56
I.
В
ВЕДЕНИЕ
В энергосистемах все большее значение приобретают
системы
выработки
электроэнергии
на
базе
возобновляемых источников энергии, в частности
солнечной энергии – солнечные электростанции (СЭС). В
настоящее время СЭС в мире составляет не более 3% от
общей выработки электроэнергии, однако к 2030 году
доля должна увеличиться в 2-3 раза [1].
Известная проблема функционирования объектов
генерации такого типа, связанная с непостоянством
выработки электроэнергии, определяет необходимость в
проведении ряда исследований и анализа. Например,
определение оптимальной мощности объекта генерации.
Кроме этого необходимым является анализ работы СЭС в
составе традиционных электроэнергетических систем
(ЭЭС) в различных режимах работы и при различных
уровнях мощности СЭС, чтобы предупредить и
предотвратить возможные аварийные ситуации.
В рамках данной работы представлены результаты
исследования и оценка параметров статической
устойчивости ЭЭС со значительной долей СЭС с
использованием программно-вычислительного комплекса
(ПВК) EUROSTAG.
II.
М
АТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Математическая модель СЭС представляет собой
управляемый инжектор и систему управления, которая
реализована в виде макроблока. Одними из основных
составляющих макроблока СЭС можно отметить: блок
формирования рабочего тока, блок формирования
выходной мощности, блок управления активным током
при низком напряжении, блок управления реактивным
током при высоком напряжении.
Формирование
рабочего
тока
выполнено
с
использованием модели солнечного элемента с одним
диодом. Электрическая схема замещения модели
солнечного элемента с одним диодом представлена на
рисунке 1.
Рис. 1 – Электрическая схема модели с одним диодом
В данной модели учитываются потери энергии в
элементах солнечного элемента, а также потери,
возникающие при протекании процессов преобразования
солнечной энергии в электрическую. Описывается данная
модель следующим теоретическим уравнением:
C ф Д ш
I
I I
I
=
− −
где
C
I
– рабочий тока, А;
ф
I
– фототок, А;
Д
I
– ток через диод, А;
ш
I
– ток через шунтирующее сопротивление, А.
Выходное значение тока получается с помощью
первого закона Кирхгофа.
Блок формирования выходной мощности формирует
значение активной мощности пропорционально текущей
солнечной радиации, при этом реактивная мощность
формируется по отклонению напряжения в узле
подключения от опорного напряжения
U
оп
, не превышая
по амплитуде 70% от активной мощности.
Блок управления активным током при низком
напряжении изменяет приоритеты между активным и
реактивным током солнечной электростанции за счёт
ограничения составляющей активного тока.
2
2
t
p q
I
I I
=
+
;
где
t
I
– суммарный ток СЭС, А;
p
I
– активная составляющая тока СЭС, А;
q
I
– реактивная составляющая тока СЭС А;
Если напряжение падает ниже определенного значения
уставки
U
уст
, то подаётся команда на снижение активной
составляющей тока. В блоке генерируется поправочный
коэффициент в пределах от 0 до 1 согласно линейному
закону, где нулю соответствует нижний предел
напряжения
U
пр
, при котором СЭС остается в работе, а
единице – напряжение уставки
U
уст
.
Цель работы данного блока состоит в том, чтобы
ограничить выдачу слишком большого количества
активной мощности в ослабленную энергосистему, чтобы
избежать ухудшения стабильности сети во время
повреждения и обеспечить более быстрое восстановление
напряжения. Снижение предела активной мощности также
положительно сказывается на запасе реактивной
мощности, позволяя по возможности выдавать в
энергосистему большие реактивные токи, тем самым
поддерживая напряжение на необходимом уровне. Таким
образом, управляя активным током, выполняется
регулирование и реактивного тока.
Блок управления реактивным током при высоком
напряжении ограничивает выдачу реактивного тока при
превышении
напряжения
в
узле
подключения
определенного
опорного
значения
U
оп.макс
.
Пропорционально разнице между текущим напряжением
U
и опорным напряжением
U
оп.макс
генерируется
управляющее воздействие в виде ∆
q
, которое направлено
на снижение выдаваемой реактивной мощности за счёт
снижения предела реактивной составляющей тока
q
I
.
III.
Э
КСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Тестовая схемы ЭЭС включает: 10 генерирующих
узлов, 8 нагрузочных узлов, которые связаны воздушными
линиями (ВЛ) и силовыми трансформаторами (Т). В
пределах данной энергосистемы можно выделить два
основных
энергорайона:
первый,
в
котором
сосредоточены основные генерирующие мощности и
второй, в котором имеется дефицит мощности по
отношению к генерирующим мощностям данного района.
