Определение факторов формирования неоднородной инерции в ээс с высокой долей внедрения сэс, а также степени влияния такой неоднородности на характер и параметры протекания переходного процесса при возникновении аварийных ситуаций в ЭЭС

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ ФОРМИРОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ИНЕРЦИИ В ЭЭС ПУТЕМ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 5
1.1. Факторы, не связанные с возмущениями в ЭЭС 5
1.1.1. Различие в концентрации ВИЭ внутри одной энергосистемы 5
1.1.2. Электрическое расстояние 6
1.2. Факторы, связанные с возмущениями в ЭЭС 7
1.2.1. Распределение несбалансированной мощности 7
1.2.2. Риск отключения источников распределенной генерации 7
1.2.3. Фактор сильной или слабой связи 8
1.2.4. Прерывистость работы ВИЭ 9
1.2.5. Особенность работы силовых преобразователей 9
1.3. Факторы с точки зрения моделирования 10
2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ФАКТОРОВ ФОРМИРОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ИНЕРЦИИ В ЭЭС 10
3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОЙ ИНЕРЦИИ В ЭЭС 12
3.1. Внедрение 30% СЭС 13
3.2. Внедрение 50% СЭС 14
3.3. Внедрение 70% СЭС 15
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ ИНЕРЦИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ 16
4.1. Внедрение 30% СЭС 16
4.1.1. Опыты моделирования коротких замыканий 16
4.1.2. Опыты моделирования наброса нагрузки 17
4.2. Внедрение 50% СЭС 18
4.2.1. Опыты моделирования коротких замыканий 18
4.2.2. Опыты моделирования наброса нагрузки 19
4.3. Внедрение 70% СЭС 21
4.3.1. Опыты моделирования коротких замыканий 21
4.3.2. Опыты моделирования наброса нагрузки 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 24

Весь текст будет доступен после покупки

Постоянная инерции H представляет собой отношение кинетической энергии КЕ, сохраненной в роторе генератора, к его номинальной мощности S. Она выражается формулой H=KE/S=(1/2 J??_m^2)/S.

Также, постоянная инерции генератора T_J имеет размерность времени и численно равна промежутку времени, в течение которого ротор разгоняется из состояния покоя до номинальной скорости вращения под действием номинального вращающего момента, выражается формулой T_J=(J??_m^2)/S.

Где J - инерция генератора (в кг?м?), определяемая как ?-?r? dm=r? m?, где m - масса ротора (в кг), r - радиус ротора (в м), ?_m - угловая скорость вращения ротора (в рад/с), которая в свою очередь выражается через скорость вращения n (в об/мин) и частоту системы f (в Гц), как ?_m=n/(60?2?), где n=120f/p, а p - число полюсов ротора.

Постоянная инерции характеризует способность генератора поглощать или выдавать кинетическую энергию для противодействия изменению частоты. Из-за этой постоянной инерции генератор не может резко изменить свою частоту из-за сохраненной кинетической энергии в роторе, обеспечивая более плавное изменение.

В то же время, с развитием возобновляемых источников энергии, общесистемное значение постоянной инерции уменьшается в связи с внедрением солнечных и ветряных электростанций. Например, солнечные электростанции (СЭС) без вращающихся элементов обладают нулевой постоянной инерции. Это может приводить к чрезвычайно высокой скорости изменения частоты в системе.

Примером влияния низкой инерции и изменения динамики системы из-за возобновляемых источников энергии может служить отключение электроэнергии в Южной Австралии 28.09.2016, когда скорость изменения частоты достигла 6 Гц/с в связи с долей энергии, произведенной ветром.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ ФОРМИРОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ИНЕРЦИИ В ЭЭС ПУТЕМ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.1. Факторы, не связанные с возмущениями в ЭЭС
1.1.1. Различие в концентрации ВИЭ внутри одной энергосистемы
Самым очевидным и простым для понимания фактором формирования неоднородности является различие в концентрации возобновляемой энергии внутри одной энергосистемы. Если в одном районе суммарная мощность возобновляемых источников энергии значительно превышает аналогичную мощность в соседнем районе, то соответствующие постоянные инерции будут отличаться, что может привести к разнообразию изменений режимных параметров, свидетельствуя о неоднородности инерции.

Вторым фактором, не связанным с динамическими процессами в энергосистеме, является электрическое расстояние между двумя энергорайонами или между возобновляемыми источниками энергии и основной сетью. Приводится пример влияния этого фактора на энергосистему Северо-западного Китая. Установленная мощность генерации электроэнергии из возобновляемых источников составляет почти 40% от общей мощности в этой сети, что приводит к относительно низкому моменту инерции. После аварии на линии постоянного тока, частота в двух энергорайонах начала изменяться по-разному, что указывает на неоднородность инерции.

Помимо факторов, относящихся к топологии сети, можно выделить причины возникновения неоднородности, связанные с реакцией элементов системы на возмущения. Распределение несбалансированной мощности по генерирующим агрегатам разного типа является фундаментальной причиной частотной неоднородности. При появлении небаланса в системе мощность электростанций изменяется, влияя на общую постоянную инерцию, что отражается на переходном процессе в целом.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Shazon, M.N.H., Nahid-Al-Masood, Jawad, A. / Frequency control challenges and potential countermeasures in future low-inertia power systems: A review // 2022 Energy Reports, 8, pp. 6191-6219. doi: 10.1016/j.egyr.2022.04.063
2. Михолап Е.Н., Волков А.А. / Влияние значений постоянной инерции генераторов станции на предельное время отключения короткого замыкания // 2016 материалы конференции «Актуальные проблемы энергетики» СНТК 72 с 263-265.
3. R. Serway, R. Beichner, and J. Jewett, Physics for Scientists and Engineers.Holt Rinehart & Winston, 2000.
4. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в МАTLAB, SimPowerSystems и Simulink. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2011. - 288 с.: ил.
5. Miller, N., Shao, M., Pajic, S., et al.: Eastern frequency response study. National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO, United States, 2013
6. Miller, N., Shao, M., Pajic, S., et al. / Western wind and solar integration study phase 3–frequency response and transient stability // National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO, United States; GE Energy Management, Schenectady, NY, United States, December 2014
7. FeiXu, LingHao et al.: Integrated heat and power optimal dispatch method considering the district heating networks flow rate regulation for wind power accommodation / Energy Volume 263, Part A, 15 January 2023, 125656
8. Y. Lei, A. Mullane, G. Lightbody, and R. Yacamini / Modeling of the wind turbine with a doubly fed induction generator for grid integration studies // IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 21, no. 1, pp. 257–264, 2006
9. Hong Q., Asif Uddin Khan M., Henderson C., Egea-Alvarez A., Tzelepis D., Booth C. / Addressing frequency control challenges in future low-inertia power systems: A Great Britain perspective // Engineering (2021), 10.1016/J.ENG.2021.06.005
10. Yan R., Saha T.K., Modi N., al Masood N., Mosadeghy M. / The combined effects of high penetration of wind and PV on power system frequency response // Appl. Energy, 145 (2015), pp. 320-330, 10.1016/J. APENERGY.2015.02.044

Весь текст будет доступен после покупки