Использование вітроелектростанцій в електроенергетичних системах

Использование вітроелектростанцій в електроенергетичних системах

С.В. Жарков, кандидата технічних наук (Інститут систем енергетики їм. Л.А. Мелентьєва ЗІ РАН, Іркутськ).

Широкомасштабному використанню вітроелектростанцій в електроенергетичних системах перешкоджають проблеми забезпечення прийнятного якості генерованою електроенергії, розбіжність режиму вироблення енергії ветроэлектростанцией з графіком енергоспоживання й необхідність резервування потужності вітроелектростанцій в енергосистемі.

Для згладжування коливань генерованою ветроэлектростанцией потужності і його погодження з режимом роботи енергосистеми часто пропонується використовувати акумулятори енергії: електричні батареї, воздухоі гідроакумулюючі електростанції (ВАЭС і ГАЕС) та інші. Так, існує пропозицію подавати електроенергію від вітроелектростанцій на ГАЕС з допомогою спеціальних електричних ліній, а запасену з допомогою вироблюваної ветроэлектростанцией енергії потенційну енергію води використовувати потім у гидрогенераторе, видаючи електроенергію до енергосистеми за потребою. У цьому випадку досить забезпечити умови роботи електродвигунів насосів ГАЕС за якістю електроенергії (синусоидальности напруги, частоті і), а енергосистема отримає вже стабілізовану електроенергію від гідрогенератори.

Однако у своїй не вирішується проблема гарантованого покриття графіка навантаження енергосистеми: згладжуються лише хвилинні, годинникові, добові, у разі — тижневі коливання потоку вироблюваної ветроэлектростанцией енергії. У річному ж розрізі комплекси «ветроэлектростанция + акумулятор енергії» доводиться резервувати спеціальними електростанціями, які працюють у сезон недостатньою інтенсивності вітру, що, власне, є дублюванням потужності і робить дорожчою що відпускається електроенергію з допомогою як додаткових витрат за паливо, а й капіталовкладень на дублюючу потужність.

Впрочем, можна запропонувати рішення, що дозволяє виключити резервування потужності вітроелектростанцій потужністю спеціально споруджуваних при цьому станцій. Для цього він під час роботи вітроелектростанцій в енергосистемі шляхом акумулювання її електроенергії та наступної видачі їх у мережу акумулятор енергії дозаряжают під час провалу графіка електричних навантажень (вночі) від напівпікових теплових електростанцій з такою розрахунком, щоб на момент ранкового підйому електричної навантаження він був заряджений повністю. У цьому залучені станції поступово переключаються на покриття зростаючій навантаження споживачів. Тоді акумулятор енергії в змозі покрити розрахункову навантаження протягом дня. Бо у будь-яку пору року в енергосистемі під час низьких електричних навантажень існує вільна потужність, запропонований спосіб забезпечує цілорічне резервування потужності вітроелектростанцій, має акумулятор енергії добового регулювання. Дублювання потужності вітроелектростанцій потужністю спеціальних станцій виключається шляхом подвійного використання як акумулятора енергії, і напівпікових ТЕС енергосистеми.

Для цього необхідно забезпечити технічними засобами (лінією електропередачі, перемикачем струму тощо.) можливість підключення акумулятора енергії до електричної мережі для дозарядки, і навіть покриття приросту навантаження в енергосистемі її найбільш вже економічними полупиковым і ТЕС, мають тим часом вільну потужність. Енергія з акумулятора можна використовувати у частині графіка електричних навантажень: пікової, полупиковой, базисної. Проте якщо з погляду вартості замещаемой електроенергії, перше краще.

Следовательно, максимальна частка вітроелектростанцій в енергосистемі визначається наявністю напівпікових ТЕС на органічному паливі. Їх потужності має вистачити для повної зарядки акумуляторів вітроелектростанцій у період провалу графіка електричної навантаження. Тоді ветроэлектростанция з акумулятором енергії добового регулювання буде гарантовано покривати певну частину графіка електричних навантажень. При цьому підвищується коефіцієнт використання встановленої потужності вже існуючих высокоэкономичных напівпікових теплових станцій, устаткування яких вночі зазвичай простоює або використовується неефективно. З цією метою ідеально підходять маневрені теплоелектроцентралі, оскільки вони теж мають низький питома витрата палива розвиток електроенергії та вони спостерігається найрізкіше падіння енергетичних показників за незначного зниження електричної навантаження станції, тому бажано збільшити кількість годин їх застосування потужності. У кінцевому підсумку підвищується економічність електропостачання, оскільки видатки резервування вироблення енергії ветроэлектростанцией пов’язані лише з витратами паливо (у своїй одночасно зростає ефективність використання напівпікових ТЕС і маневрених ТЕЦ), тоді як і відомих рішеннях присутні і скоротити витрати для будівництва високоманеврових дублюючих електростанцій (переважно дизельних), працюючих паралельно з ветроэлектростанциями в базисної частини графіка електричних навантажень, або імовірнісний характер виробництва електроенергії на вітроелектростанціях демпфируется з допомогою резерву енергосистеми. У разі, по-перше, існує жорстке обмеження частки вітроелектростанцій в енергосистемі і, по-друге, знижується резерв енергосистеми, що загрожує значними економічними втратами в аварійних ситуаціях.

В разі, якщо можливо забезпечення досить високої якості електроенергії, генерованою ветроэлектростанцией, з прийнятними витратами, спосіб може застосовуватися у модифікованій формі. Досить мати один акумулятор енергії — загальний на енергосистему, що нагромаджує протягом доби «надлишки» електроенергії вітроелектростанцій, працюючих у складі енергосистеми. Зокрема, це то, можливо актуально, якщо потужність вітроелектростанцій порівняти з потужністю місцевої енергосистеми. Переваги такий варіант пов’язані з укрупненням і можливість вибору місця розташування акумулятора енергії. Його використання найперспективніше стосовно електростанціям на нетрадиційних поновлювані джерела енергії (НПДЕ), не у яких серйозні проблеми із високою якістю генерованою електроенергії: приливним і хвилевим електростанціям, малих ГЕС. Тоді такі електростанції і полупиковые ТЕС виступають партнерами. Через війну підвищується ефективність використання як напівпікових ТЕС, і електростанцій на НПДЕ, тобто вони взаємно підвищують конкурентоспроможність одне одного у енергосистемі. У цьому допускається широкомасштабне застосування станцій на НПДЕ в енергосистемі, що можна в перспективі у разі підвищення техніко-економічних показників як самих електростанцій на НПДЕ, і напівпікових ТЕС шляхом застосування у тому ролі маневрених теплоелектроцентралей, парогазових установок і електростанцій на базі паливних елементів, і навіть акумуляторів энерги, зокрема, знов-таки, на паливних елементах. Поки ж спосіб може знайти обмежений використання у невеликих ветродизельных системах, містять акумулятор енергії (наприклад, акумуляторні батареї). Акумулятор покриває пікову навантаження, а дизельна установка — базисну і полупиковую, дозаряжая й у випадку необхідності, батарею під час низьких електричних навантажень.

Таким чином енергія вітру можна використовувати для покриття пікових електричних навантажень.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.