Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE

Розглянуто проблемні питання щодо подальших напрямів розвитку систем управління в ОЕС України. Зокрема, порушено питання розробки методологічного підходу до визначення величин відхилення частоти в енергосистемі залежно від параметрів і норм, прийнятих UCTE. Запропоновано здійснювати протидію виникло...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2007
Автори: Ленчевський, Є.А., Дубовський, С.В.
Формат: Стаття
Мова:Українська
Опубліковано: Інститут загальної енергетики НАН України 2007
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3092
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Обгрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE / Є.А. Ленчевський, С.В. Дубовський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 11-15. — Бібліогр.: 4 назв. — укp.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859837325977059328
author Ленчевський, Є.А.
Дубовський, С.В.
author_facet Ленчевський, Є.А.
Дубовський, С.В.
citation_txt Обгрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE / Є.А. Ленчевський, С.В. Дубовський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 11-15. — Бібліогр.: 4 назв. — укp.
collection DSpace DC
description Розглянуто проблемні питання щодо подальших напрямів розвитку систем управління в ОЕС України. Зокрема, порушено питання розробки методологічного підходу до визначення величин відхилення частоти в енергосистемі залежно від параметрів і норм, прийнятих UCTE. Запропоновано здійснювати протидію виниклому небалансу потужності в енергосистемі, спрямовану на його знешкодження за допомогою централізованого управління (включення чи відключення) спеціально призначеного для цього навантаження станцій АЕС, що суттєво змінює існуючі принципи первинного регулювання та покращує процес регулювання. Обґрунтовано можливість забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE.
first_indexed 2025-12-07T15:35:29Z
format Article
fulltext ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 11 СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ ОБҐРУНТУВАННЯ МОЖЛИВОСТІ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ В ОЕС УКРАЇНИ ПРОЦЕСІВ РЕГУЛЮВАННЯ ЧАСТОТИ ВІДПОВІДНО ДО НОРМ, ВИЗНАЧЕНИХ UCTE УДК. 621. 311. 661. 51 Є.А. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, канд. техн. наук, С.В. ДУБОВСЬКИЙ, канд. техн. наук (Інститут загальної енергетики НАН України, Київ) Розглянуто проблемні питання щодо створення методики розрахунку процесів можливого відхилення частоти з урахуванням потенційних можливостей енергосистеми. Технічні умови для паралельної роботи Об'єд- наної енергосистеми (ОЕС) України з енергетич- ним об'єднанням країн Європи мають забезпечу- ватися шляхом виконання вимог і стандартів UCTE [1]. Вирішення цього завдання залежить від реалізації систем регулювання частоти на від- повідному сучасному рівні. Але для цього в ОЕС України мають змінитися підходи до систем регу- лювання частоти. Відомо, що на сьогодні в разі паралельної роботи ОЕС України з Єдиною енер- госистемою (ЄЕС) Росії задачу регулювання час- тоти вирішує Центральне диспетчерське управ- ління ЄЕС Росії. При цьому НЕК "Укренерго" здійснює лише регулювання узгодженого графіка обміну потужностей по зв'язках ОЕС України і ЄЕС Росії з корекцією за частотою. Тому цілком імовірно, що більшість обмінного потоку потуж- ності від ОЕС України іде на сплату ЄЕС Росії за утримання нею резервних потужностей з первин- ного регулювання. На сьогодні в ЄЕС Росії вже розроблено нові положення з первинного і вторинного регулю- вання частоти і активної потужності [2]. Згідно з цими положеннями для забезпечення стабіль- ності частоти і надійності режиму роботи ЄЕС в енергосистемах і електростанціях має постійно забезпечуватися первинне регулювання часто- ти – загальне і нормоване. Крім того для здій- снення нормованого регулювання модернізова- но 12 енергоблоків по 800 МВт загальною по- тужністю 9600 МВт, де зосереджено: 600 МВт первинного резерву для нормального режиму, що становить 6,25%; і до 1800 МВт вторинного, або аварійного первинного резерву, що стано- вить 18,75%. Також на 37 енергоблоках по 200- 215 МВт загальною потужністю 7500 МВт роз- міщено: 450 МВт первинного резерву для нор- мального режиму, що становить 6,0%; 1500 МВт вторинного або аварійного первинного резерву, що становить 20%. Усе це може призвести до зростання коефіці- єнта заборгованості ОЕС України стосовно більш високого рівня проведення процесів регулюван- ня частоти з боку ЄЕС Росії. Щоб запобігти цьо- му необхідно в ОЕС України створити умови для самостійного забезпечення процесів регулюван- ня частоти на рівні вимог UCTE. Можливість ви- рішення цього питання і пропонується розгляну- ти в даній роботі. Сучасні можливості системи автоматичного управління енергоблоками в регулюючому режи- мі роботи енергосистем визначаються можливос- тями регуляторів КТМ і ВТРМ у автоматичному режимі їх роботи. Означені регулятори забезпе- чують: – зміну та регулювання потужності енерго- блоку в межах, заданих диспетчерським графіком навантаження; – відпрацювання завдання загальної станцій- ної частини АРЧМ; – відпрацювання сигналу по частоті в аварій- ному режимі при відхиленнях частоти за визна- чені межі 49,6–50,2 Гц із розрахунку зміни наван- таження енергоблоку 12 МВт на 0,1 Гц. При спрацюванні аварійного сигналу по час- тоті (система АСАРБ) інтегруючі датчики КТМ за 20 сек. переводять у положення 70% наванта- ження. В нормальному режимі блок повинен ма- ти можливість розвантаження до 30% наванта- ження. Саме такі блоки встановлено на Трипільській ТЕС, де головними регуляторами системи КТМ- ВРТМ блоку 300 МВт на базі мікропроцесорних блоків виконано системи регулювання типу "Ре- міконт Р-112" – для газомазутних блоків та на апаратурі "Каскад" – для пиловугільних блоків. Попри позитивні сторони, цього, на жаль, недос- татньо для вирішення всіх питань забезпечення процесів регулювання частоти в ОЕС України, тим більше на рівні вимог UCTE. З огляду на це, для початку дамо оцінку потенційним можливос- тям ОЕС України щодо застосування існуючих методів регулювання частоти. Так, згідно з мето- дологічними основами [3] відхилення частоти в енергосистемі визначається рівнянням: (1) 12 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 де ∆РΣ – зміна загального навантаження (неба- ланс потужностей); РН – потужність, що спо- живається навантаженням; ρ = РΣном./РН – коефіцієнт резерву; РΣном. – номінальна потуж- ність енергосистеми; |КН| = |∆РН /РН|:|∆f/f| – коефі- цієнт крутизни навантаження енергосистеми; – коефіцієнт крутизни генерації енергосистеми; при цьому: ΣРГ.НОМ.і = РΣНОМ. Якщо прийняти, що зміна навантаження в ОЕС України коливатиметься в межах: Рн = 19 000 – 28 000 МВт, а завантаження станцій становитиме: ТЕС: 9 000 – 14 000 МВт; АЕС: 8 000 – 10 000 МВт; ГЕС: 2 000 – 3 600 МВт, то відповідно до модернізованих ГРЕС ЄЕС Росії частка резер- вної потужності станцій ОЕС визначатиметься такими величинами: – 20% від діючої потужності ТЕС: 9000 1,05 20/100 = (1890 – 2940) МВт; – 6% від діючої потужності ТЕС: (567 – 882) МВт. Відомо, що встановлена потужність ГЕС до- рівнює 4 800 МВт, з яких величина резервних по- тужностей може становити: (800 – 1600) МВт. У такому випадку загальна потужність резерву ОЕС України становитиме: 2457 + 800 = 3250 МВт; 3822 + 1600 = 5422 МВт. Для проведення розрахунків візьмемо значен- ня коефіцієнтів: ρ = 1,05; Кн. = 1,0%. Коефіцієнт крутизни – КГΣ характеризує про- центне співвідношення наявного резерву потуж- ності до загальної її величини, що генерує ОЕС на момент збудження режиму. Тобто, якщо забез- печити наявний резерв у 20%, тоді: 28000 1,05 20/100 = 5880 МВт (мах); 19000 => 3990 МВт (мін). Сучасний стан забезпечення резервних по- тужностей ОЕС, як відомо, базується на викорис- танні можливостей ГЕС (ГАЕС), що становить: КГΣ (4,2–5,7)%, тобто в разі раптового виникнен- ня в енергосистемі небалансу потужності у 1000 МВт величина відхилення частоти станови- тиме (1): (або ∆f = – 0,2857 Гц); (або ∆f = – 0,421 Гц). При цьому значення коефіцієнта регулюючої енергії – λ дорівнює: Оскільки використання резервних потужнос- тей ГЕС (ГАЕС) пов'язано з відповідною затрим- кою в часі, що в свою чергу призводить до збіль- шення коливань частоти (тобто значення коефі- цієнта відповідно змінюватимуться: КГΣ (1,0 – 5,0)%), то максимальне відхилення частоти ста- новитиме: ∆f = – (0,85 ÷ 1,25) Гц. На рис. 1 зображено область можливого відхи- лення частоти ОЕС у разі раптової втрати її по- тужності у 1000 МВт (з огляду на розглянуті умови роботи), а також допустимо можливу ме- жу відхилення частоти – ∆fМакс.доп. відповідно до правил UCTE. Відповідно до проведених розрахунків, щоб досягнути вимог з відхилення частоти, встанов- лених ЄЕС і UCTE, енергосистемі ОЕС України потрібно забезпечити резерв потужності, що ха- рактеризується коефіцієнтом крутизни КГΣ 20, тобто: ∆f = – (0,08 ÷ 0,118) Гц. При цьому зна- чення коефіцієнта регулюючої енергії – λ стано- витиме: що нижче за норму, встановлену UCTE: λ = 18 000 МВт/Гц. Такі самі значення коефіцієнта регулюючої енергії (λ) буде отримано і при значно більших величинах ∆Р = 3000 МВт щодо збудження режи- му: ∆f = – (0,24 ÷ 0,354) Гц. На рис. 2 зображено область можливого від- хилення частоти в ОЕС у разі раптової втрати потужності у 3000 МВт, за змін коефіцієнта кру- тизни: КГΣ = (20 – 15)%. Важливим у цьому ви- падку є те, що для забезпечення величини коефі- СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ (2) Рис. 1. Область можливого відхилення частоти в ОЕС у разі раптової втрати потужності у ∆Р = 1000 МВт, за змін коефіцієнта крутизни: КГΣ = (5,0–1,0)%. ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 13 цієнта крутизни: КГΣ = 20% відповідне до цього значення величини резерву потужності в ОЕС становитиме близько 40% від загальної потуж- ності станцій ТЕС (ТЕЦ), а для забезпечення зазначеної величини регулюючої енергії: λ = 18 000 МВт/Гц потрібно додатково збільши- ти цей коефіцієнт до значень: КГΣ (30–40) %, від загальної потужності ОЕС, що стає вже гіпо- тетичною величиною. Сумісна робота ОЕС України та ЄЕС Росії ха- рактеризується більшими значеннями загальної спожитої потужності РН 150 000–200 000 МВт, що забезпечуватиме кращі показники процесів відхилення частоти. Згідно з [4] за сучасного ста- ну об'єднання величина КГΣ дорівнюватиме близько 5,0%, при цьому: ∆f = – (0,04 ÷ 0,05) Гц. Значення коефіцієнта регулюючої енергії (λ) становитиме: Таким чином, за величиною регулюючої енер- гії енергооб'єднання ОЕС України і ЄЕС Росії цілком задовольняють існуючим вимогам. Втім, це ще не забезпечує можливість досягнення від- повідного рівня нормованих параметрів UCTE щодо процесів регулювання з відхилення часто- ти: ∆f = ± 0,01 Гц. Причиною тому є застарілі ме- тоди управління, тобто відсутність своєчасної та злагодженої дії систем первинного і вторинного регулювання. В UCTE це досягається завдяки су- часним системам управління теплових станцій, доволі складним і дорогим. Відсутність альтернативи змусила ЄЕС Росії провести модернізацію систем автоматичного уп- равління своїх ГРЕС. Але тоді як у Росії було мо- дернізовано (2,15–2,87)% РН від загальної (дію- чої) потужності, для ОЕС України, згідно з про- веденими розрахунками, модернізація потребу- ватиме забезпечення резерву потужності, поряд- ку (20–30)% РН від загальної (діючої) в ОЕС по- тужності, що є досить суттєвою величиною для енергосистеми. Втім, існує вихід з даної ситуації. Дійсно, якщо повернутись до розгляду рівняння (1), то почат- ковий процес збудження режиму, коли дотриму- ється умова: ∆f 0, слід записати таким чином: де єдиною перемінною є величина, що визначає параметри небалансу потужності (∆РΣ), яка в свою чергу має дві складові: ∆РΣ = ∆РГΣ – ∆РН , що характеризуються: ∆РГΣ – зміною загальної по- тужності генераторів системи; ∆РН – зміною по- тужності, що споживається. Таким чином, ще до початку процесу відхи- лення частоти існує реальна можливість мето- дом впливу на ці складові (∆РГΣ і ∆РН) утворити відповідний "компенсаційний" процес з усунен- ня виниклого небалансу потужності в енергосис- темі, чим запобігти появі процесу відхилення частоти. Проведені розрахунки показали, що час від по- чатку збудження режиму і до появи процесу від- хилення частоти становитиме близько 4–5 сек. Для сучасних інформаційних систем, цього ціл- ком достатньо, щоб забезпечити передачу відпо- відних даних до системи централізованого (за- гальносистемного) управління. Інша річ, коли процес відхилення частоти в енергосистемі вже розпочався, тобто ∆f > 0. В цьому випадку небаланс потужності (∆РΣ) уже не визначається місцем збудження, а стане поруш- ником режиму всієї енергосистеми, що зі втратою часу, згідно з рівнянням (1), потребуватиме сут- тєво більших енергетичних витрат і часу на його усунення. Припустимо, що в ОЕС України вже встанов- лена і діє система централізованого управління з усунення можливості виникнення небалансу по- тужності в енергосистемі, величина якого стано- вить ∆Р < 1500 МВт. Тоді згідно з рівнянням (1): (або ∆f = – 0,16 Гц); СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ Рис. 2. Область можливого відхилення частоти в ОЕС у разі раптової втрати потужності у ∆Р = 3000 МВт, за змін коефіцієнта крутизни: КГΣ = (20–15)%. (3) 14 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 (або ∆f = – 0,235 Гц); Якщо розглянути гірший варіант, коли участь резервних потужностей ГЕС (ГРЕС) також мати- ме затримку в часі, тоді: (або ∆f = 0,232 Гц); (або ∆f = 0,343 Гц). Наведені розрахунки цілком задовольняють вимогам UCTE щодо граничних значень квазіс- таціонарного відхилення частоти, як це і зобра- жено на рис. 3. Не менш важливим є те, що значення коефіці- єнта регулюючої енергії (λ) становитиме: що є цілком прийнятним, з урахуванням подаль- шого розвитку і збільшення потужностей ОЕС. Крім того, необхідна величина резервних по- тужностей ТЕС (ТЕЦ) визначатиметься із значен- ня КГΣ = 10%, від загальної потужності ОЕС, тобто (2800–1900) МВт, що становитиме близько 20% від діючої потужності ТЕС (ТЕЦ), тобто навіть краще ніж в ЄЕС Росії (де зараз введено 26%). Розвиток вітчизняних технологій у галузі на- копичення (перетворення) енергії, на прикладі новітніх потужних гідродинамічних накопичува- чів типу УГД "Термер", при експлуатації яких тимчасові відключення від електромережі не впливають на загальний процес їх роботи, пока- зав доцільність застосування саме таких прис- троїв у комплексі системи централізованого уп- равління з усунення (компенсації) процесів що- до виникнення небалансів потужності в енерго- системі. Потужність систем УГД "Термер" має ряд від 0,55 кВт до 1000 кВт в одній одиниці. Отже, якщо в середньому на кожну станцію АЕС перед- бачити, наприклад, навантаження 200–250 МВт, що буде залежно від появи небалансу потужнос- ті в енергосистемі мати можливість централізо- вано вмикатись або вимикатись, то введення в дію котелень, підключених споживачами тепло- вої енергії, де буде встановлено по 5–10 та біль- ше блоків УГД, щоб перекрити загальну потуж- ність у 1500 МВт, дозволить вирішити поставле- ну задачу. Можливість здійснення вчасної та адекватної дії з усунення небалансу потужності, завдяки зас- тосуванню централізованого управління спеці- ально призначеним для цього навантаженням АЕС, є відносно недорогим і надзвичайно ефек- тивним засобом порівняно з існуючими способа- ми постійного утримання на станціях ТЕС (ТЕЦ) відповідної величини резервної потуж- ності. Крім того, низька швидкість і незлагодже- на дія існуючих систем первинного регулювання є причиною достатньо тривалих коливань часто- ти в енергосистемі, при встановленні нового ба- лансу потужності, який потім ще вводять у нор- мовані параметри. Авторами статті розроблено методологічні ос- нови побудови запропонованої системи централі- зованого управління з усунення процесів виник- нення небалансу потужності в енергосистемі, що є першим кроком для проведення розробки тех- нічного проекту і подальшої реалізації. Висновки: – обґрунтовано можливість реалізації в ОЕС України процесів регулювання частоти на рівні вимог UCTE, причому незалежно від сумісної ро- боти з ЄЕС Росії; – за попередніми розрахунками розробка та здійснення проекту централізованого управління СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ Рис. 3. Область можливого відхилення частоти в ОЕС у разі раптової втрати потужності у ∆Р = 3000 МВт, при застосуванні запропонованого способу та змінах коефіцієнта крутизни: КГΣ = (15–10)%. ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 15 процесами регулювання частоти окупиться вже за перші півтора-два роки, дозволить вигідно продавати електроенергію за кордон та підви- щить енергетичний імідж України; – на основі централізованої системи управлін- ня запропоновано здійснювати знешкодження виниклого небалансу потужності в енергосистемі за допомогою включення чи відключення спеці- ально призначеної для цього частини наванта- ження станцій АЕС, що дозволить станціям АЕС самостійно вирішувати питання первинного ре- гулювання частоти і не витрачати кошти на утри- мання відповідного резерву потужності на ТЕС (ТЕЦ), а також на постійну модернізацію; – застосування спеціально призначеного на- вантаження станцій АЕС для задач "компенсації" небалансу потужності в енергосистемі суттєво змінює існуючі принципи первинного регулю- вання і покращує процес регулювання; – застосування вітчизняних гідродинамічних накопичувачів типу УГД "Термер" дозволить сут- тєво зменшити витрати споживачів на їх тепло- забезпечення порівняно з існуючими теплоцен- тралями. СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ 1. Правила первичного и вторичного регулирования частоты и мощности в UCTE. – 1998. – 37 с. 2. Основные положения по первичному и вторичному регулированию частоты и активной мощности в ЕЭС России (мето- дические указания). 3. Веников В.А., Говорушин В.И., Маркович И.М. и др. Электрические системы. – М.: Высшая школа. – 1973. – 316 с. 4. Сидоров А.Ф. Об определении коэффициента жесткости энергосистемы по частоте // Новини енергетики, 2004. – №3. – С. 40-45.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3092
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1562-8965
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T15:35:29Z
publishDate 2007
publisher Інститут загальної енергетики НАН України
record_format dspace
spelling Ленчевський, Є.А.
Дубовський, С.В.
2009-06-22T16:13:38Z
2009-06-22T16:13:38Z
2007
Обгрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE / Є.А. Ленчевський, С.В. Дубовський // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 11-15. — Бібліогр.: 4 назв. — укp.
1562-8965
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3092
621. 311. 661. 51
Розглянуто проблемні питання щодо подальших напрямів розвитку систем управління в ОЕС України. Зокрема, порушено питання розробки методологічного підходу до визначення величин відхилення частоти в енергосистемі залежно від параметрів і норм, прийнятих UCTE. Запропоновано здійснювати протидію виниклому небалансу потужності в енергосистемі, спрямовану на його знешкодження за допомогою централізованого управління (включення чи відключення) спеціально призначеного для цього навантаження станцій АЕС, що суттєво змінює існуючі принципи первинного регулювання та покращує процес регулювання. Обґрунтовано можливість забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE.
uk
Інститут загальної енергетики НАН України
Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики
Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
Article
published earlier
spellingShingle Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
Ленчевський, Є.А.
Дубовський, С.В.
Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики
title Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
title_full Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
title_fullStr Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
title_full_unstemmed Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
title_short Обґрунтування можливості забезпечення в ОЕС України процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених UCTE
title_sort обґрунтування можливості забезпечення в оес україни процесів регулювання частоти відповідно до норм, визначених ucte
topic Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики
topic_facet Системні дослідження та комплексні проблеми энергетики
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3092
work_keys_str_mv AT lenčevsʹkiiêa obgruntuvannâmožlivostízabezpečennâvoesukraíniprocesívregulûvannâčastotivídpovídnodonormviznačenihucte
AT dubovsʹkiisv obgruntuvannâmožlivostízabezpečennâvoesukraíniprocesívregulûvannâčastotivídpovídnodonormviznačenihucte