В статье рассматриваются положительные эффекты при работе ВЭУ с сетью от использования так называемых SmartGrid. Описаны такие проблемы при работе с электрической сетью ветроустановок как не синусоидальность, проблемы с включением, а также неравномерная нагрузка. Вместе с этим в статье рассказывается как сети SmartGrid справляются с этими проблемами.
Ключевые слова: SmartGrid, ВЭУ, электрическая сеть, проблемы с подключением.
За последние 100 лет производство и потребление электроэнергии почти не изменилось: производство на электростанции, передача по ЛЭП и потребление. Из-за использования данной схемы перегрузка сети достигает 80 процентов, что влечет за собой многие проблемы в виде выхода из строя различных элементов цепи. В конце девяностых годов появились так называемые «умные сети», они были призваны снизить убытки, которые появлялись из-за недочета электроэнергии. Ставились «умные» счетчики, которые сами считывали информацию у потребителя и отправляли ее производителю. На данный момент умные сети развиваются и представляют собой целый комплекс мер и нововведений по улучшению безопасности экологичности, надежности производства и доставки электроэнергии, а также повышения ее качества. В этих сетях используются как традиционные, так и нетрадиционные источники энергии такие как солнечная и ветроэнергетика. На сегодняшний день ветроэнергетика получила большое распространение в мире и с каждым годом процент ее участия увеличивается. С развитием SmartGrid ветроэнергетика получит еще большее распространение.
Режим параллельной работы с сетью, когда ВЭС (ветроэнергетическая станция) включается параллельно сети. В этом режиме требования по выработке высококачественной электроэнергии выполняется механическими и электрическими способами. Механическим способом является поддерживание вращение ротора с определенной скоростью. Такого эффекта добиваются при работе ВЭУ в режиме ограниченной мощности. Следовательно, большинство времени ВЭУ ожидает ветров больше номинального значения, что экономически оказывается невыгодно. В наши же дни распространен электрический способ. Выполняется он с помощью машино-вентильных систем с асинхронизированными синхронными генераторами или подключения статического преобразователя частоты в цепь статора ВЭУ.
Для такого режима работы должны выполнятся следующие нормативные технические требования: работоспособность, автопуск и синхронизация, регулирование мощности и частоты вращения ротора, датчики по контролю за неисправностью, формирование и выдача команд для управления элементными системами ВЭУ.
При работе ВЭУ с сетью могут наблюдаться следующие проблемы в эксплуатации:
1)Проблемы с включением
При включении ВЭУ в сеть могут наблюдаться такие неполадки как большие токи и частота неподходящая для сети. Такие неполадки могут вызвать серьезные проблемы в электрической сети. SmartGrid предлагает решение связанное с одним из ключевых достоинств этой системы – быстрый и незаметный для потребителя переход на другие источники питания. Так как Smartgrid предлагает распределенную генерацию (много малых источников энергии расположенных недалеко друг от друга для более стабильной подачи электроэнергии и удобства переключения «умной» сети между ними) то нейронные сети, которые управляют данными сетями смогут без проблем и опасностей переключать потребителя.
2)Не синусоидальность
Не синусоидальность появляется в сети благодаря применению электрооборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Такое оборудование потребляет ток несинусоидальной формы, искажая синусоиду питающего напряжения, поэтому электрооборудование с нелинейной вольт-амперной характеристикой будет являться генератором высших гармоник тока. Прежде всего источники искажения качества электрической энергии по несинусоидальности напряжения и тока стоит разделить на две группы: нелинейные электроприемники и нелинейные элементы сети. К первым в связи с широким внедрением современного электрооборудования в производство и быт сельского хозяйства можно отнести частотно — регулируемый привод, электронные выпрямительные устройства, люминесцентные лампы, газоразрядные лампы. Главной причиной искажений в коммунально-бытовом секторе являются электронные технические средства (телевизионные приемники), те же люминесцентные и газоразрядные лампы и др., которые создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но общее количество таких ЭП велико.
К нелинейным элементам сети можно отнести силовые трансформаторы, реакторы, т.е. устройства имеющие нелинейную ветвь намагничивания — это трансформаторы, например
3)Неравномерностью нагрузок
Так как работоспособностью ветроустановок зависит от климата и потоков ветра, то нагрузка у ВЭУ имеет неравномерный характер. Для предотвращения нехватки электроэнергии и порчи приборов и кабелей в SmartGrid предусмотрены умные счетчики, которые могут в реальном времени и с большой точностью определять потребляемое количество электроэнергии и увеличивать мощность если потребуется (то есть несколько генераторов энергии будут работать вместе для потребителя). Или при отсутствии ветра сеть так же будет переключать потребителя на активный источник питания. Все это делает поставку энергии более стабильной
Рассмотрев все признаки, приведенные в статье, мы можем сделать вывод, что система SmartGrid не просто повышает безопасность и быстродействие работы с потребителями, но и экономически выгодна, так как может покрывать запросы потребителей в реальном времени благодаря чему не происходит потерь электроэнергии при неиспользовании. В том числе для повышения конкурентоспособности промышленного предприятия необходимо повышать эффективность эксплуатации его системы электроснабжения с помощью динамического управления электропотреблением, а для такого управления эффективней всего использовать сети SmartGrid. Повышение качества электроэнергии, ее экологичности и экономическая эффективности доказывают, что такие системы полезны и будут внедряться.
Литература:
- Манусов В.З., Ядагаев Э.Г. Особенности параллельной работы ветроэлектростанций и электроэнергетических систем // VIII Всероссийская конференция "Молодежь и наука". — Новосибирск: Сибирский федеральный университет, 2012.
- Несинусоидальность напряжения // Теслафирм. URL: http://www.teslafirm.ru/non-sinusoidal/ (дата обращения: 7.12.2016).
- Бондаренко В.Е., Черемисин Н.М., Черкашина В.В. Исследование процесса управления режимами работы электрических сетей в современных условиях // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2015. — №8.
- Крысанов В.Н., Руцков А.Л. Прогнозное планирование потребления электроэнергии энергоемкими промышленными предприятиями деревообрабатывающей отрасли при помощи нейро-нечётких сетей // Лесотехнический журнал. — 2014. — №3.
- 5.Фишов А.Г., Мукатов Б.Б. Реконфигурация электрических сетей с распределенной генерацией и мультиагентным управлением // Известия Томского политехнического университета. — 2015. — №9.
