Подход к определению влияния возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на работу энергосистемы Казахстана. Основные показатели
Принятие в 2009 году закона «О поддержке использования возобновляемых источников энергии» и утверждение фиксированных тарифов на поставку электрической энергии, производимой объектами ВИЭ (Постановление Правительства № 000 от 01.01.01 г.) дало мощный толчок развитию возобновляемой энергетики в Казахстане. Как следствие, по состоянию на август 2015 г., суммарная мощность заявленных проектов ВЭС и СЭС значительно превысила намечаемый к 2020 г. Уровень проникновения 3 % (≈5 ГВт или ≈11 млрд кВт•ч, 11 % от прогнозируемого уровня электропотребления 2020 года). В условиях отсутствия генеральной схемы развития энергетики РК, во избежание снижения надёжности работы энергосистемы, требуется постоянный мониторинг существующих и намечаемых проектов ВИЭ, а также упреждённый анализ их влияния на работу энергосистемы на предмет достаточности существующих электрических сетей и манёвренной генерации для балансирования.
В настоящее время при проектировании и внедрении альтернативных источников энергии (ветровых и солнечных электростанций) существуют достаточно серьёзные барьеры, которые были опубликованы в приложении к
журналу «Энергетика» №1(52) «Основные барьеры при интеграции возобновляемых источников энергии в Единую энергосистему Республики Казахстан и рекомендации по их решению».
Нужны были серьёзные научные исследования возможности подключения этих источников к высоковольтным электрическим сетям. Именно поэтому Центр исследований развития энергетики Казахского научно-исследовательского института энергетики имени академика , который является первым научным учреждением энергетического профиля в Казахстане, решил заняться проблемами интеграции возобновляемых источников энергии в Единую энергосистему Республики Казахстан.
В этой статье показаны подходы к определению влияния ВИЭ на работу энергосистемы.
Несмотря на то, что объекты ВИЭ являются генерирующими источниками, выполнить анализ их влияния на работу энергосистемы с использованием методов, применимых к традиционным электростанциям, оказалось невозможным по следующим причинам:
• Нестабильный характер работы ВЭС и СЭС.
• Принудительное увеличение (снижение) генерации ВИЭ
в большинстве случаев проблематично.
Свойства, перечисленные выше, указывают на схожесть генерации
ВИЭ с характером поведения нагрузки. Исходя из этого, в мировой практике подходы к определению влияния ВИЭ сложились на основе анализа почасового графика нагрузки до и после наложения графика выработки ВИЭ (Net load).
На рисунке 1 приведён график выработки ВИЭ, графики нагрузки ЕЭС Казахстана и Net load в годовом, месячном и суточном
разрезе.
Основными показателями, характеризующими степень влияния ВИЭ на работу ЕЭС Казахстана, являются:
• Изменение регулировочного диапазона;
• Величина гарантированной мощности ВИЭ.
Так как выдача мощности ВЭС величина, изменяемая в течение всего дня, ввод ВЭС приводит к снижению базовой и увеличению пиковой нагрузки, начиная уже с минимального объёма. Пик выработки СЭС в Казахстане приходится на 13–15 часов дня. Что, учитывая конфигурацию
суточного графика (наличие дневного пика), обуславливает существование для СЭС «зоны нечувствительности», в которой выработка СЭС «сглаживает» дневной пик суточного графика, не приводя при этом к изменению величин Рбаз и Рпик, как показано на рисунке 4.
Гарантированная мощность ВИЭ
Гарантированная мощность станций на ВИЭ (capacity credit/value) – это та мощность ВИЭ, которая может заменить мощность традиционных станций без снижения надёжности энергосистемы. Величина гарантированной мощности ВИЭ не является постоянной, так как зависит от конфигурации суточного графика, сезонного изменения нагрузки, параметров традиционных станций и конфигурации выработки станций на ВИЭ (без учёта сетевых ограничений).
Поэтому оценка гарантированной мощности должна выполняться за
ряд отчётных лет (минимум 5 лет). Одним из методов определения величины гарантированной мощности является расчёт показателя ELCC (effective load carrying capacity), который представляет собой величину, на которую может быть увеличена нагрузка при вводе ВИЭ, при условии неизменной величины LOLE (Loss of load expectation).
LOLE – интегральная вероятность появления дефицита мощности – представляет собой суммарное количество часов за заданный период, когда генерация не покрывает нагрузку и рассчитывается как:
LOLE = ∑LOLPi, где LOLP (loss of load probability) – вероятность появления дефицита мощности в каждый час.
LOLPi = P(∑Cj < Li), где LOLPi – показатель LOLP для
часа i, Cj – мощность генератора/станции j в час i, Li – нагрузка в час i.
Данный метод рекомендован для расчёта гарантированной мощности организациями IEEE3 и IEA Wind.
Авторы: Раиса ЛИГАЙ, заместитель председателя правления КазНИИЭ; Валерий ТЮГАЙ, директор Центра исследований развития энергетики КазНИИЭ; Галина ОМЕЛЬЧЕНКО – начальник отдела Центра исследований развития энергетики КазНИИЭ; Инна КИМ – главный специалист Центра исследований развития энергетики КазНИИЭ (г. Алматы)
Источник: http:///arhiv/56/30-33.pdf
