О влиянии колебаний мощности ветровых электростанций на режимы работы локальных энергосистем

Проблема интеграции ветровых электростанций в энергосистемы заключается в их нарастающем влиянии на процесс управления тепловыми электростанциями для обеспечения баланса мощности в энергосистемах из-за переменной генерации, вызванной колебаниями скорости и направления ветра. В статье представлены результаты анализа изменения основных характеристик манёвренности ТЭС (регулировочного диапазона нагрузок, скорости изменения активной мощности), на которые оказывают влияние колебания мощности ветровых электростанций. На основании данных о режимах эксплуатации реальных ветровых электростанций выполнены расчёты, позволившие определить возможности тепловых электростанций по компенсации колебаний мощности ветровых электростанций. На основании расчёта динамического коэффициента неравномерности реальных ветровых электростанций для различных шагов измерения мощности установлены закономерности определения требований к характеристикам манёвренности ТЭС. Так, увеличение шага измерения колебаний мощности ветровых электростанций определяет требования к наличию свободного регулировочного диапазона ТЭС, необходимого для компенсации колебаний мощности. В расчётном примере верхняя граница регулировочного диапазона ТЭС составила 3562 МВт при 60-минутных интервалах измерений. Уменьшение же шага измерения колебаний мощности ветровых электростанций определяет требования к скорости изменения нагрузки ТЭС, которая необходима для сохранения баланса мощности в энергосистеме. В расчётном примере суммарная скорость изменения нагрузки ТЭС составила 90 МВт/мин при 15-минутных интервалах измерений. Исследования показывают, что при увеличении установленной мощности ветровых электростанций в энергосистемах, улучшение характеристик манёвренности тепловых электростанций, в том числе расширение регулировочного диапазона и скорости изменения нагрузки в его пределах, является основным условием надёжной работы энергосистемы для исключения запаздывания регулирования активной мощности ТЭС.

Wind farms integration into power energy systems have a various problem. There are increasing influence on thermal power plants (TPP) management to ensure a power balance in energy systems due to variable generation caused by fluctuations in wind speed and direction. The paper presents the results of an analysis of characteristics changes, such as maneuverability of thermal power plants (adjustment range of loads, active power rate), which are influenced by fluctuations due to wind farms ramps. Based on the data of real wind farms operating modes, calculations results were performed. It made possible to determine the capabilities of thermal power plants to compensate wind farms ramps. Based on the dynamic coefficient of unevenness calculation for various power measurement steps, patterns were established. That allow to determine the requirements for maneuverability characteristics of thermal power plants. An increase in the step of measuring power ramps determines the requirements for adjustment range of thermal power plant necessary to compensate power ramps of wind farms. In the calculated example, the upper limit of TPP adjustment range was 3,562 MW (for 60-minute measurement interval). Reducing the step of measuring fluctuations determines the requirements for rate of load change, which is necessary to maintain power balance in energy power system. Calculation results show, that total rate of change of TPP load is 90 MW/min (for 15-minute measurement interval). The research results show that with an increase of wind farms installed capacity in power systems, improving the maneuverability characteristics of thermal power plants, including adjustment range and rate of load change, is the main condition for reliable operation of the power energy system.