Аналіз впливу вітроелектростанції на режими роботи мікромережі
Автор: Гаргаля Павло Степанович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні станції
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Гаргаля П. С., Варецький Ю.О. (керівник). Аналіз впливу вітроелектростанції на режими роботи мікромережі. Магістерська кваліфікаційна робота - Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Значні інвестиції та зростаючий рівень технологій показують, що вітроелектростанції стають все більш вигідними джерелами енергії, які є результатом зміни енергетичної політики у всьому світі [1]. Політика Європейського Союзу, яка піклується про клімат та енергетичну безпеку, вимагає від держав-членів збільшити частку енергії з відновлюваних джерел енергії, водночас зменшуючи викиди парникових газів - включаючи діоксид вуглецю [2]. На їх розвиток також впливає система фінансової підтримки у вигляді зелених сертифікатів. В Україні менш сприятливі умови, ніж в деяких інших країнах, для використання енергії вітру через віддаленість її території від центрів виникнення циклонів, але аналіз показує, що ряді її регіонів є придатним з економічних умов для побудови вітрових електростанцій з теперішнім технічним рівнем їх обладнання. Як показали дослідження параметри використовуваного вітроенергетичного обладнання дозволяють очікувати економічність вітрових електростанцій за умови середньорічної швидкості вітру на висоті 10м на рівні 5-6м/с [3]. Збільшення кількості джерел електроенергії з відновлюваною енергією безпосередньо впливає на роботу всієї енергосистеми. Вплив на електроенергетичну систему має кілька переваг, але також спричиняє деякі проблеми [4]. Електроенергія, вироблена цими джерелами, в основному розподіляється в розподіленій системі, що підвищує надійність мережі. Однак через те, що вони залежать від часто випадкових факторів, тобто енергії вітру та сонця, неможливо точно прогнозувати та визначати кількість виробленої електроенергії. Внаслідок змінної сили вітру, який приводять в рух вітрові турбіни, вони рідко працюють з оптимальною ефективності, а генерована потужність нестабільна [5]. Під час роботи вітроелектростанцій багато небажаних збурень вводиться в електромережу. Це має прямий вплив на якість електроенергії у кінцевих споживачів, параметри якої вказані в стандартах. Вплив вітрових електростанцій на енергосистему залежить від конструкції вітрогенераторів, але перш за все від способу їх підключення до системи. Розташування вітрових електростанцій зумовлене хорошими вітровими умовами, тому це переважно малонаселені райони, де енергетична система не розвинена. На роботу вітрогенератора впливають параметри мережі, її структура та місце підключення. Це також впливає на ступінь впливу електростанції на електромережу. Існує кілька поширених способів підключення вітроелектростанції до електромережі. Найчастіше використовується підключення до існуючої мережі передачі середньої напруги, яка також забезпечує споживачів. Через зазвичай невелику відстань вітрогенератора від точки підключення, як правило, це найдешевший спосіб. Другий спосіб - це підключення вітроелектростанцій до шин середньої напруги підстанції ВН/СН. Цей спосіб підключення застосовується, коли мережа середньої напруги слабка через занадто негативний вплив на якість електроенергії або відстань до підстанції невелика. Об?єкт дослідження – розподільні електричні мережі. Предмет дослідження – алгоритми розрахунку впливу вітроелектростанції на режим роботи мікромережі. Мета дослідження – розрахунки і аналіз впливу вітроелектростанції на коливання напруги і втрати електроенергії в розподільній електричній мережі. Робота присвячена дослідженням впливу вітроелектростанції на режим роботи мікромережі. У теоретичній частині охарактеризовано стан відновлюваної енергетики у світі та в Україні. Увагу зосереджена на енергії вітру та подано опис технологій вітроенергетики у сьогоднішній економіці країни. Розглянуто принцип дії та загальновживані конструкції вітротурбін та вітрогенераторів. Схарактеризовано порушення, які вносять вітростанції в електромережу та розглянуто проблеми їх експлуатації в електроенергетичних системах. У обчислювальній частині розроблено алгоритми та програму в середовищі Mathcad для дослідження впливу вітрової станції на коливання напруги та втрати енергії у електричній мережі. З використанням цієї програми на прикладі вибраної мікромережі, яка приєднана до загальної електроенергетичної системи, здійснено розрахунки її режимів роботи. В результаті роботи показано, що застосування вітрової електростанції в досліджуваній електричній мережі дозволяє значно знизити втрати активної потужності і енергії під час живлення споживачів мікромережі. Виконано дослідження впливу реактивної потужності вітрової електростанції на втрати потужності і енергії в електричній мережі. Здійснено аналіз впливу вітрової електростанції на коливання напруги в електричній мережі. Проаналізовано рівні коливань напруги на шинах живлення мікромережі при різних значеннях коефіцієнта реактивної потужності вітрової електростанції. Показано, що зі зниженням коефіцієнта реактивної потужності електростанції знижуються коливання напруги в електричній мережі. Ключові слова – мікромережа, швидкість вітру, вітроелектростанція, коливання напруги, втрати активної потужності, втрати енергії. Перелік посилань 1. Renewables 2018. Global Status Report . 2. Wiser R., Yang Z. (2011) Chap 7. Wind Energy // Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. Cambridge University Press. 3. Величко С.А. Енергетика навколишнього середовища України (з електронними картами). Навчально-методичний посібник для магістрантів. Харків - 2003. 4. Ackermann, T. (ed.) (2005). Wind Power in Power Systems. John Wiley and Sons. 5. Основи вітроенергетики: підручник / Г. Півняк, Ф. Шкрабець, Н. Нойбергер, Д. Ципленков ; М-во освіти і науки України, Нац. гірн. ун-т. – Д.: НГУ, 2015.