Наукові основи підвищення енергетичної ефективності та якості електропостачання в електротехнічних системах з комбінованою генерацією : автореф. дис.. доктора техн. наук; спец. 05.09.03.

Abstract

Ukr : Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Мелітополь, 2020. У першому розділі виконано огляд стану та перспективи забезпечення споживачів електричною енергією в електротехнічних системах з комбінованою генерацією. Проаналізовано світовий досвід використання відновлюваних джерел енергії. Проведений огляд факторів впливу ВДЕ на роботу ЛЕС. У другому розділі аналізуються метеодані, що характеризують роботу сонячних та вітрових електростанцій. Вихідні дані щодо вітроенергетики для південного регіону України взято за даними вимірів на Ботіївській ВЕС. Сонячна радіація оцінена як за доступними даними, так і фактичними даними в районі Токмацької СЕС. Ці дані агреговані та представлені в параметричному вигляді. У третьому розділі досліджено дані, що характеризують споживання електричної енергії в досліджуваному регіоні. Впровадження ВДЕ та їх інтегрування до енергосистем різних рівнів супроводжується потребами в додатковому узгодженні режимів генерування та споживання електроенергії. Для південного регіону (території Запорізької обл.) проведено дослідження для виявлення можливостей узгодження генерації ВДЕ зі споживанням, виконано аналогічні дослідження графіків навантаження (споживання). Аналіз випадкових складових графіків споживання електроенергії проведено на прикладі багаторічних даних для кількох населених пунктів та місцевих підприємств Мелітопольського району Запорізької області. У четвертому розділі розглядається побудова критеріїв та системи обмежень, що визначають оптимальність функціонування вітро-сонячної генерації. Сформульовано проблеми відновлюваної енергетики, які потребують вирішення оптимізаційних задач. Зроблено загальний огляд методів оптимізації, підкреслено прийнятні підходи для вирішення поставлених задач. Зокрема, це побудова поверхні відгуку при імітаційному моделюванні, цілочисельні методи для модульних систем, числові методи. У п’ятому розділі наводяться методологія та приклади розрахунку показників балансової надійності та їх довірчих інтервалів для ЛЕС. З метою підвищення енергетичної ефективності, а саме, максимально повного використання встановленої потужності ВДЕ, розглянуто оптимальне комбінування ВЕС та СЕС за умови мінімізації неконтрольованого розкиду значень генерованої потужності при максимізації виробленої енергії. Шостий розділ стосується потреб у резервуванні та акумулюванні енергії в комплексних системах з ВДЕ. Небаланс енергії як інтегральна характеристика небалансу потужності залежить від тривалості та знаку відхилень генерації від споживання. Графік накопичених обсягів надлишкової та недостатньої енергії дозволяє зробити висновки щодо потреб в акумулюванні енергії. \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ Eng:Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, specialty 05.09.03 – electrotechnical complexes and systems. Dmytro Motorny Tavria State Agrotechnological University, Melitopol, 2020. The first chapter reviews the state and prospects of providing consumers with electricity in electrotechnical systems with combined generation. International 42 experience of using renewable energy sources is analyzed. A review of the factors influencing renewable energy sources (RES) on the operation of local electric systems (LES) is made. The second chapter analyzes meteorological data that characterize the operation of solar and wind power plants. The initial data on wind energy for the southern region of Ukraine are taken from measurements at the Botiyivska wind farm. Solar radiation is estimated both on the basis of available data and actual data in the area of Tokmak solar power plant (SPP). These data are aggregated and presented in parametric form. The third chapter examines the data that characterize the consumption of electricity in the region of study. The introduction of RES and their integration into power systems of different levels is accompanied by the need for additional harmonization of the regimes of electricity generation and consumption. For the southern region (Zaporizhia oblast), a study was conducted to identify opportunities to match the generation of RES with consumption. Similar studies of load (consumption) schedules were performed. The analysis of random components of electricity consumption graphs was carried out on the example of long-term data for several settlements and local enterprises of Melitopol district of Zaporizhia oblast. The fourth chapter considers the construction of criteria and the system of constraints that determine the optimal functioning of wind-solar generation. Problems of renewable energy, including optimization tasks, are formulated. The general review of optimization methods is made, with the emphasis on acceptable approaches for solving the set tasks. In particular, they are the construction of the response surface in simulation, integer methods for modular systems, numerical methods. The fifth chapter provides the methodology and examples for calculating balance reliability indicators and their confidence intervals for LES. In order to increase energy efficiency, namely, the fullest use of the installed RES capacity, the optimal combination of wind farms and SPP is considered, provided that the uncontrolled scatter of the generated power values is minimized while maximizing the produced energy. The sixth chapter deals with the needs for energy accumulation and storage in integrated RES systems. Energy imbalance as an integral characteristic of power imbalance depends on the duration and sign of deviations of energy generation from consumption. The schedule of accumulated amount of excess and insufficient energy allows us to draw conclusions about the needs for energy accumulation.