимом. ЦЕЛЬ. Провести анализ режимов работы ВЭС в энергосистемах с целью дальнейшей интерполяции результатов для российских условий. Анализ режимов работы ВЭС основан на показателях, характеризующих маневренность энергосистемы: скорость изменения мощности и амплитуда изменения мощности. В связи с этим необходимо провести количественную оценку показателей и выявить закономерности их изменения. МЕТОДЫ. Для создания моделей использовалась кусочно-линейная аппроксимации временного ряда графика генерации ВЭС. Для обработки результатов использовались статистические методы. Автоматизация расчетов проведена в программном комплексе Microsoft Excel. РЕЗУЛЬТАТЫ. Анализ режимов работы реальных ВЭС показывает, что максимальная амплитуда колебаний может достигать значения до 80% от установленной мощности ВЭС. При этом повторяемость таких колебаний незначительная. Колебания амплитудой до 20% от установленной мощности ВЭС являются наиболее продолжительными – около 80% времени в течение года. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В статье проводится исследование режимов работы энергосистем с большой долей установленной мощности ВЭС. В первую очередь ВЭС оказывают влияние на регулировочный диапазон и скорость изменения мощности других электростанций, работающих в энергосистеме. Поэтому выявленные закономерности изменения данных параметров могут иметь практическую значимость в задачах управления электроэнергетическим режимом.

1. Теплов, Б. Д., Радин Ю. А. Повышение маневренности и экономической эффективности эксплуатации ПГУ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности // Теплоэнергетика. 2019. № 5. С. 39-47. doi:10.1134/S0040363619050096.

2. Ассоциация развития возобновляемой энергетики [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://rreda.ru/industry/statistics/

3. Kojima H., Nagasawa K., Todoroki N., et al. Influence of renewable energy power fluctuations on water electrolysis for green hydrogen production // International Journal of Hydrogen Energy. 2023, Vol.48, Iss. 12. Pp. 4572-4593 doi:10.1016/j.ijhydene.2022.11.018.

4. Zhang L., Zhang T., Zhang K., Hu W. Research on power fluctuation strategy of hybrid energy storage to suppress wind-photovoltaic hybrid power system // Energy Reports. 2023. Vol.10. pp. 3166- 3173. doi:10.1016/j.egyr.2023.09.176.

5. Frate G.F., Cherubini P., Tacconelli C., et al. Ramp rate abatement for wind energy integration in microgrids // Energy Procedia. 2019, Vol. 159. pp. 292-297, doi:10.1016/j.egypro.2019.01.013.

6. Zhu N., Wang Y., Yuan K., et al. Peak interval-focused wind power forecast with dynamic ramp considerations //International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2024. Vol.163. 110340, doi:10.1016/j.ijepes.2024.110340.

7. Monie S.W., Åberg M. Potential to balance load variability, induced by renewable power, using rock cavern thermal energy storage, heat pumps, and combined heat and power in Sweden // Applied Energy. 2023. Vol. 343. 121210, doi:10.1016/j.apenergy.2023.121210.

8. Mishra S., Leinakse M., Palu I. Wind power variation identification using ramping behavior analysis // Energy Procedia. 2017. Vol. 141. pp. 565-571, doi:10.1016/j.egypro.2017.11.075.

9. Sambeet Mishra, Esin Ören, Chiara Bordin, Fushuan Wen, Ivo Palu, Features extraction of wind ramp events from a virtual wind park, Energy Reports, Volume 6, Supplement 6, 2020, Pages 237-249, ISSN 2352-4847, https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.08.047.

10. Pichault, M., Vincent, C., Skidmore, G., and Monty, J.: Characterisation of intra-hourly wind power ramps at the wind farm scale and associated processes, Wind Energ. Sci., 6, 131–147, https://doi.org/10.5194/wes-6-131-2021, 2021.

11. Sambeet Mishra, Madis Leinakse, Ivo Palu, Wind power variation identification using ramping behavior analysis, Energy Procedia, Volume 141, 2017, Pages 565-571, ISSN 1876-6102, https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.11.075.

12. 50Hertz Transmission GmbH [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.50hertz.com/en/Transparency/GridData/Production/Windpower

13. Rahman S., Khan I., Alkhammash H.I., Nadeem M.F. A Comparison Review on Transmission Mode for Onshore Integration of Offshore Wind Farms: HVDC or HVAC // Electronics. 2021. Vol.10. 1489. doi:10.3390/electronics10121489

14. Xu Z., Jin Y., Zhang Z., Huang Y. Eight Typical Schemes of Offshore Wind Power Transmission and Their Key Technical Problems // Energies. 2023. Vol.16, 658. doi:/10.3390/en16020658

15. Torres Olguin, R.E., Garces, A., Bergna, G. (2014). HVDC Transmission for Offshore Wind Farms. In: Hossain, J., Mahmud, A. (eds) Large Scale Renewable Power Generation. Green Energy and Technology. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-4585-30-9_11

16. Сигитов О.Ю. Разработка метода рациональной расстановки ветровых электростанций в электроэнер-гетической системе: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2022. 20 с.

17. Сигитов, О. Ю. Купреев С. А., Мнацаканян В. У. Положительный эффект распределения ветровых электростанций в электроэнергетической системе // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2023. Т. 24, № 2. С. 157-165.

18. Сигитов О.Ю., Вивчар А.Н., Проблемы управления ветровыми и тепловыми электростанциями в электроэнергетической системе // Электрические станции. 2022. № 12 (1097). С. 2-9.

19. Dotzauer M., Pfeiffer D., Lauer M., et al. How to measure flexibility – performance indicators for demand driven power generation from biogas plants // Renewable Energy. 2019. Vol. 134. pp. 135- 146, doi:10.1016/j.renene.2018.10.021.

20. Kamath C. Understanding wind ramp events through analysis of historical data, Proceedings of the IEEE PES T&D 2010, New Orleans, LA, USA, 2010, pp. 1-6, doi:10.1109/TDC.2010.5484508.

21. Florita, A. R. et al. Identifying Wind and Solar Ramping Events. Proceedings of the 2013 IEEE Green Technologies Conference (GreenTech); 2013. pp. 147-152.

22. Радин, Ю.А. Сигитов О.Ю., Зорченко Н.В. Требования к маневренности тепловых электростанций в энергосистемах с ветровыми электростанциями // Электрические станции. – 2025. № 1(1122). С. 17-25. doi:10.71841/EP.ELST.2025.1122.1.02.

23. Сигитов О.Ю. Разработка алгоритма оценки колебаний мощности ветровых электростанций. Электроэнергетика глазами молодежи: материалы XIV Международной научнотехнической конференции (1–4 октября 2024 г.): В 2 т. Т 2. – Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2024.