Дослідження алгоритмів керування сучасних інверторів для систем накопичення з функціями віртуальних синхронних машин

Анотація

У статті розглянуто актуальні питання забезпечення надійності та стійкості синхронної роботи енергосистеми в умовах стрімкого зростання частки генерації відновлюваних джерел енергії. Зокрема, проаналізовано, як збільшення обсягів генерації від відновлюваних джерел енергії призводить до зниження інерційності енергосистеми, що ускладнює підтримання частоти та балансу потужності в реальному часі. Така ситуація створює нові виклики для операторів систем передачі та розподілу, які змушені адаптувати традиційні підходи до управління режимами роботи мережі. Розглянуто сучасні виклики, пов’язані з інтеграцією відновлюваних джерел енергії в енергосистему, зокрема сонячної та вітрової генерації, які характеризуються високою варіативністю та низькою передбачуваністю. Визначено необхідність впровадження допоміжних системних послуг, таких як регулювання частоти, підтримка напруги та резерви потужності, для забезпечення стабільної роботи мережі в умовах зростаючої децентралізації генерації. Особливу увагу приділено аналізу алгоритмів керування інверторами, які можуть реалізовувати функції віртуальних синхронних машин, імітуючи поведінку традиційних синхронних генераторів. Такий підхід дозволяє забезпечити інерційний відгук, демпфування коливань частоти та синхронізацію з мережею без використання обертових мас. Розглянуто варіанти застосування систем накопичення електроенергії як ключового елементу для компенсації нестабільності відновлюваних джерел енергії. Формалізовано загальний підхід до моделювання та оптимізації використання систем накопичення електроенергії в електричних мережах, з використанням для цього розрахунків за формулами, які враховують характеристики інерції синхронного генератора, регуляторів, систем збудження та моделей ротора. Проведено оцінку ефективності цих моделей для визначення оптимальних режимів роботи з урахуванням змін навантаження, аварійних ситуацій та коливань генерації. Розглянуто можливості спеціалізованого програмного забезпечення на платформі C# (.NET), щодо інтегрування з DIgSILENT PowerFactory для проведення розрахунків статичної та динамічної стійкості, а також моделювання електричних мереж напругою 35–750 кВ.