Автор: Мохно А.А., Ковязин В.А.
Источник:Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць ХІI науково-технічної конференції аспірантів та студентів в
м. Донецьку 17-20 квітня 2012 р. - Донецьк, ДонНТУ, 2012. – 200 с.
В настоящее время промышленно развитые страны производят основную часть электроэнергии централизованно на тепловых (ТЭС), атомных (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС). Одновременно с этим в мире набирает все большую популярность строительство электростанций (ЭС) альтернативной энергетики (в большей степени это солнечные (СЭС) и ветряные электростанции (ВЭС) ). Включение СЭС и ВЭС в электроэнергосистему (ЭЭС) страны влечет за собой снижение качества электроэнергии, т.к. вырабатываемая активная мощность солнечных батарей и ветрогенераторов зависит от неуправляемого энергоносителя и потребление электроэнергии носит вероятностный характер. В следствии чего, в ЭЭС возникают дисбалансы между производством и потреблением энергии.
Для решения этой проблемы было предложено условно разделить ЭС на ЭС с управляемым энергоносителем (ТЭС, АЭС, ГЭС) и ЭС с неуправляемым энергоносителем (СЭС, ВЭС). Пример ЭЭС представлен на рис. 1.
Рисунок 1 – пример ЭЭС с разделением ЭС по управляемости энергоносителя
Благодаря этому поддерживать баланс мощности в ЭЭС и тем самым сохранять качество электроэнергии на высоком уровне, можно за счет ЭС с управляемым источником энергии.
Математическая модель баланса активной мощности ЭЭС [1]:
где: Pнетр - активная мощность, вырабатываемая на ЭС с неуправляемым энергоносителем;
Pтр - активная мощность, вырабатываемая на ЭС с управляемым энергоносителем;
Рн - активная мощность нагрузки
На основании математической модели (1) получена структурная схема САУ баланса активной мощности ЭЭС. Структурная схема САУ представлена на рис. 2.
Рисунок 2 – Структурная схема САУ баланса активной мощности ЭЭС
По структурной схеме разработана S-модель в Matlab САУ баланса активной мощности, представленную на рис. 3:
Рисунок 3 – S-модель управления активной мощностью в системе с нетрадиционными источниками электроэнергии
Основные блоки S-модели: [2]
а)Uniform Random Number – источник случайного сигнала с равномерным распределением, используется для формирования сигналаов, которые моделируют активную мощность генераторов ВЭС и СЭС и активную мощность нагрузки потребителей;
б)Constant – источник постоянного сигнала, используется для формирования сигнала активной мощности электрической системы;
в)Sum – блок расчета суммы, используется для определения небаланса активной мощности.
В ходе моделирования были получены осциллограммы, описывающие процессы регулирования в ЭЭС. Осциллограммы представлены на рис. 4:
Рисунок 4 – а) активная мощность, вырабатываемая ВЭС и СЭС в ЭЭС; б) активная мощность нагрузки; в) небаланс активной мощности в ЭЭС без ПИД регулятора ; г) небаланс активной мощности в ЭЭС с ПИД регулятора
Вывод: S-модель подтвердила возможность поддержания баланса активной мощности путем регулирования режимных параметров ЭЭС с нетрадиционными источниками эл энергии.
1.Автоматичне регулювання в електричних системах: Підручник / О.С. Яндульский, І.П. Заболотний, В.П. Кобозев – Донецьк: Видавництво «Ноулідж», 2010. – 189 с.
2. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. — 288 с