Трехуровневый алгоритм управления напряжением в распределенных электрических сетях с солнечными фотоэлектрическими системами

Современные энергетические системы характеризуются растущей интеграцией возобновляемых источников энергии, что порождает новые задачи в области регулирования напряжения. Целью исследования являлось моделирование процесса регулирования напряжения в контексте распределительных электрических сетей низкого и среднего напряжения (до 35 кВ) с солнечными фотоэлектрическими системами. Разработан трехуровневый алгоритм управления напряжением, который анализирует и объединяет данные о солнечной генерации, определяет оптимальные действия для управления системами хранения энергии, рассчитывает уровни напряжения и определяет необходимые меры по управлению реактивной мощностью инвертора для эффективного уменьшения колебаний напряжения. В исследовании применялись методы математического усреднения временных рядов и оптимизации, основанные на анализе реальных данных. Алгоритм был протестирован на открытом наборе данных генерации энергии солнечной электростанцией. Результаты показывают значительное улучшение показателей регулирования напряжения в пределах нормативов, установленных ГОСТ 32144-2013, что подтверждает эффективность предложенного метода управления напряжением в электрических сетях с солнечными фотоэлектрическими системами.

1. Кубарьков Ю. П., Кулаев И. С., Алехин Р. А. Оптимизация уровней напряжения в активно-адаптивных сетях с распределенной генерацией // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2018. № 3 (59). С. 154–164. EDN: YPDAIP.

2. Николаева И. О. Особенности интеграции фотоэлектрических установок в архитектуру зданий (на примере научнопроизводственных комплексов) // Архитектура и современные информационные технологии. 2023. № 2 (63). C. 115–129. DOI: 10.24412/1998-4839-2023-2-115-129. EDN: VZDYPK.

3. Ефимова А. Н., Тимофеев Е. В., Эрк А. Ф. [и др.]. Результаты экспериментальных исследований солнечной электростанции // АгроЭкоИнженерия. 2021. № 3 (108). DOI: 10.24412/2713-2641-2021-3108-4-12. EDN: KWRADK.

4. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 01–07–2014. Москва: Стандартинформ, 2014. 16 с.

5. Emarati M., Barani M., Farahmand H. [et al.]. A twolevel over-voltage control strategy in distribution networks with high PV penetration // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2021. Vol. 130. P. 106763. DOI: 10.1016/j.ijepes.2021.106763.

6. Абдали Л. М., Кувшинов В. В., Бекиров Э. А. [и др.]. Моделирование параметров управления интегрированной системой солнечной генерации и накопления энергии // Строительство и техногенная безопасность. 2020. № 18 (70). DOI: 10.37279/2413-1873-2020-18-133-142.

7. Фишов А. Г., Клавсуц И. Л., Хайруллина М. В. [и др.]. Технологическое решение проблемы регулирования напряжения в распределенной энергетике // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2016. № 3. C. 41–48. DOI: 10.14529/power160305. EDN: WNDUFL.

8. Булатов Ю. Н. Групповые прогностические регуляторы напряжения и частоты для установок распределенной генерации // iPolytech Journal. 2021. T. 25, № 5. C. 568–585. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-5-568-585.

9. Kim B., Nam Y.-H., Ko H. [et al.]. Novel Voltage Control Method of the Primary Feeder by the Energy Storage System and Step Voltage Regulator // Energies. 2019. Vol. 12. 3357. DOI: 10.3390/en12173357.

10. ГОСТ 29322-2014. Напряжения стандартные. Введ. 01–10–2015. Москва: Стандартинформ, 2015. 12 c.

11. ГОСТ Р 58092.1-2021. Системы накопления электрической энергии (СНЭЭ). Термины и определения. Введ. 01–21– 2021. Москва: Стандартинформ, 2021. 44 c.

12. Kontis E. O., Kryonidis G. C., Nousdilis A. I. [et al.]. A two-layer control strategy for voltage regulation of active unbalanced LV distribution networks // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2019. Vol. 111. P. 216–230. DOI: 10.1016/j.ijepes.2019.04.020.

13. Sethia R. Descriptive Analysis for Solar Power Generation [Data set]. Kaggle. 2020. URL: https://www.kaggle.com/code/rishabh6377/descriptive-analysis-for-solar-power-generation (дата обращения: 04.12.2023).