Моделирование балансировки энергосистемы при условии содержания в ней значительной доли недиспетчеризуемых источников энергии

Abstract

Повышение доли недиспетчеризуемых возобновляемых источников энергии в единых энергосистемах влечет за собой проблему балансировки энергосистемы. Как правило, затраты на поддержание баланса между произведенной и потребленной энергией сторонники «зеленой» энергии перекладывают на плечи энергосистемы и не учитывают при подсчете экономического эффекта от возобновляемых источников. Цель данной работы, провести имитационное моделирование процесса балансировки энергосистемы с большой долей недиспетчеризуемых возобновляемых источников. В работе проведен анализ пусковых режимов различных типов энергоустановок. Смоделирована энергосистема с различным соотношением диспетчерезуемых энергоустановок. Проведена оценка различных сценариев развития событий при появлении дефицита генерируемой энергии в размере 25%, 50% и 75% от установленной мощности недиспетчерезуемых источников энергии. Показано, что традиционный метод компенсации возмущений за счет вращающегося резерва при увеличении доли возобновляемых источников не может полностью компенсировать эти возмущения, что на практике приведет к отключению от энергосети части потребителей. Повышение доли недиспетчеризуемых возобновляемых источников в единой энергетической системе ведет к уменьшению доли обычных энергоустановок, которые потенциально могут поддерживать баланс. Нормализовать работу энергосистемы можно путем дублирования мощности недиспетчеризуемых источников эквивалентной мощностью источников с малым временем пуска, например, дизель-генераторами. Такой подход позволяет полностью компенсировать все возмущения в системе, но его стоимость должна учитываться при анализе экономической эффективности возобновляемых источников.

An increase in the share of non-dispensable renewable energy sources in unified energy systems entails the problem of balancing the energy system. As a rule, the supporters of "green" energy shift the costs of maintaining the balance between the energy produced and consumed to the shoulders of the energy system and do not take into account when calculating the economic effect of renewable sources. The purpose of this work is to conduct a simulation of the process of balancing the power system with a large share of non-dispensable renewable sources. The paper analyzes the starting conditions of various types of power plants. A power system with a different ratio of dispensable power plants is simulated. Various scenarios for the development of events with the occurrence of a deficit of generated energy in the amount of 25%, 50% and 75% of the installed capacity of non-dispensable energy sources were evaluated. It is shown that the traditional method of compensating for disturbances due to a rotating reserve with an increase in the share of renewable sources cannot fully compensate for these disturbances, which in practice will lead to disconnection of some consumers from the power grid. An increase in the share of non-dispensable renewable sources in a single energy system leads to a decrease in the share of conventional power plants that can potentially maintain balance. The operation of the power system can be normalized by duplicating the power of non-dispensable sources with the equivalent power of sources with a short start-up time, for example, by diesel generators. This approach allows you to fully compensate for all disturbances in the system, but its cost should be taken into account when analyzing the economic efficiency of renewable sources.