Ключові слова
критеріальне програмування
аналіз чутливості
витрати на резервування
високоманеврене генерування
Як цитувати
Анотація
Розглянуто особливості розбудови відновлюваних джерел енергії в електричних мережах. Виявлено основні зміни функціональних властивостей електроенергетичних систем, до яких можна віднести істотне зниження обсягу споживання електроенергії, зміну структури споживання електроенергії, стрімке збільшення встановленої потужності сонячних і вітрових електричних станцій. Обсяг споживання електроенергії у 2020 р. у порівнянні з 1990 р. знизився майже вдвічі (з 227 до 119 млрд кВт·год) і, як наслідок, значно знизилася частка напівпікового теплового генерування (з 71 % у 1990 р. до 35 % в 2020 р.), яке давало енергосистемі основну гнучкість, і в той же час зросла частка атомного генерування, яке працює в базовому режимі (з 25 % до 51 %). Зокрема, зменшилось споживання промисловістю, яка має стабільний графік навантаження (зі 146 млрд кВт·год (64 %) до 49 млрд кВт·год (42 %)). При цьому значно зріс попит на електроенергію населенням, профіль споживання якого характеризується значною добової нерівномірністю і чутливістю до дії метеорологічних факторів (з 21 млрд кВт·год (9 %) до 37 млрд кВт·год (31 %)). Тому в статті проаналізовано передумови виникнення проблеми маневреного генерування та досліджено можливі шляхи їх вирішення. Запропоновано оптимальний склад генерування електроенергії для України в період 2021–2025 рр., який передбачає збереження і навіть збільшення за рахунок оптимізації ремонтної кампанії частки виробництва електроенергії атомними електричними станціями, введення додатково 2–2,5 ГВт високоманевреного генерування і до 2 ГВт систем накопичення (з урахуванням гідроакумулюючих електростанцій), а також поступове еволюційне зниження як встановленої потужності, так і обсягів виробництва електроенергії напівпіковими вугільними електростанціями та підтримання політики декарбонізації із забезпеченням власної енергетичної безпеки. Розроблено комплексний підхід компенсації нестабільності генерування ВДЕ, що полягає в мінімізації витрат на резервування потужності різними доступними способами. Задача оптимізації витрат на способи компенсації нестабільності генерування ВДЕ розв’язується методом критеріального програмування. Вплив кожного способу резервування на сумарні витрати визначається за допомогою теорії чутливості.
Посилання
Bajaj M., Singh A. Grid integrated renewable DG systems: A review of power quality challenges and state‐of‐the‐art mitigation techniques. International Journal of Energy Research. 2020, vol. 44, pp. 26–69. doi: https://www.doi.org/10.1002/er.4847
Buslavets O. A. Sinkhronizatsiya s ENTSO-E ne reshit problemy defitsita manevrennoy moshchnosti. Energobiznes [Synchronization with ENTSO-E will not solve the problem of shortage of maneuvering power]. Energobiznes [Energy Business]. 2021, vol. 15, no. 1208, p. 5. Available at: https://e-b.com.ua/olga-buslavec-sinxronizaciya-s-entso-e-ne-resit-problemy-deficita-manevrennoi-moshhnosti-177 (accessed 20.04.2021).
Bajaj M., Singh A. An analytic hierarchy process-based novel approach for benchmarking the power quality performance of grid-integrated renewable energy systems. Electrical Engineering. 2020, vol. 102, pp. 1153–1173.
Lezhniuk P. D., Komar V. O., Kravchuk S. V., Netrebskiy V. V. Optimal Integration of Photoelectric Stations in Electric Networks. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2019. 210 p.
Komar V. Problemy vykorystannya fotoelektrychnykh stantsiy v elektroenerhetychniy systemi Ukrayiny [Problems of using photovoltaic power plants in the power system of Ukraine]. Available at: https://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/30711/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%80.pdf?sequence=1&isAllowed=y (accessed 20.04.2021).
Faraji J., Ketabi A., Hashemi-Dezaki H. Developing an Energy Management System for Optimal Operation of Prosumers Based on a Modified Data-Driven Weather Forecasting Method. Proceeding 10th Smart Grid Conference (SGC), 2020, pp. 1–6.
Lezhniuk P. D., Kravchuk S. V., Polishchuk A. L. Selfoptimization Local Electric Systems Modes With Renewable Energy Sources. Przeglad Elektrotechniczny. 2019, vol. 6, pp. 27–31. doi: https://www.doi.org/10.15199/48.2019.06.06
Kuchansky V., Malakhatka D. Analiz i optymizatsiya rezhymiv roboty enerhosystem za kryteriyem minimizatsiyi vtrat aktyvnoyi potuzhnosti [Analysis and optimization of power systems according to the criterion of minimizing active power losses]. Grail of Science. 2021, pp. 282–287. doi: https://www.doi.org/10.36074/grail-of-science.02.04.2021.057
Kuchansky V., Malakhatka D. Tekhniko-ekonomichne obgruntuvannya kerovanoyi poperechnoyi kompensatsiyi v mahistralʹnykh liniyakh elektroperedavannya [Feasibility study of controlled transverse compensation in main transmission lines]. Grail of Science. 2021. С. 228–233. doi: https://www.doi.org/10.36074/grail-of-science.19.02.2021.045
Kobets B. B., Volkova I. O. Innovatsionnoe razvitie elektroenergetiki na baze kontseptsii Smart Grid [Innovative development of electric power based on the concept of Smart Grid]. IAC Energy Publ., 2010. 208 p.
Lezhniuk P. D., Pijarski P., Buslavets О. A. Smart grid technologies in local electric grids. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 2017. doi: https://www.doi.org/10.1117/12.2280957.
Yaghoubi-Nia M.-R., Hashemi-Dezaki H., Halvaei A. Optimal stochastic scenario-based allocation of Smart Grids’ renewable and non-renewable distributed generation units and protective devices. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2021, vol. 44, p. 101033. doi: https://www.doi.org/10.1016/j.seta.2021.101033
Hunko I. O., Kuchanskyy V. V., Nesterko A. B. Engineering sciences: development prospects in countries of Europe at the beginning of the third millennium: Collective monograph, vol. 2. Izdevniecıba “Baltija Publishing”, Riga, 2018. 492 p.
Gunko I. O. Analiz prohramnykh zasobiv dlya modelyuvannya rezhymiv roboty elektrychnykh system [Analysis of software for modeling modes of operation of electrical systems]. Bulletin of Khmelnytsky National University. Series: Technical Sciences. 2020, no. 3, pp. 138–141.
Kuchansky V. V., Nesterko A. B., Gunko I. O. Zakhody ta zasoby pidvyshchennya nadiynosti ta yakosti elektropostachannya v elektroenerhetychnykh systemakh z vidnovlyuvanymy dzherelamy enerhiyi [Measures and means to improve the reliability and quality of power supply in power systems with renewable energy sources]. Bulletin of the Petro Vasylenko Kharkiv National Technical University of Agriculture. Kharkiv, KhNTUSG Publ., 2018, iss. 196, pp. 41–43.
Kyrylenko O. V., Blinov I. V., Parus E. V. , Rybina O. B. Metody zabezpechennya vprovadzhennya dopomizhnykh posluh dlya pidvyshchennya nadiynosti funktsionuvannya OES Ukrayiny [Methods of providing implementation of ancillary services to increase the reliability of the UES of Ukraine]. Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2013, vol. 35, p. 7.
Kuchanskyy V., Malakhatka D., Blinov I. Application of Reactive Power Compensation Devices for Increasing Efficiency of Bulk Electrical Power Systems. 2020 IEEE 7th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). Kyiv, Ukraine, 2020. pp. 83–86. doi: https://www.doi.org/10.1109/ESS50319.2020.9160072
Sysoyev M. Systemy nakopychennya enerhiyi (energy storages): perspektyvy dlya Ukrayiny [Energy storage systems: prospects for Ukraine]. Available at: https://getmarket.com.ua/ua/news/sistemi-nakopichennya-energiyi-energy-storages-perspektivi-dlya-ukrayini (accessed 20.04.2021).
IRENA. Electricity storage and renewables: Costs and markets to 2030. Available at: https://www.irena.org/publications/2017/Oct/Electricity-storage-and-renewables-costs-and-markets (accessed 20.04.2021).
Investytsiyi v al'ternatyvnu enerhetyku: yak v Ukrayini zaroblyayut' na biohazi [Investments in alternative energy: how biogas is earned in Ukraine]. Available at: https://getmarket.com.ua/ua/news/investiciyi-v-al-ternativnu-energetiku-yak-v-ukrayini-zaroblyayut-na-biogazi (accessed 20.04.2021).
Astakhov Yu. N., Lezhnyuk P. D. Primenenie kriterial'nogo metoda v elektroenergetike. Navchal'nyy posibnyk [Application of the criterion method in electric power industry. Tutorial]. Kyiv, UМК VО Publ., 1989. 140 p.
Venikov V. A. Teoriya podobiya i modelirovaniya [Similarity and modelling theory]. Moscow, High school Publ., 1976. 479 p.
Lezhniuk P., Komar V., Rubanenko O., Ostra N. The sensitivity of the process of optimal decisions making in electrical networks with renewable energy sources. Przeglad Elektrotechniczny. 2020, vol. 96, no. 10, pp. 32–38.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 Петро Дем’янович Лежнюк, Ольга Анатоліївна Буславець, Олена Олександрівна Рубаненко