Pomoć pri povezivanju nove energetske mreže

 

Nova proizvodnja električne energije, koju predstavljaju energija vjetra i sunca, pokazuje značajne fluktuacije u izlaznoj snazi ​​i neizvjesnosti. Na izlazne snage vjetra i sunca direktno utiču lokalni vremenski uslovi, skloni su skokovima ili padovima snage, što predstavlja izazov za frekvenciju priključka na mrežu u elektroenergetskom sistemu.

Zbog fluktuacija snage i relativno složenih karakteristika impedancije mreže, u normalnim uslovima velike-centralizovane veze na mrežu ili nasumičnog izlaza snage, vjerovatno će doći do oscilacija snage, što dovodi do problema stabilnosti elektroenergetskog sistema. Ovo utiče na opterećenje i performanse planiranih novih sistema za proizvodnju energije na širokom području, zahtijevajući dovoljan rezervni kapacitet u sistemu kako bi se izbjeglo uticaj na sposobnost integracije novih izvora energije, što je ključno za postizanje i planiranja i ekonomske efikasnosti.

Integracija skladištenja energije i novih izvora energije uglavnom se fokusira na tri aspekta: Prvo, oslobađanjem opterećenja na nivou mreže u kratkim vremenskim periodima, omogućava 10-minutnu-regulaciju snage električne mreže, ublažavajući kratkoročne-fluktuacije i potpuno povezujući kapacitet nove mreže sa novim izvorom energije. Drugo, razvojem minutnih-planova na nivou koji uključuju nove prognoze izlazne energije i na osnovu kratkoročnih-dnevnih-predviđenih predviđanja proizvodnje električne energije, efikasno uključuje nove izvore energije u ultra{9}}kratkoročne-prognoze snage. Ovo poboljšava racionalan rad i raspored različitih proizvodnih jedinica unutar mreže, smanjuje potražnju za resursima brze regulacije frekvencije, poboljšava tačnost i stabilnost predviđanja mreže i izglađuje minutne-fluktuacije u realnom vremenu u novim izvorima energije, minimizirajući utjecaj na normalan rad konvencionalnih proizvodnih jedinica.

Vrhunsko brijanje i punjenje doline

U poređenju sa konvencionalnom proizvodnjom energije, proizvodnja obnovljivih izvora energije ima relativno nisku stopu iskorišćenja svoje opreme ili jedinica. Uzimajući za primjer regiju „Tri sjevera“ moje zemlje, prema statistici o resursima vjetra, vjerovatnoća da ukupna proizvodnja vjetroelektrane premaši 60% njenog ukupnog instaliranog kapaciteta je generalno manja od 5%. Kako bi se poboljšalo korištenje linija, planiranje kapaciteta linija obično ima za cilj da zadovolji 95% potreba za prijenosom energije vjetra ili 60% ukupnog instaliranog kapaciteta vjetroelektrana. Situacija je još teža za fotonaponske uređaje. Stoga će određeni postotak energije vjetra biti smanjen zbog nedovoljnog prijenosnog kapaciteta, a solarna energija će biti smanjena zbog neusklađenosti opterećenja (karakteristike protiv -vršnog-brijanja).

Proizvodnja obnovljive energije, sa svojim relativno dugotrajnim-osim fluktuacija na satnoj bazi tokom cijelog dana, i dolaskom vršne potražnje za električnom energijom u večernjim satima (obično 19-22 sata), povećat će zahtjeve sistema za povećanje i smanjenje kapaciteta. S druge strane, snaga vjetra često dostiže punu snagu oko ponoći, kada je opterećenje na najnižoj tački dana. Stoga, kako bi se eliminirala nesigurnost u predviđanju proizvodnje obnovljive energije, i električna mreža i konvencionalne proizvodne jedinice moraju nositi značajne rizike povezane sa dubokim brijanjem vršnih vrijednosti.

Uklanjanje vrhova i popunjavanje doline koriste karakteristike-promjenjivih karakteristika skladištenja energije kako bi se maksimizirao kapacitet prijenosa linije, smanjila potreba za usklađivanjem s trendovima opterećenja i smanjila potražnja za povećanim i smanjenim kapacitetom kod konvencionalnih proizvodnih jedinica.

Zbrajanjem date dnevne krive opterećenja P_l sa izlaznom krivom proizvodnje obnovljive energije P_{NE}, možemo dobiti konačnu krivu ekvivalentnog opterećenja sistema ∑P_i, tj. ∑P_i=P_l - P_{NE}. Međutim, imajući u vidu opseg regulacije izlaza konvencionalnih elektrana i vršnih-elektrana sa vršnim -brivanjem, i maksimalnu snagu P_L koju regionalna interkonektivna linija može prenijeti ili dobiti u vanjsku mrežu, maksimalna efektivna snaga P_{max} jedinica{14}}povezanih na mrežu je:

P_{max}=μ(P_f + P_b + P_L) (3-3)

gdje:

jedino mjesto koje ćete naći izvan kuće

 

 

• P_f-Maksimalna izlazna snaga vršnih- jedinica za brijanje;
• P_b-Minimalni učinak jedinica koje ne mogu učestvovati u vršnom brijanju;
• μ-Mrežni prijenos i radna efikasnost.

U formuli, C predstavlja koeficijent regulacije izlazne snage vršne{0}}jedinice za brijanje. Odnosi snaga su prikazani na slici.

Minimalna efektivna snaga P_{min} jedinica-priključenih na mrežu je:

Tokom perioda najnižeg opterećenja t₁–t₂, kapacitet regulacije naniže rezervisan za konvencionalne vršne-jedinice za brijanje je maksimalna snaga obnovljive energije P'_{NE} koju mreža može prihvatiti tokom ovog perioda, tj. Proizvodnja obnovljive energije tokom t₁–t₂ može se postići samo smanjenjem vjetra/solara).

Može se vidjeti da bez skladištenja energije, proizvodnja obnovljive energije tokom t₁–t₂ može biti samo ograničena; međutim, sa skladištenjem energije, punjenje tokom t₁–t₂ i pražnjenje tokom t₃–t₄ pomiče efektivnu ekvivalentnu krivu opterećenja ∑P_i unutar raspona P_{min} i P_{max}, izbjegavajući ograničenja izlazne energije iz obnovljivih izvora i smanjenje vjetra/solara, poboljšavajući potražnju za obnovljivim rezervnim kapacitetom energije, smanjujući kapacitet obnovljivih izvora energije. poboljšanje ukupne efikasnosti sistema. Snaga P_{BESS} BESS-a (Battery Energy Storage System) je:
P_{BESS}=max( P_{min} - ∑P_{min}, ∑P_{max} - ∑P_{max} ) (3-6)
Energija E_{BESS} BESS-a je:

E_{BESS}=max{ μ_c ∫{t₁}^{t₂} (P{min} - ∑P_i) dt , 1/μ_d ∫{t₃}^{t₄} (∑P_i - P{max (3})

gdje:

 

• μ_c -- Efikasnost punjenja sistema za skladištenje energije;
• μ_d -- Efikasnost pražnjenja sistema za skladištenje energije.

Dalja istraživanja u širem smislu pokazuju da za vršne i doline opterećenja koji su često produženi, konfigurisanje sistema za skladištenje energije određenog kapaciteta može efektivno smanjiti razliku u dolini vršne-doline, kao što je prikazano na slici.

Nivo poboljšanja razlike u vršnoj{0}}dolini opterećenja je:

• Gdje je P_imaxje maksimalno očekivano opterećenje;
• P_imaxje minimalno očekivano opterećenje.

Metoda konfiguracije sistema za skladištenje energije je slična prethodnoj i neće se ponavljati.

Poboljšajte tačnost predviđanja

Prema NBT32011-2013 "Tehnički zahtjevi za sistem predviđanja snage fotonaponske elektrane", srednja kvadratna greška kratkoročnog-predviđanja tokom perioda proizvodnje električne energije fotonaponske elektrane (isključujući periode sa ograničenim izlazom) trebala bi biti manja od 0,15, a mjesečna stopa prolaznosti trebala bi biti veća od 80% srednja kvadratna greška četvrtog sata ultra-kratkoročnog predviđanja bi trebala biti manja od 0,1, a mjesečna stopa prolaznosti trebala bi biti veća od 85%.

Prema "Privremenim mjerama za upravu prognoze snage vjetroelektrana i ranog upozoravanja", maksimalna greška krive dnevne prognoze vjetroelektrane ne smije prelaziti 25%, greška prognoze u stvarnom vremenu ne smije prelaziti 15%, a srednja kvadratna greška prognoze za cijeli dan neće biti manja od 20%.

 

I kratkoročne-i ultra-kratkoročne- prognoze daju podatke o prognozama u intervalima od 15 minuta. Stoga se proizvodnja novih izvora energije može segmentirati i kontrolisati u intervalima od 15 minuta, sa 96 kontrolnih segmenata tokom dana. Dozvoljena propusna širina kontrolne greške ΔP utvrđuje se na osnovu maksimalne dozvoljene greške u relevantnim tehničkim specifikacijama predviđanja. Kao što je prikazano na slici 3-8, P(1) i Pe(2) su predviđene vrijednosti snage za prvi i drugi 15-minutni interval, respektivno, dok je AP dozvoljeni opseg greške, postavljen na 15% instaliranog kapaciteta nove proizvodnje električne energije.

Kratkoročno-izglađivanje varijacija u proizvodnji nove energije

Kratkotrajna-stopa promjene nove proizvodnje električne energije također bi trebala zadovoljiti zahtjeve stabilnosti elektroenergetskog sistema. Trenutna ograničenja električne mreže za varijaciju aktivne snage nove proizvodnje električne energije povezane sa{2}}energetskom mrežom prikazana su u tabeli ispod.

U aplikacijama za ujednačavanje obnovljivih izvora energije, BESS (Power Equipped Element System) se koristi za pohranjivanje i oslobađanje proizvodnje energije iz obnovljivih izvora, suzbijajući minutne fluktuacije-nivoa snage u sistemu koji je povezan na mrežu obnovljivih izvora{1}}. Ovo osigurava da kombinovana izlazna P fluktuacija PBEss za skladištenje energije (Sistem elementa snage) i obnovljive energije Pv (Power V) ispunjava gore navedene tehničke zahtjeve, sa vremenskim intervalom upravljanja uglavnom postavljenim na 1 minutu. Međutim, za razliku od algoritama koji poboljšavaju tačnost predviđanja, ovaj pristup se prvenstveno fokusira na fluktuacije snage izlazne energije iz obnovljivih izvora. Stoga, pri odabiru specifične nazivne snage BESS-a, izvor uzorka podataka za statističku analizu i analizu vjerovatnoće će biti minutni-nivo i 10-minutne promjene aktivne snage izlazne energije iz obnovljivih izvora.

Dizajn snage i kapaciteta BESS-a se i dalje može zasnivati ​​na statistici vjerovatnoće prošlih promjena snage i kumulativnih promjena u potrošnji energije, sa ciljem da se zadovolje zahtjevi za izjednačavanje u 80% do 90% slučajeva. Ovo se ovdje neće ponoviti. Kako bi se osiguralo da raspon fluktuacije snage ispunjava gore navedene zahtjeve, koriste se dva glavna BESS algoritma za kontrolu snage:

• Jedan je metod-po{1}}ograničavanje tačke;
• Drugi je nisko{0}}metoda filtriranja.

Metoda ograničenja tačke-po{1}}poen

 

Uzimajući sliku kao primjer, slika pokazuje veliku usporedbu između nove izlazne energije P_ne(j) u vremenu j i kombinovani izlaz P(J-n) u proteklih 10 minuta. Može se vidjeti da je u vremenu (j-3), odnosno promjena između P(j-3) i P_ne(j) je najveća i prelazi maksimum od 10 minuta. Poređenje pokazuje da △P₁₀.

Stoga, kako bi se zadovoljilo ograničenje fluktuacije snage od 10 minuta, izlazni raspon BESS-a (pozitivan za punjenje, negativan za pražnjenje) je:

Nisko{0}}metoda filtriranja

 

Na osnovu principa filtriranja u obradi signala, kao što je prikazano na slici, niskopropusni{0}}filter čini izlazni signal glatkijim dodavanjem ili oduzimanjem amplitude ulaznog signala. Slično, pristupom BESS-a će se postići i ujednačavanje fluktuacije izlazne snage nove energetske elektrane kroz njenu kontrolu punjenja i pražnjenja, kako bi se zadovoljili relevantni tehnički zahtjevi.

Očekivana vrijednost ukupne mreže-priključene snage ∑P\\suma P∑P je data sa:

Diskretizirajte podatke, gdje je t kontrolni period i uzimamo 1 minut:

∑P(j)=(τ / (τ + t)) * ∑P(j-1) + (t / (τ + t)) * P_ne(j)

Dato ∑P(j)=P_ne(j) - P_bess(j)

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (P_ne(j) - ∑P(j-1))

P_bess(j)=(τ / (τ + t)) * (∑P(j) - ∑P(j-1))

U skladu sa tehničkim zahtjevima za fluktuaciju snage{0}}priključene na mrežu, minutni{1}}opseg fluktuacije nivoa ∑P(j) mora zadovoljiti:

|∑P(j) - ∑P(j-1)| Manje od ili jednako min(ΔP_i, 0,1 P_0)

Zamjena formule za izračunavanje za P_bess(j) dobijamo: