64
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Достижение углеродной нейтральности является
глобальной мировой задачей ближайших десятилетий. В
частности, для электроэнергетической отрасли в
контексте следования цели декарбонизации имеет место
сокращение
использования
традиционной
углеводородной энергетики и частичный переход на
возобновляемые источники энергии (ВИЭ).
Так, согласно данным International Energy Agency [1],
в 2020 году мировая генерация электроэнергии
объектами на основе ВИЭ увеличилась на 2 % в
сравнении с 2019 годом и составила 29 % от суммарной
произведенной электроэнергии.
На этапе проектирования нового ввода ВИЭ при
определении оптимального места подключения и
мощности объекта необходимо учитывать его влияние на
режимные
параметры
энергосистемы,
а
также
соответствие требованиям отраслевых стандартов [2].
II.
О
ПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данной статье представлен результат решения
задачи определения оптимальной мощности и места
подключения объекта ВИЭ на примере радиальной сети
15-узловой IEEE схемы, топология и параметры которой
приведены в [3].
Выполнена программная реализация двух расчетных
методов: метода полного перебора (Brute force method) [4]
и метода деления отрезка пополам (Bisection method) [5].
Исследованы два расчетных сценария, отличных
формированием верхней границы диапазона допустимых
мощностей внедряемого объекта ВИЭ. В первом случае
максимальная возможная мощность возобновляемой
генерации соответствует суммарной мощности нагрузки
узла установки и узлов, расположенных за данным в
направлении от источника питания. Во втором случае
она ограничена суммарной мощностью нагрузки всех
узлов исследуемой схемы, равной 1226,4 кВт.
Кроме того, при реализации обоих расчетных
сценариев
учтено
ограничение
на
допустимое
отклонение уровня напряжения узлов схемы от
номинального значения (0,95…1,05) о.е. [2].
III.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В таблице I и таблице II приведено сравнение
результатов
работы
выполненных
программных
реализаций для первого и второго расчетных сценариев
соответственно.
Таблица I.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРВОГО РАСЧЕТНОГО СЦЕНАРИЯ
Параметр
Метод полного
перебора
Метод деления
отрезка пополам
Оптимальная мощность
ВИЭ, кВт
718,20
718,15
Оптимальное место
подключения ВИЭ, узел
3
3
Суммарные потери
мощности, кВт
39,89
39,89
Суммарное число итераций
37247
160
Выполнение ограничения на
уровень напряжения
+
+
Таблица II.
Р
ЕЗУЛЬТАТЫ ВТОРОГО РАСЧЕТНОГО СЦЕНАРИЯ
Параметр
Метод полного
перебора
Метод деления
отрезка пополам
Оптимальная мощность
ВИЭ, кВт
1023,50
1023,46
Оптимальное место
подключения ВИЭ, узел
3
3
Суммарные потери
мощности, кВт
37,83
37,83
Суммарное число итераций
171710
196
Выполнение ограничения на
уровень напряжения
+
+
Суммарные потери мощности в исходной схеме
составили 61,71 кВт [3]. Таким образом, для обоих
расчетных сценариев при оптимальной установке
объекта ВИЭ характерно сокращение суммарных потерь
мощности более чем на 30 %.
На рис. 1 представлены уровни напряжения узлов
исследуемой схемы для трех случаев: без установки
ВИЭ, при оптимальной установке ВИЭ для обоих
сценариев.
Рис. 1 – Уровни напряжения узлов исследуемой схемы.
Так, при оптимальной установке ВИЭ уровни
напряжения всех узлов исследуемой схемы находятся в
пределах области допустимых значений.
Согласно полученным результатам, применение
метода деления отрезка пополам в контексте решения
задачи определения оптимальных параметров объекта
ВИЭ при сохранении заданной точности расчета
предполагает значительное сокращение числа итераций
и, соответственно, расчетного времени, что имеет
определяющее
значение
при
расчете
участков
энергосистем большей размерности.
Исследование выполнено за счет гранта Российского
научного фонда № 21-79-00275
Список литературы
[1]
Global Energy Review 2021. Assessing the effects of economic
recoveries on global energy demand and CO2 emissions in 2021. –
International Energy Agency, 2021. – 36 p.
[2]
IEEE 1547-2018. IEEE Standard for Interconnection and
Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated
Electric Power Systems Interfaces. – IEEE, 2018. – 136 p.
[3]
Sudhakar T.D., Rajan M.R., Srinivas K.N., Prabu R.R., Narmadha
T.V., Krishnan M.M. Modeling and Simulation of Distribution
Network with the Integration of Distribution Generator using Matlab //
Indian Journal of Science and Technology. – 2016. – Vol. 9. – No. 12.
– P. 1-7.
[4]
Jalowiecki K., Rams M.M., Gardas B. Brute-forcing spin-glass
problems with CUDA // Computer Physics Communications. – 2021. –
Vol. 260. – P. 1-8.
[5]
Burden R.L., Faires J.D. Numerical Analysis. – Cengage Learning,
2010. – 895 p.
