Характер балансування потужності в локальній енергосистемі з відновлюваними джерелами енергії

Abstract

UK: Метою роботи є вирішення задачі комплексного забезпечення електричною енергією з використанням мінливих за природою відновлюваних джерел енергії. Предметом дослідження є локальні енергосистеми регіонального чи муніципального рівня, що містять групи споживачів та додаткові джерела розосередженої генерації на базі вітрових чи сонячних електростанцій. Для ефективного використання потенціалу відновлюваної енергії потрібне врахування динамічних властивостей характеру споживання енергії, випадкової природи надходження вітрової та сонячної енергії. Одним з шляхів підвищення надійності енергозабезпечення повного використання генерованої енергії є застосування систем акумулювання. Для оцінки можливостей накопичення енергії та її використання в якості резерву запропоновано модель енергетичного балансу у формі суперпозиції випадкових процесів. Параметри математичної моделі визначаються на основі статистичного аналізу синхронних даних про режим споживання конкретним споживачем та погодних факторів, що визначають доступну потужність відновлюваних джерел. Прийнято, що графік постачання енергії складається на підставі прогнозу споживання електроенергії та погодних факторів. Вивчаються відхилення поточної генерації від прогнозованих потреб; вважаються добре прогнозованими середньодобові показники, а за їх відсутності за основу приймаються ретроспективні дані за тривалий час. Встановлено їх зв'язок з точністю прогнозу та варіативністю випадкових процесів генерування та споживання енергії. При цьому зазначено, що поточні флуктуації споживання і генерації на коротких часових інтервалах практично незалежні. За відомими показниками мінливості процесів споживання та генерації електроенергії можна підібрати характеристики акумулювання, такі як досяжна потужність та ємність, для надійного енергозабезпечення з заданою імовірністю. RU: целью работы является решение задачи комплексного обеспечения электрической энергией с использованием изменчивых возобновляемых источников энергии. Предметом исследования являются локальные энергосистемы регионального или муниципального уровня, содержащие группы потребителей и дополнительные источники рассредоточенной генерации на базе ветровых или солнечных электростанций. Для эффективного использования потенциала возобновляемой энергии нужен учет динамических свойств характера потребления энергии, случайной природы поступления ветровой и солнечной энергии. Одним из путей повышения надежности энергообеспечения и более полного использования генерируемой энергии является применение систем аккумулирования. Для оценки возможностей накопления энергии и дальнейшего ее использования предложена модель энергетического баланса в форме суперпозиции случайных процессов. Параметры математической модели определяются на основе статистического анализа синхронных данных о режиме потребления конкретным потребителем и погодных факторов, определяющих доступную мощность возобновляемых источников. Принято, что график поставки энергии составляется на основании прогноза потребления электроэнергии и погодных факторов. Изучаются отклонения текущей генерации от прогнозируемых потребностей; считаются хорошо прогнозируемыми среднесуточные показатели, а при их отсутствии за основу принимаются ретроспективные данные за продолжительное время. Установлена их связь с точностью прогноза и вариативностью случайных процессов генерации и потребления энергии. При этом отмечено, что текущие флуктуации потребления и генерации на коротких временных интервалах практически независимы. По известным показателям изменчивости процессов потребления и генерации электроэнергии можно подобрать характеристики аккумулирования, такие как достижимая мощность и емкость, для надежного энергообеспечения с заданной вероятностью. EN: The aim of the work is to consider the problem of the complex electricity supply with using of changeable renewable energy sources. Local energy systems of a regional or municipal level is the subject of this research, containing consumer groups and additional sources of dispersed generation based on wind or solar power. To effectively use the potential of renewable energy, we need to take into account the dynamic properties of energy consumption, the random nature of the wind and solar energy. One of the ways to improve the reliability of energy supply and more fully utilize of the generated energy is to use the storage systems. To assess the possibilities of energy storage and its further use, a model of energy balance in the form of a superposition of random processes is proposed. The parameters of a mathematical model are determined on the basis of a statistical analysis of synchronous data about the mode of consumption by a specific consumer and weather factors that determine the available power of renewable sources. It is accepted that the energy supply schedule is compiled based on the forecast of electricity consumption and weather factors. Current generation deviations from projected needs are examines; average daily indicators are considered to be well predicted, and in their absence, retrospective data for a long time are taken as a basis. Their connection with the forecast accuracy and variability of random processes of energy generation and consumption has been established. It was noted that the current fluctuations in consumption and generation over short time intervals are practically independent. According to the known indicators of the variability of the electricity consumption and generation processes it is possible to choose the characteristics of accumulation, such as achievable power and capacity, for reliable energy supply with a given probability.