Дисертаційна робота: 150 с., 33 рис., 3 дод., 106 джерел.
ЕЛЕКТРИЧНІ МЕРЕЖІ, ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ, ФОТОЕЛЕКТРИЧНА СТАНЦІЯ, НЕСТАБІЛЬНІСТЬ, СПОСОБИ РЕЗЕРВУВАННЯ, ЛОКАЛЬНА ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНА СИСТЕМА, УЗГОДЖЕННЯ ГРАФІКІВ, ВТРАТИ ПОТУЖНОСТІ, ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ.
Дисертаційне дослідження присвячене дослідженню та вирішенню актуального наукового завдання, що полягає в обґрунтуванні методів підвищення балансової надійності електричних мереж з відновлювальними джерелами енергії за рахунок використання активних споживачів електроенергії.
У роботі запропоновано розглядати електричну мережу зі значною кількістю ВДЕ в балансі потужності та електроенергії як локальну електроенергетичну систему (ЛЕС) з характерними проблемами. Зокрема це стосується нестабільності генерування вітрових і фотоелектричних станцій (ВЕС, ФЕС), створення системи способів і засобів резервування ВДЕ для надійного і якісного електропостачання, регулювання параметрів електроенергії у відповідності до стандартів, забезпечення самоорганізації і самовідновлення як необхідних елементів Smart Grid технологій, тощо.
Для оцінювання можливості та ефективності способів і засобів резервування нестабільності генерування електроенергії ВДЕ розвинено критеріальний метод теорії подібності. З аналізу співрозмірності та чутливості відносних витрат на можливі способи та засоби резервування ВДЕ показано, що кращими є водневі технології та узгодження графіків генерування і споживання електроенергії в ЛЕС. В першу чергу рекомендується використати можливості узгодження в ЛЕС графіків генерування і споживання електроенергії. На значення електроенергії, що залишилася незбалансованою після такого узгодження, для повного балансування доцільно використати вироблений в ЛЕС водень.
Підтверджується те, що витрати на 1 кВт резервної потужності для ВДЕ з метою компенсувати їх нестабільність генерування відрізняються чутливістю. Якщо впроваджувати заходи компенсації нестабільності вироблення електроенергії ВДЕ поетапно, то доцільно розпочати це з найбільш ефективних і мало затратних. З аналізу видно, що такими є узгодження графіків генерування і споживання електроенергії в ЛЕС та водневі технології. Тим більше, що в електричних мережах вже є досвід використання «активних споживачів» за багатоставочними тарифами.
Зі збільшенням кількості електроенергії в балансі ЕЕС, виробленої ВДЕ, актуальним є визначення втрат потужності та електроенергії в електричних мережах, викликаних перетоками електроенергії від ВДЕ. Розроблено метод, алгоритм і програма визначення складової втрат потужності та електроенергії від ВДЕ у сумарних втратах електричних мереж. В основу методу покладено математичну модель електричної мережі для визначення втрат, в якій використовуються коефіцієнти розподілу струмів у вітках схеми від вузлів з ВДЕ та вузлові напруги. В результаті формується матриця коефіцієнтів розподілу втрат потужності у вітках схеми в залежності від потужності у вузлах схеми. Напруги під час формування матриці розподілу втрат визначаються за результатами розрахунку усталених режимів електричної мережі або за експериментальними даними вимірювання. Значення втрат електроенергії в електричних мережах, викликаних ВДЕ, можуть використовуватися під час оперативного планування балансу електроенергії в ЕЕС та, оскільки вони є адресними, то відповідно може компенсуватися їх вартість.
В даний час ВДЕ розпорошені в ЕЕС територіально, що ускладнює формування локальних (місцевих) електроенергетичних систем, які, працюючи в нормальних режимах паралельно з ЕЕС як балансуючі групи, в екстремальних випадках здатні працювати ізольовано в автономному режимі. Проте розпорошеність ВДЕ не дозволяє ефективно формувати ЛЕС таким чином, щоб вони забезпечували на потрібному рівні надійність електропостачання споживачів електроенергії. В роботі пропонується інтегрувати ВДЕ в розподільні електричні мережі у вигляді окремих microgrid (MG), які є ключовою частиною переходу до ЛЕС з функціонуванням на принципах SMART Grid. Місцеві MG окрім джерел генерування і споживачів мають також засоби накопичення певної кількості енергії. Для забезпечення техніко-економічної ефективності MG об’єднуються в інтелектуальну систему керування, що дозволяє більш раціонально використовувати ресурси MG, ефективно взаємодіяти з розподільчою мережею і задіяти можливості активних споживачів електроенергії в процесі балансування режиму ЛЕС. В роботі запропоновано ієрархічну структуру інтелектуальної системи ЛЕС. Структуровані таким чином ЛЕС з інтелектуальними електричними мережами можуть під час обмеження централізованого електрозабезпечення не втрачати ВДЕ, а в повній мірі використати їх переваги разом з системами зберігання енергії для надійного електропостачання споживачів.
