Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants
The share of electric vehicles in the world's total vehicle fleet is growing rapidly, given the urgency of global climate change and the limited resources of fossil fuels. Another important aspect is the impact of the electric vehicles use on the functioning of power systems, for example for vo...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/613 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104137947512832 |
|---|---|
| author | Lenchevsky , Eugene Godun , Oleg |
| author_facet | Lenchevsky , Eugene Godun , Oleg |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Eugene Lenchevsky ",
"institution": null
},
{
"author": "Oleg Godun ",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Lenchevsky , Eugene |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:43Z |
| description | The share of electric vehicles in the world's total vehicle fleet is growing rapidly, given the urgency of global climate change and the limited resources of fossil fuels. Another important aspect is the impact of the electric vehicles use on the functioning of power systems, for example for voltage regulation, which is important for the functioning of the UES of Ukraine against the background of declining electricity consumption. It should be noted that important feature of EV is the opportunity to change charging consumption during the day. It is possible to remove charging consumption to the night time due to different regulatory and/or stipulating measures. Certain advantages and disadvantages of EV are identified, which allows making an informed choice. In particular, the biggest advantages are the economic and «climatic» efficiency of their operation, and the biggest disadvantages are the high cost of EV and batteries, as well as the limited infrastructure of charging stations. Given technological progress, many shortcomings are becoming less significant. The aim of the article is to analyze the state and prospects of development of the electric car fleet in the EU, as well as to assess the environmental and «climatic» efficiency of EV operation per 1 km. A method for assessing the environmental and «climatic» efficiency of operation of electric vehicles per 1 km is proposed, which allows to determine in which countries these indicators are more favorable for the development of electric transport, and in which it is necessary to use stimulating legislative measures. An assessment of the environmental and «climatic» efficiency of electric vehicles in the EU are given. It is determined that the environmental efficiency of EV operation in Europe is from 9 to 18 eurocents per 1 km. «Climatic» efficiency of EV operation in Europe is from 5 to 20 g of CO2 per 1 km. For comparison, these figures in Ukraine are 15 eurocents per 1 km and 20 g of CO2 per 1 km. |
| doi_str_mv | 10.15407/srenergy2022.02.022 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
22
Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН
ISSN 2786-7102 (Online). Системні дослідження в енергетиці. 2022. 2(71)
МОДЕЛЮВАННЯ, ОПТИМІЗАЦІЯ
ТА ПРОГНОЗУВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ
ISSN 2786-7102 (Online). System Research in Energy. 2022. 2(71): 22–30
https://doi.org/10.15407/srenergy2022.02.022
1. Вступ
Досвід управління режимом ОЕСУ за останні де-
сятиліття показав, що за існуючих традиційних ме-
тодів формування резервів маневреної генерації на
енергоблоках ТЕС ГК забезпечити належну нормо-
вану їх величину в енергосистемі практично немож-
ливо [1]. Питання щодо пошуку нових напрямків
створення резервів маневреної генерації стало ще
більш актуальним із введенням в ОЕСУ додаткових
потужностей ВЕС і СЕС, без систем їх регулювання.
Саме тому фінська компанія «WÄRTSILÄ
ENERGY», яка має практичний досвід впрова-
дження системами регулювання сучасних від-
новлювальних джерел енергії (ВДЕ), запропону-
вала впровадити свої системи в ОЕСУ [2]. Фахів-
ці цієї компанії стверджують, що для забезпечен-
ня стабільності генерації ВЕС і СЕС, наприклад,
у 1000 МВт потрібно, щоб резервні потужності
цих систем у п’ять разів перевищували рівень їх
генерації, крім того потрібно забезпечити ще і
чотирикратний резерв потужності їх систем аку-
муляції з використанням акумуляторних батарей
(АБ) і однократний – іншої маневреної генерації.
Однак, за економічними показниками та ря-
дом технічних характеристик запропоновані
компанією «WÄRTSILÄ ENERGY» засоби ма-
ють цілий ряд суттєвих недоліків.
Так, для прикладу, приведемо дані щодо екс-
плуатаційних характеристик потужних АБ:
– час розрядки (тобто використання) – обме-
жений, що не сприяє усуненню аварійних ситуа-
цій в ОЕСУ;
УДК 621.311 Євген Ленчевський1*, к.т.н., ст. наук. співр., https://orcid.org/0000-0001-7951-508X
Олег Годун2 , к.т.н., https://orcid.org//0000-0001-9447-7560
1Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича, 172, 03150, м. Київ, Україна;
e-mail: info@ienergy.kiev.ua
2Науково-технічний центр ДП НАЕК «Енергоатом», вул. Гоголівська, 22/24, 01054, м. Київ, Україна;
*Автор-кореспондент: e.lenchevsky@gmail.com
РОЗРОБЛЕННЯ МЕТОДИКИ УПРАВЛІННЯ РЕЖИМОМ НАВАНТАЖЕННЯ ОБ’ЄДНАНОЇ
ЕНЕРГОСИСТЕМИ УКРАЇНИ ЗА УМОВИ ВИКОРИСТАННЯ НОВИХ ПРИНЦИПІВ РЕГУЛЮВАННЯ
ГЕНЕРУЮЧИМИ ПОТУЖНОСТЯМИ АТОМНИХ, СОНЯЧНИХ І ВІТРОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
Àíîòàö³ÿ. Ðîçãëÿíóòî ïåðñïåêòèâí³ íàïðÿìêè ùîäî ïîáóäîâè íîâèõ ñèñòåì ðåãóëþâàííÿ
ãåíåðóþ÷èõ ïîòóæíîñòåé àòîìíèõ, ñîíÿ÷íèõ ³ â³òðîâèõ åëåêòðîñòàíö³é, çäàòí³ çì³íèòè òà
ïîêðàùèòè ïðîöåñè êåðóâàííÿ ðåæèìîì íàâàíòàæåííÿ îá’ºäíàíî¿ åíåðãîñèñòåìè Óêðà¿-
íè (ÎÅÑÓ). Ïðîâåäåí³ äîñë³äæåííÿ ïîêàçàëè, ùî çà ðåàë³çàö³¿ íîâèõ ñèñòåì ³ñíóº ðåàëüíà
ìîæëèâ³ñòü â³äìîâèòèñü â³ä ñó÷àñíèõ, àëå çàíàäòî êîøòîâíèõ çàñîá³â ìàíåâðåíî¿ ãåíåðà-
ö³¿, òàêèõ ÿê ðåçåðâí³ ñòàíö³¿ ³ç âèñîêîìàíåâðåíèìè ÒÅÑ, à òàêîæ â³ä ñèñòåì ï³äòðèìêè ðå-
ãóëþâàííÿ ÷àñòîòè (ÑÏÐ×) ç âèêîðèñòàííÿì ïîòóæíèõ àêóìóëÿòîðíèõ áàòàðåé. Íà â³äì³íó
â³ä öüîãî ïðîïîíóºòüñÿ â ïðîöåñàõ óïðàâë³ííÿ ðåæèìîì ÎÅÑÓ çàñòîñóâàòè âæå íîâ³ ïðèí-
öèïè òà çàñîáè ðåãóëþâàííÿ ãåíåðóþ÷èõ ïîòóæíîñòåé ÀÅÑ, à òàêîæ ÂÅÑ ³ ÑÅÑ. Äëÿ öüîãî
â ÎÅÑÓ ïîòð³áíî áóäå ñòâîðèòè íîâ³ ðåçåðâè ³ç àâòîìàòè÷íî êåðîâàíîãî íàâàíòàæåííÿ
ïîòóæíèõ åëåêòðîêîòë³â ÅÊ. Ïðè öüîìó, ïðîöåñè ðåãóëþâàííÿ íàâàíòàæåííÿì ïîòóæíèõ
ÅÊ ïîâèííà áóäå âèêîíóâàòè ëèøå àâòîìàòèçîâàíà ñèñòåìà äèñïåò÷åðñüêîãî óïðàâë³í-
íÿ (ÀÑÄÓ). Ïðè öüîìó ïåðåäáà÷àºòüñÿ, ùî ³íôîðìàö³éí³ äàí³ ùîäî ïîòî÷íèõ ïàðàìåòð³â
ðåãóëþâàííÿ íàâàíòàæåííÿ êîìïëåêñ³â ÅÊ áóäóòü íàäõîäèòè äî àâòîìàòèçîâàíî¿ ñèñòåìè
äèñïåò÷åðñüêîãî óïðàâë³ííÿ (ÀÑÄÓ) â³ä ñïåö³àë³çîâàíèõ çàñîá³â, ïîáóäîâàíèõ íà îñíî-
â³ âèêîðèñòàííÿ ³íôîðìàö³éíî-âèì³ðþâàëüíèõ òåõíîëîã³é (²ÂÒ), ðîçðîáëåíèõ â ²ÇÅ ÍÀÍ
Óêðà¿íè. Ðåçóëüòàòîì ïðîâåäåíèõ äîñë³äæåíü ñòàëà ðîçðîáêà ìåòîäè÷íèõ ï³äõîä³â ùîäî
óïðàâë³ííÿ ðåæèìîì ÎÅÑÓ, ç âèêîðèñòàííÿì íîâèõ ïðèíöèï³â ðåãóëþâàííÿ ãåíåðóþ÷èõ
ïîòóæíîñòåé ÿê åëåêòðîìåðåæ³ ÀÅÑ, òàê ³ â ì³ñòàõ âñòàíîâëåííÿ ÂÅÑ ³ ÑÅÑ.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: åíåðãîñèñòåìà, åëåêòðè÷í³ òåïëîãåíåðàòîðè, ãðàô³ê íàâàíòàæåííÿ, ñèñ-
òåìà óïðàâë³ííÿ.
© Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН, 2022
23
Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України
за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій
ISSN 2786-7102 (Online). System Research in Energy. 2022. 2(71)
– ресурс роботи потужних АБ складає всьо-
го 7–10 років;
– вартість системи акумуляції з використанням
потужних АБ занадто висока: 2700–3300 $/кВт [3];
– висока також вартість експлуатаційних витрат;
– крім того, вартість утилізації потужних АБ
у європейських країнах досягає 1500 $/кВт [4], а
в Україні засоби утилізації потужних АБ зовсім
відсутні. Слід зазначити, що лише однієї відпра-
цьованої і «безконтрольно» кинутої на звалище
потужної АБ буде достатньо, щоб негативно
вплинути на екологію цілого енергорегіону.
Проведені дослідження показали перспектив-
ну можливість змінити існуючі методи та засоби
керування режимом ОЕСУ на нові більш ефек-
тивні, в яких за рахунок введення у засоби управ-
ління АСДУ автоматично керованих потужних
електрокотлів (ЕК) передбачається можливим
досягнути суттєво кращих результатів у проце-
сах регулювання в змінній частині навантажен-
ня добового графіка навантаження (ДГЕН) [5].
Крім цього, обґрунтовано ефективність викорис-
тання ЕК в складі засобів управління АСДУ, що
забезпечить збільшення загального потенціалу
маневрених потужностей в ОЕСУ [6]. Обґрунто-
вано також напрямки підвищення балансової на-
дійності в ОЕСУ, за рахунок використання ЕК у
мережі АЕС [7].
Перераховані напрямки досліджень поклали
основу для розробки нової методики управління
режимом навантаження ОЕСУ, із використанням
розроблених систем регулювання генеруючими
потужностями АЕС, ВЕС і СЕС.
Метою статті стала розробка методичних підхо-
дів та структур використання в системі управління
режимом ОЕСУ нових засобів регулювання гене-
руючими потужностями АЕС, а також ВЕС і СЕС.
2. Матеріали та методи
Як відомо, реалізація процесів управління ре-
жимом ОЕСУ виконується за прогнозним добовим
графіком навантаження, сформованим у централь-
ній системі диспетчерського управління (ЦДУ).
Для цього прогнозні дані щодо добового наванта-
ження на кожну наступну добу за допомогою засо-
бів АСДУ потупають від ЦДУ до диспетчерів гене-
руючих станцій ОЕСУ. На основі отриманих даних
генеруюча потужність станцій розподіляється дис-
петчерами високовольтних підстанцій ПС 330/110
кВ між більшістю енергорегіонів ОЕСУ. Крім цьо-
го, в ОЕСУ існують енергорегіони, електроживлен-
ня яких забезпечують лише АЕС. А із введенням
в ОЕСУ потужних ВЕС і СЕС її структуру можна
розподілити вже за ознакою забезпечення окремих
енергорегіонів тією чи іншою системою електро-
живлення, як це умовно показано на рис. 1.
Рис. 1. Структурна схема управління режимом навантаження ОЕС України, розподілена
на енергорегіони, електроживлення яких забезпечується, окрім традиційних систем генерації
(енергорегіони 1…V), ще і наявністю потужних ВЕС і СЕС (енергорегіони ВЕС + СЕС),
а також на енергорегіони, електроживлення яких забезпечують лише АЕС
Fig. 1. Structural scheme of the load mode management of UES of Ukraine, divided into energy regions
whose power supply is provided by the presence of powerful WPPs and SPPs (energy regions WPP + SPP),
as well as into energy regions whose power supply is provided only by NPPs
24
Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН
ISSN 2786-7102 (Online). Системні дослідження в енергетиці. 2022. 2(71)
Тобто, за ознакою наявності в певних енергорегі-
онах тієї чи іншої системи електроживлення останні
можна розподілити на три окремі групи, де:
– мережу електроживлення енергорегіону
забезпечують потужності традиційних джерел
енергії (1…V);
– у мережу електроживлення енергорегіо-
ну введено генеруючі потужності ВЕС і СЕС, без
систем їх регулювання (рис. 1);
– мережу електроживлення певного «міс-
цевого» енергорегіону забезпечує лише АЕС.
3. Результати та обговорення
Розглянемо питання щодо можливості засто-
сування нових більш ефективних методів і засо-
бів управління режимом навантаження ОЕСУ.
Одним із перспективних напрямків у вирішенні
цього питання може стати практична реалізація
нового способу регулювання генеруючих по-
тужностей на магістральній лінії 750 кВ атом-
них станцій [7]. На рис. 2 приведено структурну
схему нової системи, згідно якої у містах енер-
горайону (місто 1…місто k), електроживлення
яких забезпечує лише атомна станція, потрібно
сформувати резерв потужностей із автоматично
керованого навантаження електрокотлів (ЕК),
технологічно задіяних у системи теплопостачан-
ня цих міст. При цьому, важивим є те, що про-
цеси автоматичного керування електричними
потужностями ЕК буде виконувати лише діюча
автоматизована система диспетчерського управ-
ління (АСДУ) АЕС.
Припустимо, що навантаження на підстанції
ПС 750 кВ матиме змінний характер. Тоді, для збе-
реження базового режиму навантаження на ши-
нах ШР 750 кВ АЕС (Рнав. = const) потрібно, щоб
процеси регулювання навантаження потужних ЕК
виконували засоби АСДУ АЕС у відповідності із
змінами поточного навантаження на підстанції
ПС 750 кВ, як це умовно показано на рис. 3.
Рис. 2. Структурна схема нової системи регулювання генеруючих потужностей на ЛЕП 750 кВ
Fig. 2. Structural scheme of the new regulation system of generating capacities on PTL 750 kW
Рис. 3. Аналіз процесів регулювання генеруючих потужностей на ЛЕП 750 кВ
Fig. 3. The processes analysis of the regulation of generating capacities on PTL 750 kW
25
Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України
за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій
ISSN 2786-7102 (Online). System Research in Energy. 2022. 2(71)
Для реалізації описаних вище процесів необ-
хідно до засобів АСДУ надходили відповідні
дані щодо величин поточного навантаження на
шинах ШР 750 кВ АЕС (Рнав. = const), а також на
шинах розподільчої підстанції ПС 750 кВ, при-
чому у формі придатній для виконання процесів
регулювання автоматично керованого наванта-
женням ЕК. Для АСДУ це нова задача, яку пе-
редбачається можливим вирішити вже за раху-
нок створення нової системи, в якій будуть вико-
ристані інформаційно-вимірювальні технології
(ІВТ), розроблені в ІЗЕ НАН України [8].
Таким чином, для збереження базового режи-
му навантаження на розподільчих шинах АЕС,
при всіх змінах режиму навантаження на магі-
стральній лінії ЛЕП 750 кВ, потрібно буде ство-
рити новий комплекс (АСДУ + ІВТ), призначений
виконувати процеси регулювання потужностями
ЕК таким чином, щоб зберегти базовий режим
навантаження на розподільчих шинах АЕС, як це
умовно показано на рис. 2, 3.
Розглянемо питання щодо математичного об-
ґрунтування розглянутих вище методів створен-
ня маневреної генерації в мережі АЕС.
На сьогодні, як відомо, процеси диспетчер-
ського управління режимом ОЕСУ у години ніч-
ного спаду навантаження ДГЕН виконується,
головним чином, за рахунок використання резер-
ву маневрених генеруючих потужностей, сфор-
мованого на енергоблоках ТЕС ГК. При цьому,
швидкість обертання агрегатів ТЕС в залежності
від їх навантаження визначають за коефіцієнтом
статичності, який характеризується співвідно-
шенням між збільшенням (зменшенням) частоти
Δf та величиною приросту (спаду) потужності
ΔР маневрених енергоблоків [9]:
1
1 1
1
fs tg
P
. ( 1)
Згідно коефіцієнту статичності, поточні зміни
навантаження Р(τ), що призводять до певної (зада-
ної) величини відхилення частоти Δf, за якої і від-
бувається дискретна (почасова) зміна потужності
маневрених енергоблоків ТЕС ГК – (ΔРτ.ТЕС).
Передбачається, що процеси регулювання
потужностей комплексів ЕК (∆Р.ЕК) також бу-
дуть виконуватись за принципом дискретного
регулювання. За цього принципу добовий гра-
фік виробництва/споживання електроенергії –
(Т) буде розподілено на певні часові інтервали,
протягом яких передбачається можливим вико-
нувати контроль за змінами поточного наван-
таження ОЕСУ:
1 1 2 ; 2 2 3 … 1N N , (2)
де Т » Δτ.
За даними контрольованих даних (1), цілком
можливо виконувати також і процеси дискретно-
го регулювання генеруючими потужностями АЕС
( )АЕСР як в період проходження нічних спадів на-
вантаження ДГЕН, так і в період (t2 – t3) ДГЕН появи
«сплесків» генеруючих потужностей ВЕС і СЕС.
Величину зміни поточного навантаження Р(τ)
на першому інтервалі регулювання: 1 1 2
визначимо рівнянням:
2
1
1
1
1
1( ) ( ) ,Р Р P d (3)
де
1
Р – рівень поточного навантаження енерго-
системи на початку процесу регулювання.
Зміну потужності навантаження комплексу
ЕК ΔР..ЕК(Δτ) на цьому ж інтервалі 1 1 2:
,)1(
2
1
750750)(. dtРРРР кВПСкВПСАЕСЕК (4)
де АЕСР = const.
За допомогою рівнянь (3) і (4) представимо
процеси регулювання генеруючих потужнос-
тей на ЛЕП 750 кВ АЕС у період нічного спа-
ду навантаження ДГЕН (t1 – t2), а також у період
«сплесків» генеруючих потужностей ВЕС і СЕС
ДГЕН (t2 – t3) у вигляді дискретних послідовнос-
тей ( )АЕСР :
2
1
1
2
1
11
1 1( ) ( )
Nt
АЕС АЕС
t
Р dt Р P d
Т
1
3
2 1
2
1 1( ) ... ( )
N
N
АЕС АЕС NP d P d ; (5)
2
1
1
3
1
12
1 1( ) ( )
Nt
АЕС АЕС
t
Р dt Р P d
Т
1
3
2 1
2
1 1( ) ... ( )
N
N
АЕС АЕС NP d P d . (6)
Контроль за даними змін поточного наванта-
ження на кожному часовому інтервалі Δτ буде
виконувати нова система ІВТ. А наступні за цим
процеси регулювання потужностей навантажен-
ня ЕК (ΔР.Н.ЕК) комплексом АСДУ + ІВТ забезпе-
чить збереження базового режиму навантаження
на розподільчих шинах ШР 750 кВ АЕС:
24
( 750 ) .
1
1 ( | |) .АЕС Н ПС кВ Н ЕКР Р Р dt const
Т
(7)
Розглянемо інший перспективний напрямок
щодо реалізації нових систем регулювання гене-
руючих потужностей ВЕС і СЕС.
26
Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН
ISSN 2786-7102 (Online). Системні дослідження в енергетиці. 2022. 2(71)
Рис. 4. Структурна схема нової системи управління генеруючими потужностями СЕС (ВЕС),
створеної на базі використання автоматично керованого засобами АСДУ навантаження ЕК
Fig. 4. The structural scheme of the new controlling system for generating capacities of SPPs (WPPs),
created on the automatically controlled ASDU means of EC load basis of the use
На рис. 4 приведено структурну схему нової
системи управління генеруючими потужностями
СЕС (ВЕС).
Припустимо, що потужна СЕС або ВЕС че-
рез високовольтну лінію ЛЕП 110 кВ підклю-
чена до розподільчої підстанції ПС 330/110 кВ
ОЕСУ (рис. 4). Разом з цим, через іншу лінію
ЛЕП 110 кВ підстанція ПС 330/110 кВ забезпе-
чує електроживленням місто цього ж енергоре-
гіону, в якому саме і пропонується встановити
потужні електрокотли ЕК, автоматично керовані
засобами АСДУ, а також підключити їх до район-
них електромереж (РЕМ1 – РЕМN). Крім цього,
у систему управління підстанції ПС 330/110 кВ
потрібно ввести комплекс автоматичного управ-
ління електричними потужностями ЕК, тобто
комплекс АСДУ + ІВТ (рис. 4). У цьому випадку,
в разі появи на розподільчих шинах підстанції
ПС 330/110 кВ «надлишкової» генеруючої по-
тужності СЕС (ВЕС) системний комплекс АСДУ
+ ІВТ забезпечить процеси регулювання потуж-
ностей навантаження ЕК, чим збереже встанов-
лений баланс потужностей.
Якщо в енергорегіонах усіх станцій ВЕС і
СЕС встановити потужні ЕК а на розподільчих
ПС автоматично керовані комплекси АСДУ +
ІВТ це надасть можливість повністю усунути
появу в ОЕСУ «сплесків» їх генеруючих потуж-
ностей. При цьому, важливою особливістю ви-
користання потужних ЕК у системі регулювання
генеруючих потужностей СЕС і ВЕС буде те, що
їх автоматично кероване навантаження, у цьому
випадку, стане засобом для ущільнення ДГЕН, а
також засобом здатним усунути «сплески» гене-
руючих потужностей на діючих ПС.
Нижче приведено систему рівнянь, що опи-
сує процеси дискретного регулювання наванта-
ження ЕК у період нічного спаду навантаження
ДГЕН ОЕСУ:
( )1 1
( )2 1 2
( )3 1 2 3
( ) 1
( );
( ) ( );
( ) ( ) ( );
. ... ......... ....... ......... ......
| ( ) ( ),|
ЕК
ЕК
ЕК
ЕК N N N
Р Р
Р Р Р
Р Р Р Р
Р Р Р
(8)
У період появи в ОЕСУ «сплеску» генеруючих
потужностей ВЕС і СЕС, процес введення в енер-
госистему автоматично керованого навантаження
комплексів ЕК – ΔР*
(ЕК) визначимо аналогічно:
*
( )1 1
* *
( )2 1 2
* * * *
( )3 1 2 3
* * *
( ) 1
( )
( ) ( )
( ) ( ) ( )
. ... ......... ....... ......... ......
| ( ) ( ),|
ЕК
ЕК
ЕК
ЕК N N N
Р Р
Р Р Р
Р Р Р Р
Р Р Р
(9)
Якщо період нічного спаду навантаження
ДГЕН ОЕСУ умовно обозначимо: (t1–t2), а період
«сплеску» генеруючих потужностей ВЕС і СЕС:
(t2–t3), тоді загальна система рівнянь, що описує
розглянуті вище процеси в енерогорегіонах вста-
новлення потужних ЕК, матиме вигляд:
.
.
27
Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України
за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій
ISSN 2786-7102 (Online). System Research in Energy. 2022. 2(71)
Таким чином, за умови використання в енер-
горегіонах встановлення СЕС і ВЕС використан-
ня автоматично керованого навантаження комп-
лексів ЕК дасть можливість забезпечити певний
стабільний рівень навантаження, протягом всьо-
го нічного спаду ДГЕН:
2
. . .( )
11
1 ( )
t N
мін стаб Н t ЕК
t
Р Р Р dt сonst
Т
, (11)
де .( )Н tР – величина навантаження в енергорегіо-
ні на початку регулювання навантаження ЕК.
А також забезпечити в енергорегіоні збере-
ження встановленого базового рівня наванта-
ження в наступний період «сплеску» генеруючих
потужностей ВЕС і СЕС та усунути цей процес:
3
* *
. .( )
12
1 ( ) .
t N
стаб Н t ЕК
t
Р Р Р dt сonst
Т
(12)
Нова структурна схема управління режимом
навантаження ОЕС України за використання но-
вих засобів регулювання генеруючих потужнос-
тей АЕС, а також ВЕС і СЕС приведена на рис. 5.
2
1 1
1
1
3
( 1 2 ( )22
2
11
( )
1 1( ( ) ) ( ( ) ) ...
1 ( )
1 ( ( ) ) .
N
N
N
ЕК ЕКt
ЕК
t
N ЕК N
Р P P d Р P P d
Р dt
Т
Р P P d
(10)
2
1 1
1
1
3
* * * * * *
( )1 2 ( )23
2*
12 * * *
( )
1 1( ( ) ) ( ( ) ) ...
1 ( )
1 ( ( ) ) .
N
N
N
ЕК ЕКt
ЕК
t
N ЕК N
Р P P d Р P P d
Р dt
Т
Р P P d
Рис. 5. Структурна схема управління режимом навантаження ОЕС України за допомогою
використання комплексів ЕК автоматично керованих АСДУ ОЕСУ
Fig. 5. The structural scheme of the load mode management of the UES of Ukraine using the
EC complexes automatically controlled by the UES ASDU
28
Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН
ISSN 2786-7102 (Online). Системні дослідження в енергетиці. 2022. 2(71)
Важливо, що головні процеси регулювання
генеруючих потужностей в енергорегіонах бу-
дуть виконувати вже АСДУ діючих ТЕЦ і АЕС
(рис. 5).
Проведені дослідження показали існуючу
перспективну можливість створення нової тех-
нології управління режимом ОЕСУ. Так, згідно
методики UNIDO, створення нової технології по-
трібно підтвердити за результатами проведених
техніко-економічних обгрунтувань, проведених
на основі проведених розрахунків загального
ефекту від впровадження цієї технології [10, 11].
У цьому випадку, загальний ефект від впрова-
дження нової технології (Ент) буде визначатись
за даними розрахунків економічної (Еек), еколо-
гічної (Едов.), а також соціальної складових (Есоц.):
Ент = Еек + Едов + Есоц . (13)
Наявність нової технології управління режи-
мом ОЕСУ характеризується тим, що величина
загального ефекту буде набагато перевищувати
той ефект, що здатні забезпечити існуючі техно-
логії управління режимом (Ент), тобто:
Ент( ел. тепл.) >> Ент. (14)
Передбачається, що подальші методичні до-
слідження будуть направлені саме на вирішення
техніко-економічних питань.
Прикладом підтвердження високого еконо-
мічного ефекту застосування потужних ЕК мо-
жуть стати результати проведених порівняльних
розрахунків повних і питомих капіталовкладень
ряду технічних засобів, приведених в таблиці.
За розрахунковими даними повні капітало-
вкладення у системи ГТУ в двадцять разів пере-
вищують аналогічні показники потужних ЕК, що
говорить про високу рентабельність застосуван-
ня останніх (таблиця).
4. Висновки
Розглянуто нові принципи побудови систем
автоматичного регулювання генеруючих потуж-
ностей АЕС, а також систем регулювання гене-
руючих потужностей ВЕС і СЕС, які розширять
потенційні можливості системи управління
режимом навантаження і сприятимуть подаль-
шому розвитку потужностей АЕС, ВЕС і СЕС в
ОЕС України.
Результатом проведених досліджень стала
розробка методичних підходів і структури по-
будови нової системи управління режимом ОЕС
України, згідно якої передбачається можливим
замінити існуючі традиційні засоби формування
резервів маневреної генерації на енергоблоках
ГК ТЕС на нові засоби маневреного наванта-
ження, з використанням автоматично керованих
АСДУ комплексів ЕК, що суттєво розширить
можливості регулювання режиму у змінній час-
тині добового графіку навантаження (ДГЕН)
енергосистеми.
За нової структури управління режимом ста-
не цілком можливим вирішити актуальне для
ОЕСУ питання щодо створення бездефіцитних
(нормованих) резервів первинного, вторинного
і третинного регулювання частоти. При цьому,
загальна величина автоматично керованого на-
вантаження комплексів ЕК в ОЕСУ повинна ста-
новити 10–12 ГВт.
Переведення енергоблоків ГК ТЕС у базовий
режим навантаження з подальшою поступовою
заміною їх на нові потужності АЕС забезпечить
суттєве покращення показників енергетичної
економічної, екологічної ефективності в роботі
енергосистеми. За попередніми розрахунками
заміна лише 1000 МВт маневрених потужнос-
тей енергоблоків ГК ТЕС на потужності АЕС
у процесах ущільнення ДГЕН забезпечить
Таблиця. Порівняння головних показників повних і питомих капіталовкладень технічних засобів,
які можуть бути використані в системах регулювання генеруючих потужностей
станцій ВЕС і СЕС, загальною потужністю у 1000 МВт
Table. The main indicators' comparison of the of total and specifi c capital investments of technical means, used
in the systems of regulating the generating capacities of WPPs and SPPs with a total capacity of 1000 MW
Назва системного показника Одиниця
виміру Потужні АБ ГТУ Потужні ЕК
Встановлена потужність МВт 1000 1000 1000
Питомі капітальні витрати $ /кВт 3000 700 34,8
Повні капітальні витрати $ тис. 1 500 000 140 000 34 800
Термін будівництва місяці 10 12–18 5–6
Розрахунковий строк окупності
після введення в експлуатацію Роки 7–10 4–6 1–1,5
29
Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України
за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій
ISSN 2786-7102 (Online). System Research in Energy. 2022. 2(71)
можливість досягнення річного економічного
ефекту 1,532 млрд дол. США [7]. А створення
в ОЕСУ нової автоматичної системи регулю-
вання частоти і потужності АВРЧП (вторинне
регулювання) збільшить річний прибуток ще у
2,52 млрд дол. США [6].
Проведені авторами дослідження показали
також існуючу можливість ефективного викорис-
тання теплових потужностей АБ у теплоцентра-
лях міст і у літню пору року, але це питання буде
розглянуто вже в наступній роботі.
Посилання
1. План розвитку об`єднаної енергосистеми Укра-
їни на 2017–2026 рр. URL: https://ua.energy/wp-
content/uploads/2016/12/Proekt-Planu-rozvytku-
OES-Ukrayiny-na-2017-2026-roky.pdf (дата звер-
нення: 27.07.2022).
2. Ігор Петрик. Десять найдешевших електро-
станцій не створюють найефективнішої енерго-
системи. 17.09.2019. Mind. URL: https://mind.ua/
publications/20202114-igor-petrik-desyat-najdeshevshih-
elektrostancij-ne-stvoryuyut-najefektivnishoyi-
energosistemi (дата звернення: 27.08.2022).
3. Чернецкий А.М. Оценка экономической эффек-
тивности использования накопителей энергии в
энергосистеме. Белоруский национальный техни-
ческий университстет, 2013. С. 21―27.
4. Tesla розробляє «унікальну систему утилізації
батарей. 19.04.2019. Mind. URL: https://mind.ua/
news/20196259-tesla-rozroblyae-unikalnu-sistemu-
utilizaciyi-batarej (дата звернення: 27.08.2022)
5. Ленчевський Є.А. Особливості використання
електричних теплогенераторів у процесах ущіль-
нення добових графіків електричного наванта-
ження енергосистеми. Проблеми загальної енер-
гетики. 2019. Вип. 1(56). С. 53―58. https://doi.
org/10.15407/pge2019.01.053
6. Ленчевський Є.А., Тесленко О.І. Перспектив-
ні можливості збільшення загального потенціалу
маневрених потужностей об’єднаної енергетич-
ної системи України. Вчені записки Таврійський
національний університету імені В.І. Вернад-
ського. Серія: Технічні науки. Т. 32(71), № 3. 2021.
С. 194—202.
7. Ленчевський Є.А., Годун О.В. Напрямки підви-
щення балансової надійності в об’єднаній енерго-
системі України за рахунок використання електро-
теплових генераторів Проблеми загальної енер-
гетики. 2021. Вип. 2(65). С. 36—43. https://doi.
org/10.15407/pge2021.02.036
8. Бабак Віталій, Запорожець Артур, Куц Юрій,
Щербак Леонід. Особливості перетворення Гіль-
берта та їх використання в енергетичній інформа-
тиці. Проблеми загальної енергетики. 2022. Вип.
1-2(68–69). С. 90—96. https://doi.org/10.15407/
pge2022.01-02.090
9. Веников В.А. Электрические расчеты, програм-
мирование и оптимизация режимов. М.: Высшая
школа, 1973. 316 с.
10. Guidelines for preparing the industrial investment
project profi le. UNIDO. 1991. 85 p. URL: https://
open.unido.org/api/documents/4990320/download/
GUIDELINES%20FOR%20PREPARING%20
THE%20INDUSTRIAL%20INVESTMENT%20
PROJECT%20PROFILE%20(IIPP)%20(18945.en)
(дата звернення: 27.07.2022).
11. Лившиц В.Н. Методические рекомендации по
оценке эффективности инвестиционных проектов.
М.: Экономика, 2000. 421 с.
DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY FOR MANAGING THE LOAD
REGIME OF THE UNIFIED ENERGY SYSTEM OF UKRAINE, USING
NEW PRINCIPLES OF REGULATING THE GENERATING CAPACITIES
OF NUCLEAR, SOLAR AND WIND POWER PLANTS
Eugene Lenchevsky1*, PhD (Engin.), Senior Research Scientist https://orcid.org/0000-
0001-7951-508X
Oleg Godun2, PhD (Engin.), https://orcid.org //0000-0001-9447-7560
1General Energy Institute of NAS of Ukraine, 172, Antonovych Str., 03150, Kyiv, Ukraine;
e-mail: info@ienergy.kiev.ua
2Scientifi c and technical center of SE NAEK «Energoatom», 22/24 Gogolivska Str., 01054,
Kyiv, Ukraine
*Corresponding author: e.lenchevsky@gmail.com
Abstract. The article considers promising directions for the construction of new sys-
tems for regulating the generating capacity of nuclear, solar and wind power plants,
capable of changing and improving the processes of managing the load regime of
the unifi ed energy system of Ukraine. Conducted studies have shown that with the
implementation of new systems, there is a real opportunity to abandon modern but
too expensive means of maneuverable generation, such as reserve stations with highly
maneuverable TPPs, as well as frequency control support systems (FCS) using pow-
30
Є. ЛЕНЧЕВСЬКИЙ, О. ГОДУН
ISSN 2786-7102 (Online). Системні дослідження в енергетиці. 2022. 2(71)
References
1. Plan rozvytku ob`iednanoi enerhosystemy Ukrainy
na 2017–2026 rr. URL: https://ua.energy/wp-con-
tent/uploads/2016/12/Proekt-Planu-rozvytku-OES-
Ukrayiny-na-2017-2026-roky.pdf (Last accesses:
27.07.2022) [in Ukrainian].
2. Ihor Petryk. (2019). Desiat' naideshevshykh elektro-
stantsii ne stvoriuit naiefektyvnishoi enerhosystemy.
Mind. URL: https://mind.ua/publications/20202114-ig-
or-petrik-desyat-najdeshevshih-elektrostancij-ne-stvo-
ryuyut-najefektivnishoyi-energosistemi (Last accesses:
27.08.2022) [in Ukrainian].
3. Chernetskiy, A.M. (2013). Otsenka ekonomich-
eskoy eff ektivnosti ispol'zovaniya nakopiteley energii
v energosisteme. Beloruskiy natsional'nyy tekhnich-
eskiy universitstet. P. 21–27 [in Russian].
4. Tesla rozroblyaye «unikalʹnu systemu utylizatsiyi batar-
ey Mind. URL: https://mind.ua/news/20196259-tes-
la-rozroblyae-unikalnu-sistemu-utilizaciyi-batarej
(Last accesses: 27.08.2022) [in Ukrainian].
5. Lenchevsky, Ye.A. (2019). Features of the use of
electric heat generators in the processes of compaction
of diurnal graphs of the electrical load of a power sys-
tem. The Problems of General Energy, 1(56). 53–58 [in
Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/pge2019.01.053
6. Lenchevsky, Ye.A., & Teslenko, O.I. (2021). Per-
spektyvni mozhlyvosti zbil’shennia zahal’noho po-
tentsialu manevrenykh potuzhnostej ob’iednanoi
enerhetychnoi systemy Ukrainy. Vcheni zapysky
Tavrijs’kyj natsional’nyj universytetu imeni V.I. Ver-
nads’koho. Seriia: Tekhnichni nauky, 32(71), No. 3,
194–202 [in Ukrainian].
7. Lenchevsky, Ye.A., & Godun, O.V. (2021). The
review of the possibility to increase the integrated
power system of Ukraine’ balance reliability by im-
plementing electric heat generators. The Problems of
General Energy, 2(65), 36–43 [in Ukrainian]. https://
doi.org/10.15407/pge2021.02.036
8. Babak, Vitalii, Zaporozhets, Artur, Kuts, Yurii, &
Shcherbak, Leonid. (2022). Some features of Hilbert
transform and their use in energy informatics. The
Problems of General Energy, 1-2(68-69), 90–96 [in
Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/pge2022.01-02.090
9. Venikov, V.A. (1973). Elektricheskiye raschety pro-
grammirovaniye i optimizatsiya rezhimov: M: Vys-
shaya shkola. 316 p. [in Russian].
10. Guidelines for preparing the industrial investment
project profi le. (1991). UNIDO. 85 p. URL: https://
open.unido.org/api/documents/4990320/download/
GUIDELINES%20FOR%20PREPARING%20
THE%20INDUSTRIAL%20INVESTMENT%20
PROJECT%20PROFILE%20(IIPP)%20(18945.en)
(Last accesses: 27.07.2022).
11. Livshits, V.N., Shakhnazarov, A.G., & Kosov, V.V.
(2000). Metodicheskiye rekomendatsii po otsenke eff ek-
tivnosti investitsionnykh proyektov. Livshits V.N. [2-ya
red., ispr. i dop.]. M.: Ekonomika, 421 p. [in Russian].
Надійшла до редколегії: 03.10.2022
erful storage batteries. In contrast to this, it is off ered in the processes of managing
the regime of the unifi ed energy system of Ukraine, applying the new principles and
means of regulating the generating capacities of NPPs, as well as WPPs and SPPs.
For this, it will be necessary to create reserves from the automatically controlled load
of powerful EC electric boilers in the OESU. At the same time, only the automat-
ed dispatching control system (ADСS) will perform the load regulation processes of
powerful ECs. It is assumed that the information data on the current load regulation
parameters of the ECs complexes will be sent to the ADСS from specialized tools built
on the basis of the use of information and measurement technologies (IMT) developed
at the Institute of General Energy on NAS of Ukraine. The result of the conducted
research is the development of methodical approaches to the management of the OES
regime, using new principles of regulation of generating capacities both in the power
grid of NPPs and in the cities where WPPs and SES are installed.
Keywords: power system, electric heat generators, load schedule, control system.
|
| id | systemreorg-article-613 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:19:19Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/3c/d7884a06a4f64b514f04d433a066f53c.pdf |
| spelling | systemreorg-article-6132026-07-18T12:57:43Z Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій Lenchevsky , Eugene Godun , Oleg power system, electric heat generators, load schedule, control system енергосистема, електричні теплогенератори, графік навантаження, система управління The share of electric vehicles in the world's total vehicle fleet is growing rapidly, given the urgency of global climate change and the limited resources of fossil fuels. Another important aspect is the impact of the electric vehicles use on the functioning of power systems, for example for voltage regulation, which is important for the functioning of the UES of Ukraine against the background of declining electricity consumption. It should be noted that important feature of EV is the opportunity to change charging consumption during the day. It is possible to remove charging consumption to the night time due to different regulatory and/or stipulating measures. Certain advantages and disadvantages of EV are identified, which allows making an informed choice. In particular, the biggest advantages are the economic and «climatic» efficiency of their operation, and the biggest disadvantages are the high cost of EV and batteries, as well as the limited infrastructure of charging stations. Given technological progress, many shortcomings are becoming less significant. The aim of the article is to analyze the state and prospects of development of the electric car fleet in the EU, as well as to assess the environmental and «climatic» efficiency of EV operation per 1 km. A method for assessing the environmental and «climatic» efficiency of operation of electric vehicles per 1 km is proposed, which allows to determine in which countries these indicators are more favorable for the development of electric transport, and in which it is necessary to use stimulating legislative measures. An assessment of the environmental and «climatic» efficiency of electric vehicles in the EU are given. It is determined that the environmental efficiency of EV operation in Europe is from 9 to 18 eurocents per 1 km. «Climatic» efficiency of EV operation in Europe is from 5 to 20 g of CO2 per 1 km. For comparison, these figures in Ukraine are 15 eurocents per 1 km and 20 g of CO2 per 1 km. Розглянуто перспективні напрямки щодо побудови нових систем регулювання генеруючих потужностей атомних, сонячних і вітрових електростанцій, здатні змінити і покращити процеси керування режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України (ОЕСУ). Проведені дослідження показали, що за реалізації нових систем існує реальна можливість відмовитись від сучасних, але занадто коштовних засобів маневреної генерації, таких як резервні станції із високоманевреними ТЕС, а також від систем підтримки регулювання частоти (СПРЧ) з використанням потужних акумуляторних батарей. На відміну від цього пропонується в процесах управління режимом ОЕСУ застосувати вже нові принципи та засоби регулювання генеруючих потужностей АЕС, а також ВЕС і СЕС. Для цього в ОЕСУ потрібно буде створити нові резерви із автоматично керованого навантаження потужних електрокотлів ЕК. При цьому, процеси регулювання навантаженням потужних ЕК повинна буде виконувати лише автоматизована система диспетчерського управління (АСДУ). При цьому передбачається, що інформаційні дані щодо поточних параметрів регулювання навантаження комплексів ЕК будуть надходити до автоматизованої системи диспетчерського управління (АСДУ) від спеціалізованих засобів, побудованих на основі використання інформаційно-вимірювальних технологій (ІВТ), розроблених в ІЗЕ НАН України. Результатом проведених досліджень стала розробка методичних підходів щодо управління режимом ОЕСУ, з використанням нових принципів регулювання генеруючих потужностей як електромережі АЕС, так і в містах встановлення ВЕС і СЕС. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2022-12-27 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/613 10.15407/srenergy2022.02.022 System Research in Energy; No. 2(71) (2022): System Research in Energy; 22-30 Системні дослідження в енергетиці; № 2(71) (2022): Системні дослідження в енергетиці; 22-30 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/613/535 Copyright (c) 2022 Eugene Lenchevsky , Oleg Godun https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | power system electric heat generators load schedule control system Lenchevsky , Eugene Godun , Oleg Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title | Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title_alt | Розроблення методики управління режимом навантаження об’єднаної енергосистеми України за умови використання нових принципів регулювання генеруючими потужностями атомних, сонячних і вітрових електростанцій |
| title_full | Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title_fullStr | Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title_full_unstemmed | Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title_short | Development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| title_sort | development of a methodology for managing the load regime of the unified energy system of ukraine, using new principles of regulating the generating capacities of nuclear, solar and wind power plants |
| topic | power system electric heat generators load schedule control system |
| topic_facet | power system electric heat generators load schedule control system енергосистема електричні теплогенератори графік навантаження система управління |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/613 |
| work_keys_str_mv | AT lenchevskyeugene developmentofamethodologyformanagingtheloadregimeoftheunifiedenergysystemofukraineusingnewprinciplesofregulatingthegeneratingcapacitiesofnuclearsolarandwindpowerplants AT godunoleg developmentofamethodologyformanagingtheloadregimeoftheunifiedenergysystemofukraineusingnewprinciplesofregulatingthegeneratingcapacitiesofnuclearsolarandwindpowerplants AT lenchevskyeugene rozroblennâmetodikiupravlínnârežimomnavantažennâobêdnanoíenergosistemiukraínizaumovivikoristannânovihprincipívregulûvannâgeneruûčimipotužnostâmiatomnihsonâčnihívítrovihelektrostancíj AT godunoleg rozroblennâmetodikiupravlínnârežimomnavantažennâobêdnanoíenergosistemiukraínizaumovivikoristannânovihprincipívregulûvannâgeneruûčimipotužnostâmiatomnihsonâčnihívítrovihelektrostancíj |