Дослідження режимів роботи сонячної електростанції «Іване Золоте» у мережі 35 кВ ПрАТ «Тернопільобленерго»
Автор: Коваль Віталій Іванович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В Україні частка відновлюваних джерел енергії в загальному балансі енергії становить менше ніж 5%. У 2020 році 10% електроенергії було вироблено з відновлюваних джерел, серед них: 5% - на гідроелектростанціях, 4% - на вітрових електростанціях і 1% - на сонячних електростанціях [1]. Україна знаходиться серед лідерів європейських країн за темпами будівництва об’єктів "зеленої" генерації, хоча за рівнем частки споживання електроенергії з відновлюваних джерел у Європі за 2019 рік Україна посідає передостаннє місце (8,1%), випереджаючи Люксембург. У 2021 році в країнах Європейської Унії було вироблено 38 відсотків всієї електроенергії з відновлюваних джерел, а за допомогою викопного палива - 37 відсотків. Такий стан розвитку європейської енергетики зумовлений суттєвим збільшенням впровадження в експлуатацію вітрових і сонячних електростанцій, сумарна потужність яких майже подвоїлися з 2015 року. Це також є причиною зниження на 20 відсотків виробництва електроенергії на вугільних електростанціях Європи, які забезпечили тільки 13 відсотків виробленої електроенергії. У першій половині 2020 року вперше протягом останніх десятиліть зменшилось світове виробництво електроенергії з вугілля. Найбільші відносні показники вироблення вітрової та сонячної енергії, зафіксовані в Данії (61 %), Ірландії (35 %), Німеччині (33 %) та Іспанії (29 %). В електроенергетиці України також відбувається активний розвиток сектору відновлюваної енергетики. Зокрема, за підсумками 10 місяців 2020р. встановлена сумарна потужність вітрових та сонячних електростанцій досягла понад 17 ГВт, а фактичне виробництво електроенергії – понад 8 млрд. кВт?год. Проте, з огляду на економічні показники, стан справ у секторі відновлюваної енергетики в Україні є дещо гіршим ніж у країнах Європейської Унії [2, 3]. Сонячні електростанції відомі низкою суттєвих переваг перед іншими типами електростанцій, як наприклад, безпечні для біосфери умови виробництва електроенергії; можливість ефективного використання автономних локальних мереж; використання у віддалених населених пунктах. Проте необхідно враховувати також недоліки, як супроводжують експлуатацію фотоелектричних електростанцій, серед яких відносно висока собівартість виробництва електроенергії; залежність величини генерованої потужності від часу доби і розташування; необхідність використання засобів акумулювання енергії в умовах автономних мереж; низька ефективність використання встановленої потужності фотоелементів і необхідність виділення значної площі землі на одиниці генерованої потужності, яка є суттєво більшою порівняно з традиційними електростанціями [4]. Об?єкт дослідження –електричні мережі середньої напруги. Предмет дослідження – вплив сонячних електростанцій на режими роботи мережі середньої напруги. Мета дослідження – аналіз втрат електроенергії та коливань напруги в електричній мережі з під’єднанням сонячної електростанції. Робота присвячена дослідженням втрат електроенергії та коливань напруги в електричній мережі під дією змін генерованої потужності сонячної електростанції. У теоретичній частині виконано огляд проблем впровадження сонячних електростанцій в електроенергетичні системи. Значну увагу приділено стану використання сонячних електростанцій у електроенергетиці України. Завданням роботи було створення моделі фрагменту електричної мережі середньої напруги з сонячною електростанцією в середовищі програмного комплексу ДАКАР. На моделі здійснено розрахунки низки можливих режимів роботи сонячної електростанції в добовому розрізі та здійснено аналіз втрат електроенергії в електричній мережі та розмахів коливань напруги на шинах підстанцій досліджуваного фрагменту мережі. В результаті здійсненого аналізу показано, що в аналізованій мережі робота сонячної станції призводить до зниження втрат електроенергії в цілому. Причому найбільше зниження втрат спостерігається під час роботи станції з ємнісною реактивною потужністю, а найменше - під час роботи з індуктивною реактивною потужністю. Виявлено також, що максимальні амплітуди розмахів коливань напруги будуть спостерігатися у випадку роботи сонячної станції з ємнісною реактивною потужністю, а мінімальні - у випадку роботи з індуктивною реактивною потужністю.