Обеспечение надежного электроснабжения электроприемников потребителей от собственной распределенной генерации: проблемные вопросы и способы их решения

Цель – представить способы решения проблемных вопросов интеграции объектов распределенной генерации в сети внутреннего электроснабжения потребителей. Отмечено, что суммарная мощность объектов распределенной генерации в России составляет 22–23 ГВт или 9,5–10% от установленной мощности всех генерирующих объектов, из них в составе изолированных энергорайонов – 8,5–9 ГВт, а региональных энергосистем – 13,5– 14 ГВт. Представлены подходы, позволяющие обеспечить надежное электроснабжение потребителей от объектов распределенной генерации, в том числе за счет корректного выбора алгоритмов работы и параметров настройки систем автоматического регулирования генерирующих установок. Показано, что в сетях внутреннего электроснабжения потребителей фиксируются значительные отклонения показателей качества электроэнергии, что может приводить к отключению генерирующих установок и электроприемников. Обоснована необходимость использования при выполнении комплексных расчетов режимов верифицированных математических моделей генерирующих установок, а также основных синхронных и асинхронных двигателей, с корректным учетом типов приводимых во вращение механизмов и реальных коэффициентов загрузки. Рассмотрены принципы выбора систем возбуждения генерирующих установок, а также согласования параметров настройки устройств релейной защиты генерирующих установок и других элементов в сети внутреннего электроснабжения потребителей. Даны рекомендации по определению допустимости коммутаций и обеспечению соответствия показателей качества электроэнергии нормативным требованиям в островном (автономном) режиме работы. Обоснована необходимость привлечения к выполнению проектов интеграции объектов распределенной генерации организаций, имеющих соответствующие требованиям программные комплексы, а также специалистов, обладающих опытом проведения комплексных расчетов режимов, учитывая, что объем расчетов больше и сложность их выше, чем при проектировании традиционных электростанций и систем электроснабжения.

1. Dong Feng, Qin Chang, Zhang Xiaoyun, Zhao Xu, Pan Yuling, Gao Yujin, et al. Towards carbon neutrality: the impact of renewable energy development on carbon emission efficiency // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021;18(24):13284. https://doi.org/10.3390/ijerph182413284.

2. Zhang H. Technology innovation, economic growth and carbon emissions in the context of carbon neutrality: evidence from BRICS // Sustainability. 2021. Vol. 13. No. 20. 11138. https://doi.org/10.3390/su132011138.

3. lin Juan, Shen Yijuan, Li Xin, Hasnaoui Amir. BRICS carbon neutrality target: measuring the impact of electricity production from renewable energy sources and globalization // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 298. Р. 113460. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113460.

4. Xu Jiuping, Liu Tingting. Technological paradigm-based approaches towards challenges and policy shifts for sustainable wind energy development // Energy Policy. 2020. Vol. 142. Р. 111538. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2020.111538.

5. Senthil R. Recent innovations in solar energy education and research towards sustainable energy development // Acta Innovations. 2022. Vol. 42. P. 27–49. https://doi.org/10.32933/ActaInnovations.42.3.

6. Burkov A. F., Mikhanoshin V. V., Van Kha N. Energy losses in electrical networks // Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering / eds. A. A. Radionov, V. R. Gasiyarov. Cham: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_45.

7. Syranov D. V., Kovalnogov V. N., Zolotov A. N. Modeling, research and optimization of heat losses during transport in energy systems // Proceedings of the 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. 2016. https://doi.org/10.1109/ICIEAM.2016.7911654.

8. Есяков С. Я., Лунин К. А., Стенников В. А., Воропай Н. И., Редько И. Я., Баринов В. А. Трансформация электроэнергетических систем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2019. № 4. С. 134–141.

9. Henckens M. L. C. M. The energy transition and energy equity: a compatible combination? // Sustainability. 2022. Iss. 14. Р. 4781. https://doi.org/10.3390/su14084781.

10. Тягунов М. Г. Цифровая трансформация и энергетика // Энергетическая политика. 2021. № 9. С. 74–85. [Электронный ресурс]. URL: https://energypolicy.ru/czifrovaya-transformacziya-ienergetika/energoperehod/2021/17/13/ (15.03.2022).

11. Папков Б. В., Илюшин П. В., Куликов А. Л. Надёжность и эффективность современного электроснабжения: монография. Нижний Новгород: Научно-издательский центр «XXI век», 2021. 160 с.

12. Praiselin W. J., Edward J. B. A review on impacts of power quality, control and optimization strategies of integration of renewable energy based microgrid operation // International Journal of Intelligent Systems and Applications. 2018. Vol. 10. Iss. 3. Р. 67–81. https://doi.org/10.5815/ijisa.2018.03.08.

13. Папков Б. В., Шарыгин М. В. Требования к системе обеспечения надежности электроснабжения // Надежность и безопасность энергетики. 2014. № 1. С. 53–55.

14. Куликов А. Л., Осокин В. Л., Папков Б. В. Проблемы и особенности распределённой электроэнергетики // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. 2018. № 11. С. 123–136.

15. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Надежность объектов распределенной энергетики // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 1. С. 45–51. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2021-14-1-45-51.

16. Илюшин П. В., Самойленко В. О. Анализ показателей надежности современных объектов распределенной генерации // Промышленная энергетика. 2019. № 1. С. 8–16.

17. Zakharov A. ORC plants application for secondary energy resources recycling in oil and gas sector enterprises // World petroleum congress 2014: 21st Responsibly energising a growing world, WPC (Moscow, 15–19 June 2014). Moscow, 2014. P. 4197–4207.

18. Куликов А. Л., Шарыгин М. В. Применение статистических критериев распознавания режима релейной защиты сетей электроснабжения // Электротехника. 2019. № 2. С. 58–64.

19. Илюшин П. В. Выбор управляющих воздействий противоаварийной автоматики в распределительных сетях для повышения надежности электроснабжения потребителей // Релейная защита и автоматизация. 2013. № 3. С. 74–81.

20. Илюшин П. В. Учет особенностей объектов распределенной генерации при выборе алгоритмов противоаварийного управления в распределительных сетях // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011. № 4. С. 19–25.

21. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных предприятий. М.: Изд-во «ЭлексКМ», 2008. 248 с.

22. Гуревич Ю. Е., Кабиков К. В. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя. М.: Изд-во «Элекс-КМ», 2005. 408 с.

23. Илюшин П. В. Анализ обоснованности уставок устройств РЗА генерирующих установок с двигателями внутреннего сгорания на объектах распределенной генерации // Релейная защита и автоматизация. 2015. № 3. С. 24–29.

24. Илюшин П. В. О влиянии распределенной генерации на работу устройств автоматического включения резервного питания // Релейная защита и автоматизация. 2017. № 4. С. 28–36.

25. Вагин Г. Я., Юртаев С. Н. К вопросу о нормировании несинусоидальности напряжения и ущербах от высших гармоник // Промышленная энергетика. 2017. № 1. С. 43–47.