Гибридное моделирование распределенной генерации в электроэнергетических системах
Аннотация
Тенденция многих стран в переходе к распределенной энергетике и уход от централизованного энергоснабжения актуализирует вопросы функционирования электроэнергетических систем с объектами распределенной генерации. Внедрение распределенной генерации коренным образом меняет свойства распределительных сетей как пассивных транспортно-распределительных структур, превращая их в активные распределительные системы с новыми свойствами и динамическими характеристиками, что неизбежно приводит к существенному взаимовлиянию процессов в узлах крупной генерации и удаленных узлах нагрузки с распределенной генерацией в условиях реверсивных и быстроменяющихся потоков мощности. Анализ в статье показывает, что взаимовлияние устройств распределенной генерации на процессы в электроэнергетических системах неоднозначно, и каждый частный случай требует изучения, так как наряду со значимыми преимуществами для ЭЭС существуют негативные последствия, связанные с режимами работы различных типов и устройств распределенной генерации. Определить взаимное влияние распределенной генерации и электроэнергетической системы возможно только путем математического моделирования, при этом для достижения максимально близких к реальным данным результатов моделирования необходимо воспроизводить наиболее полные и подробные топологии электроэнергетических систем с распределенной генерацией, однако известны ограничения, присущие существующим программно-вычислительным и программно-аппаратным комплексам, не позволяющие осуществить такое моделирование в должной мере и получить достоверные результаты. Авторами предложен альтернативный существующему гибридный подход в моделировании электроэнергетических систем (моделирование цифровое, аналоговое и на физическом уровне) и средство его реализации – всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. Разработан специализированный гибридный процессор ветроэнергетической установки, проведены его тестовые исследования как устройства распределенной генерации в Томской электроэнергетической системе.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Bauen A., Hawkes A. Decentralised generation – technologies and market perspectives. IEA, 2004. 18 p.
Stennikov V.A., Voropay N.I. [Centralized and distributed generation - not an alternative, but integration]. Izvestiya RAN. Energetika [Proceedings of the RAS. Energetics], 2014, no. 1, pp. 64–73. (in Russ.)
Voropay N.I., Efimov D.N. [Requirements for emergency control of electric power plants taking into account changes in the conditions for their development and functioning]. Nadezhnost' liberalizovannykh sistem energetiki [Reliability of liberalized energy systems], 2004, pp. 74–84. (in Russ.)
Batrinu F., Chicco G., Pomrub R., Postolache P., Toader C. Current Issues on Operation and Management of Distributed Resources. 5th Int. World Energy System Conf., 2004, 31. 36 p.
Rajalakshmi J., Durairaj S. Review on optimal distributed generation placement using particle swarm optimization algorithms. 2016 International Conference on Emerging Trends in Engineering, Technology and Science (ICETETS), 2016, pp. 1–6. DOI: 10.1109/ICETETS.2016.7603088
Boemer J.C., Gibescu M., Kling W.L. Dynamic models for transient stability analysis of transmission and distribution systems with distributed generation: an overview. Proceedings of the IEEE Bucharest PowerTech., 2009, pp. 1–8. DOI: 10.1109/PTC.2009.5282177
Klimov P.L. [The effect of wind power plant distributed generation on distribution networks]. Proceedings of Irkutsk State Technical University, 2017, vol. 21, no. 2, pp. 97–105. (in Russ.) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-2-97-105
Reza M., Schavemaker P.H., Slootweg J.G., Kling W.L., L. van der Sluis. Impacts of distributed generation penetration levels on power systems transient stability. IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004, vol. 2, pp. 2150–2155. DOI: 10.1109/PES.2004.1373261
Heier S. Grid Integration of Wind Energy: Onshore and Offshore Conversion Systems. UK, John Wiley & Sons Inc., 2014. 520 p. DOI: 10.1002/9781118703274
Gurevich Ju.E., Mamikonyanc L.G., Shakaryan Ju.G. [The problems of ensuring reliable power supply
to consumers from small-capacity gas turbine power plants]. Electrical Technology Russia, 2002, no. 2, pp. 2–9. (in Russ.)
Edwards F., Dudgeon G., McDonald J., Leithead W. Dynamics of distribution networks with distributed generation. IEEE Power Engineering Society Summer Meeting, 2000, vol. 2, pp. 1032–1037. DOI: 10.1109/PESS.2000.867515
Azmy A., Erlich I. Impact of distributed generation on the stability of electrical power system. IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2005, vol. 2, pp. 1056–1063. DOI: 10.1109/PES.2005.1489354
Xin Chen, Jian Sun. A Study of Renewable Energy System Harmonic Resonance based on a DG Test-Bed. Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) Fort Worth: IEEE, 2011, pp. 995–1002. DOI: 10.1109/APEC.2011.5744716
Enslin J.H.R., Hulshorst W.T.J., Atmadji A.M.S., Heskes P.J.M., Kotsopoulos A., Cobben J.F.G. Harmonic Interaction between large Numbers of Photovoltaic Inverters and the Distribution Network. Bologna Power Tech Conference Proceedings) Bologna: IEEE, 2003, pp. 1–6. DOI: 10.1109/PTC.2003.1304365
Meliopoulos A.P.S. Distributed Energy Sources: Needs for Analysis and Design Tools. 2001 IEEE PES Summer Meeting, 2001, pp. 143–147. DOI: 10.1109/PESS.2001.970091
Hatziargyriou N.D., Donnelly M., Papathanassiou S.A., Pecas Lopes J.A. Modeling New Forms of Gene-ration and Storage. Electra, 2001, no. 195, pp. 55–63.
Xyngi I., Ishchenko A. Transient Stability Analysis of a Distribution Network With Distributed Generators. IEEE Transactions on Power Systems, 2009, vol. 24, no. 2, pp. 1102–1104. DOI: 10.1109/TPWRS.2008.2012280
Khosravi A., Jazaeri M., Mousavi S.A. Transient stability evaluation of power systems with large amounts of distributed generation. 45th International Universities Power Engineering Conference UPEC2010, 2010, pp. 1–5.
Cigre W.G. Modeling and dynamic behavior of wind generation as it relates to power system control and dynamic performance. International Council on Large Electric Systems (CIGRE), Tech. Rep., August 2007, C4.601.
Han D., Ma J., Xue A., Lin T., Zhang G. The uncertainty and its influence of wind generated power on power system transient stability under different penetration. 2014 International Conference on Power System Technology, 2014, pp. 675–680. DOI: 10.1109/POWERCON.2014.6993813
Papathanassiou S.A., Hatziargyriou N.D. Technical Requirements for the Connection of Dispersed Gene-ration to the Grid. 2001 IEEE PES Summer Meeting, 2001, pp. 134–138. DOI: 10.1109/PESS.2001.970141
Badrzadeh B., Gupta M. Practical Experiences and Mitigation Methods of Harmonics in Wind Power Plants. Industry Applications. Transactions on IEEE, 2013, vol. 49, no. 5, pp. 2279–2289. DOI: 10.1109/TIA.2013.2260314
Jennett K., Coffele F., Booth C. Comprehensive and quantitative analysis of protection problems associated with increasing penetration of inverter-interfaced DG. 11th IET International Conference on Developments in Power Systems Protection Conf., 2012, pp. 1–6. DOI: 10.1049/cp.2012.0091
Zeineldin H.H., Sharaf H.M., Ibrahim D.K., El-Zahab A. Optimal Protection Coordination for Meshed Distribution Systems With DG Using Dual Setting Directional Over-Current Relays. IEEE Trans. on Smart Grid., 2015, vol. 6, no. 1, pp. 115–123. DOI: 10.1109/TSG.2014.2357813
Zhan C., Wang Y., Yang X., Zhang X., Wu C., Chen Y. Relay Protection Coordination Integrated Opti¬mal Placement and Sizing of Distributed Generation Sources in Distribution Networks. IEEE Trans. on Smart Grid., 2016, vol. 7, no. 1, pp. 55–65. DOI: 10.1109/TSG.2015.2420667
Telukunta V., Pradhan J., Agrawal A., Singh M., Srivani S.G. Protection challenges under bulk penetration of renewable energy resources in power systems: A review. CSEE Journal of Power and Energy Systems, 2017, vol. 3, no. 4, pp. 365–379. DOI: 10.17775/CSEEJPES.2017.00030
Muljadi E., Zhang Y.C., Gevorgian V., Kosterev D. Understanding Dynamic Model Validation of a Wind Turbine Generator and a Wind Power Plant. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2016, pp. 1–5. DOI: 10.1109/ECCE.2016.7855542
Carreras B.A., Newman D.E., Dobson I. Does size matter? Chaos, 2014, vol. 24, no. 2. DOI: 10.1063/1.4868393
Holl D., Uatt D. (ed. A.D. Gorbunov) Sovremennye chislennye metody resheniya obyknovennykh differencial'nykh uravneniy [Modern numerical methods for solving ordinary differential equations]. Moscow Mir Publ., 1979. 312 p.
Askarov A.B., Suvorov A.A., Andreev M.V. [Use of all-mode modeling complex for power systems
with distributed generation]. Proceedings of Irkutsk State Technical University, 2019, vol. 23, no. 1, pp. 75–89.
(in Russ.) DOI: 10.21285/1814-3520-2019-1-75-89
Suvorov A.A., Gusev A.S., Sulajmanov A.O., Andreev M.V. [The problem of verification of modeling tools for electric power systems and the concept of its solution]. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta [Bulletin of Ivanovo State Energy University], 2017, no. 1, pp. 11–23.
Gusev A.S. [The concept and tools of real-time simulation of real-time power systems]. Izvestiya Vuzov. Problemy energetiki [University News. Energy Issues], 2008, no. 9.10/1, pp. 164–170.
Andreev M., Gusev A., Ruban N., Suvorov A., Ufa R., Askarov A., Bems J., Kralik T. Hybrid Real-Time Simulator of Large-Scale Power Systems. IEEE Trans. Power Systems, 2019, vol. 34, no. 2, pp. 1404–1415. DOI: 10.1109/TPWRS.2018.2876668
IEC 61400-27-1. Electrical Simulation Models for Wind Power Generation – Wind Turbines. International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland, 2015. 204 p.
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power200204
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.