AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION
The uninterrupted supply of electricity to consumers and the economic efficiency of the operation of an electric power node with a solar, wind, and reserve power plant, an energy storage system, consumers, and a connection to the power system are achieved by making appropriate decisions about the fe...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/845 |
| 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_ | 1871104357127159808 |
|---|---|
| author | Buratynskyi,, Ihor |
| author_facet | Buratynskyi,, Ihor |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Ihor Buratynskyi,",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Buratynskyi,, Ihor |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:48Z |
| description | The uninterrupted supply of electricity to consumers and the economic efficiency of the operation of an electric power node with a solar, wind, and reserve power plant, an energy storage system, consumers, and a connection to the power system are achieved by making appropriate decisions about the feasibility of selecting electricity from the power system, which are based on calculations and cost comparison production of electricity with prices of purchase of electricity on the market. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:03:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
Системні дослідження в енергетиці. 2024. 2А (78) 23
ISSN 2786-7102 (Online), ISSN 2786-7633 (Print)
УДК 621.311.001.57
Ігор Буратинський, доктор філософії (PhD), https://orcid.org/0000-0003-2928-9621
Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, Україна;
ДУ «Центр оцінювання діяльності наукових установ та наукового забезпечення розвитку
регіонів України НАН України», вул. Володимирська, 54, м. Київ, 01601, Україна
email: buratynskyi@ienergy.kiev.ua
_______________________________________________________________________________________
АВТОМАТИЧНЕ КЕРУВАННЯ ПОТОКАМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
РОЗПОДІЛЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ
Ключові слова: розподілена генерація, сонячна електростанція, вітрова електростанція, резервна
електростанція, установка зберігання енергії.
Мета роботи. Відповідно до положень пункту 1.4 глави 1 розділу I Кодексу системи передачі
(КСП) [1] ізольований (острівний) режим роботи ‒ це незалежна робота всієї або частини енергосистеми, що
ізольована внаслідок від’єднання від об’єднаної енергосистеми (ОЕС), та має принаймні одну генеруючу
одиницю, установку зберігання енергії (УЗЕ) або систему постійного струму високої напруги, що видає
потужність в електричну мережу цієї енергосистеми та регулює частоту та напругу.
Відповідно до положень (пунктів 2.2 глави 2 розділу ІІІ та 6.2 глави 6 розділу ІІІ) КСП обов’язкова
участь у острівному режимі висувається лише до генеруючих одиниць та УЗЕ типу C і D, тобто із
встановленою потужністю вище 20 МВт. Разом з тим, відповідно до положень статті першої Закону України
«Про ринок електричної енергії» [2] до розподіленої генерації відносяться електростанції зі встановленою
потужністю 20 МВт та менше, що приєднуються до мережі системи розподілу.
При виникненні надзвичайної ситуації в ОЕС електростанції розподіленої генерації (одинична
встановлена потужність яких не перевищує 20 МВт), що знаходяться в електроенергетичному вузлі, не
забезпечать автономну роботу даного електроенергетичного вузла в ізольованому (острівному) режимі
роботи, оскільки у них стандартно не передбачений функціонал з автономної підтримки частоти та напруги.
Таким чином, постає актуальним питання пошуку методів автоматичного керування потоками електричної
енергії в електроенергетичному вузлі із розподіленою генерацією, що забезпечуватиме безперебійне
постачання електричної енергії споживачам.
Метою даної роботи є формування режимів функціонування електроенергетичного вузла, до складу
якого входять сонячна електростанція (СЕС), вітрова електростанція (ВЕС), резервна електростанція (РЕС),
УЗЕ, споживачі електричної енергії та наявний зв’язок з ОЕС, та розробка методу автоматичного керування
потоками електричної енергії розподіленої генерації для забезпечення безперебійного постачання
електричної енергії споживачам.
Результати роботи. Дослідження проводилось для умовного електроенергетичного вузла, що
наведений на рисунку, до складу якого входить СЕС, ВЕС, РЕС, УЗЕ, споживачі та наявний окремий зв’язок
з ОЕС. Окремі об’єкти електрично з’єднуються на збірних шинах підстанції (ПС).
На рисунку наведено інтелектуальні лічильники електроенергії (Л), що підключаються через
вимірювальні понижувальні трансформатори струму (ТС). Двонаправлені інтелектуальні лічильники
електроенергії забезпечують можливість, в режимі реального часу, вимірювати поточне значення
потужності із фіксацією напрямку потоку електричної енергії. Лічильники об’єднуються в автоматизовану
систему комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ).
Системні дослідження в енергетиці. 2024. 2А (78) 24
Рисунок. Електрична схема досліджуваного електроенергетичного вузла
На лініях до окремих елементів електроенергетичного вузла встановлюються вимикачі (В), які
отримують команди через автоматизовану систему управління потоками електроенергії (SCADA).
Запропонована електрична схема дозволяє здійснювати автоматичне керування потоками електричної
енергії шляхом надання відповідних команд на вимикачі, перемикання яких забезпечує зміну режимів
роботи досліджуваного електроенергетичного вузла.
В умовах необхідності забезпечення надійності електропостачання споживачам та досягнення
найбільшої економічної ефективності функціонування об’єктів розподіленої генерації в ринкових умовах
можна виділити такі основні режими роботи: «нормальний» при зв’язку з ОЕС та «ізольований» без зв’язку
з ОЕС. У «нормальному» режимі можна виокремити наступні підрежими:
а) достатній рівень генерації ВЕС та СЕС. У даному режимі роботи СЕС та ВЕС працюють на
максимально можливій потужності. УЗЕ працює в режимі надання допоміжних послуг з регулювання
частоти та активної потужності в енергосистемі. РЕС відімкнена або, у випадку отримання диспетчерської
команди на завантаження, запускається та здійснює відпуск електроенергії в ОЕС.
б) недостатній рівень генерації ВЕС та СЕС. У випадку недостатніх обсягів генерації на ВЕС та СЕС
для покриття потреб місцевих споживачів здійснюється відбір електроенергії з ОЕС, або, якщо це
економічно доцільно (після проведення розрахунків та порівняння собівартості виробництва електроенергії
з ціною купівлі електричної енергії на ринку), запускається РЕС.
У «нормальному» режимі забезпечення балансу між обсягами виробництва електричної енергії та
споживання із урахуванням втрат у лініях електропередачі та підтримка частоти та напруги на належному
рівні здійснюється через зв’язок з ОЕС.
У «ізольованому» режимі можна виокреми наступні підрежими:
а) достатній рівень генерації ВЕС та СЕС. У даному режимі роботи при наявності надлишкової
генерації на СЕС та ВЕС здійснюється заряджання УЗЕ, при цьому, якщо акумуляторні батареї вже
заповнені повністю, відбувається обмеження генеруючих потужностей (СЕС або ВЕС). РЕС вмикається
лише за необхідності, наприклад, коли потужності УЗЕ недостатньо для компенсації коливань потужності
на ВЕС та СЕС, що пов’язані із стохастичністю погодних умов.
б) недостатній рівень генерації ВЕС та СЕС. У даному режимі роботи електроенергія, якої не вистачає
для покриття потреб локальних споживачів, виробляється на РЕС. УЗЕ застосовується для компенсації
коливань потужності на ВЕС та СЕС, регулювання частоти та напруги в локальному електроенергетичному
Системні дослідження в енергетиці. 2024. 2А (78) 25
вузлі.
На СЕС та ВЕС встановлюються мережеві перетворювальні інвертори, здатні працювати лише за
наявності відповідного рівня напруги в електроенергетичному вузлі. РЕС та УЗЕ встановлюються із
можливістю забезпечення роботи в ізольованому режимі, тобто із характеристиками, що притаманні
електроустановкам типу C та D згідно з класифікацією КСП. При переході в ізольований режим
електроенергетичного вузла миттєву підтримку потужності (резерв підтримки частоти) здійснює УЗЕ. РЕС
як основна електростанція, що відповідає вимогам до вторинного регулювання частоти та активної
потужності в енергосистемі, забезпечує відновлення частоти із здатністю виходу на номінальну потужність
за час, що не перевищує 15 хвилин з моменту отримання відповідної команди.
Висновки. Побудова наведеного електроенергетичного вузла, до складу якого входить СЕС, ВЕС,
РЕС, УЗЕ, локальні споживачі та наявний зв’язок з ОЕС, із наявністю автоматизованої системи обліку
електричної енергії дозволяє здійснювати керування потоками електричної енергії шляхом видачі
відповідних команд на комутуюче обладнання для забезпечення безперебійного електропостачання
споживачам. Важливим є те, що у складі електростанцій розподіленої генерації має бути визначена основна
електростанція, що здатна працювати в ізольованому (острівному) режимі роботи.
Економічна ефективність функціонування об’єктів розподіленої генерації в ринкових умовах
досягається шляхом прийняття відповідних рішень щодо доцільності здійснювати відбір електричної енергії
з енергосистеми, які базуються на основі розрахунків та порівняння собівартості виробництва електричної
енергії на власних генеруючих установках із цінами купівлі електричної енергії на ринку. Крім того, для
отримання додаткового доходу, при наявності профіциту потужності в локальному електроенергетичному
вузлі, доцільно здійснювати продаж та, відповідно, відпуск виробленої електроенергії в енергосистему та
надавати допоміжні послуги на ринку.
Посилання
1. Про затвердження Кодексу системи передачі: Постанова НКРЕКП від 14.03.2018 № 309. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/v0309874-18#Text (дата звернення: 11.05.2024).
2. Про ринок електричної енергії: Закон України від 13.04.2017 № 2019-VIII. URL:
https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2019-19#Text (дата звернення: 11.05.2024).
AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF
DISTRIBUTED GENERATION
Ihor Buratynskyi, PhD (Engin.), https://orcid.org/0000-0003-2928-9621
General Energy Institute of NAS of Ukraine, 172, Antonovycha St., Kyiv, 03150, Ukraine;
State Institution “Center for evaluation of activity of research institutions and scientific support of
regional development of Ukraine of NAS of Ukraine”, 54, Volodymyrska St., Kyiv, 01030, Ukraine
e-mail: buratynskyi@ienergy.kiev.ua
Abstract. The uninterrupted supply of electricity to consumers and the economic efficiency of the operation of an electric
power node with a solar, wind, and reserve power plant, an energy storage system, consumers, and a connection to the
power system are achieved by making appropriate decisions about the feasibility of selecting electricity from the power
system, which are based on calculations and cost comparison production of electricity with prices of purchase of electricity
on the market.
Keywords: distributed generation, solar power plant, wind power plant, reserve power plant, energy storage system.
|
| id | systemreorg-article-845 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:22:48Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/b9/7aaebc69df0ed5185d7343682070a1b9.pdf |
| spelling | systemreorg-article-8452026-07-18T12:57:48Z AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION Автоматичне керування потоками електричної енергії розподіленої генерації Buratynskyi,, Ihor distributed generation, solar power plant, wind power plant, reserve power plant, energy storage system. distributed generation, solar power plant, wind power plant, reserve power plant, energy storage system. The uninterrupted supply of electricity to consumers and the economic efficiency of the operation of an electric power node with a solar, wind, and reserve power plant, an energy storage system, consumers, and a connection to the power system are achieved by making appropriate decisions about the feasibility of selecting electricity from the power system, which are based on calculations and cost comparison production of electricity with prices of purchase of electricity on the market. The uninterrupted supply of electricity to consumers and the economic efficiency of the operation of an electric power node with a solar, wind, and reserve power plant, an energy storage system, consumers, and a connection to the power system are achieved by making appropriate decisions about the feasibility of selecting electricity from the power system, which are based on calculations and cost comparison production of electricity with prices of purchase of electricity on the market. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2024-06-04 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/845 System Research in Energy; No. 2а (78) (2024): System Research in Energy; 23-25 Системні дослідження в енергетиці; № 2а (78) (2024): Системні дослідження в енергетиці; 23-25 2786-7102 2786-7633 10.15407/srenergy2024.02a uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/845/752 Copyright (c) 2024 Ihor Buratynskyi, https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | distributed generation solar power plant wind power plant reserve power plant energy storage system. Buratynskyi,, Ihor AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title | AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title_alt | Автоматичне керування потоками електричної енергії розподіленої генерації |
| title_full | AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title_fullStr | AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title_full_unstemmed | AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title_short | AUTOMATIC CONTROL OF ELECTRICAL ENERGY FLOWS OF DISTRIBUTED GENERATION |
| title_sort | automatic control of electrical energy flows of distributed generation |
| topic | distributed generation solar power plant wind power plant reserve power plant energy storage system. |
| topic_facet | distributed generation solar power plant wind power plant reserve power plant energy storage system. distributed generation solar power plant wind power plant reserve power plant energy storage system. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/845 |
| work_keys_str_mv | AT buratynskyiihor automaticcontrolofelectricalenergyflowsofdistributedgeneration AT buratynskyiihor avtomatičnekeruvannâpotokamielektričnoíenergíírozpodílenoígeneracíí |