Авторы: Г.Б. Лазарев, академик АЭН РФ, ООО «Инженерный центр ЭНЭЛ».
Authors: G.B. Lazarev, Academician of the Academy of Electrotechnical Sciences of the RF, Honorary Power Engineer LLC Engineering Center «ENEL», Scientific advisor
Ключевые слова: ветроэлектрические и солнечные электростанции, энергосистема, электрические сети, инерция, мощность короткого замыкания, синхронный компенсатор, СТАТКОМ, генетический алгоритм.
Key words: wind and solar power plants, power system, power grids, inertia, short-circuit power, synchronous compensator, STATCOM, genetic algorithm
Аннотация: Происходящие изменения в структуре генерации энергосистем вследствие вытеснения из их энергетического баланса энергоблоков угольных ТЭС, а в ряде случаев АЭС, децентрализации с нарастающим темпом интеграции ВИЭ, всё более широкое применение вставок постоянного тока с преобразовательными подстанциями для передачи электроэнергии от новых источников генерации – ветроэлектрических и солнечных электростанций к центрам нагрузок (материковым электрическим сетям) снижают инерцию и мощность короткого замыкания, оказывая негативное воздействие на режимы работы электрических сетей. Это требует нового подхода к таким их важным характеристикам, как надёжность, защищённость и качество электроэнергии. В новых условиях оказались востребованными электромашинные компенсаторы реактивной мощности нового поколения, эффективно компенсирующие снижение механической инерции и мощности короткого замыкания. Энергокомпании многих стран при планировании электрических сетей XXI века рассматривают технологии применения электромашинных синхронных компенсаторов, как часть своего общего подхода для решения задач обеспечения устойчивости и надёжности энергосистем, стабильности напряжения и качества электроэнергии. В статье обсуждаются вопросы влияния ветроэлектрических и солнечных электростанций на такие ключевые факторы стабильности электрических сетей, как инерция и мощность короткого замыкания. Отмечается, что применение технически и экономически эффективных средств компенсации реактивной мощности и выбор стратегии их размещения в энергосистеме для обеспечения надёжности электрических сетей и качества электроэнергии должны основываться на системном подходе. Рациональное применение синхронных компенсаторов, по сути, сводится к решению многокритериальной оптимизационной задачи определения их мощности, расположения в наиболее влияющих узлах электрической сети и оптимального перераспределения в ней реактивной мощности с учётом её топологии, наличия таких источников генерации, как ветроэлектрические и солнечные электростанции, а также устройств аккумулирования энергии.
Abstract: The ongoing changes in the structure of power system generation in the world, accompanied by decentralization with the increasing rate of integration of renewable energy sources(RES) the increasing use of DC inserts with converter substations to transmit electricity from new sources of generation — wind and solar power plants to load centers (mainland power grids) reduce inertia and short-circuit power, having a negative impact on the modes of power grids. This requires a new approach to ensuring such important characteristics as reliability, protection and power quality. Under these conditions, a new generation of electric machine compensators of reactive power, which effectively compensate for the reduction of mechanical inertia and short-circuit power, turned out to be in demand. Power companies in many countries, when planning power grids for the 21st century, consider synchronous compensator technology as part of their overall approach to solving problems of stability and reliability of power systems, voltage stability and power quality. The article discusses the impact of ongoing changes in the electric power industry, aimed at improving the availability, reliability and energy efficiency of power supply to consumers, creation of new generation electric networks and together with new generation of modern power systems — centralized and with distributed generation of wind and solar power plants, on such key factors of stability of electric networks as inertia and short-circuit power. It is noted that the application of technically and economically efficient means of reactive power compensation and the choice of strategy of their placement in the power system to ensure the reliability of power grids and power quality should be based on a systematic approach. The rational use of synchronous compensators essentially boils down to solving a multi-criteria optimization problem of determining their capacity, location in the most influential nodes of the power grid and optimal redistribution of reactive power in it, taking into account its topology, the presence of such generation sources as wind and solar power plants, as well as energy storage devices.
