TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS
The aim of the study is to develop an approach to forming an appropriate scheme for connecting renewable energy sources (RES) to industrial power grids. An increase in the installed capacity of renewable energy sources at an enterprise can introduce significant uncertainty into its power system, wor...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/390 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103617396637696 |
|---|---|
| author | Kachan, Yu. Shram, О. |
| author_facet | Kachan, Yu. Shram, О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. Kachan",
"institution": "Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна. "
},
{
"author": "О. Shram",
"institution": "Zaporizhzhia Polytechnic National University, Zaporizhzhia, Ukraine."
}
] |
| author_sort | Kachan, Yu. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:18Z |
| description | The aim of the study is to develop an approach to forming an appropriate scheme for connecting renewable energy sources (RES) to industrial power grids. An increase in the installed capacity of renewable energy sources at an enterprise can introduce significant uncertainty into its power system, worsen its reliability and energy efficiency, as the cost of electricity generated by renewable energy sources exceeds the permissible cost compared to traditional energy supply. This is due to the insufficient concentration of wind flows or solar radiation in the possible locations of RES on the enterprise's territory. In addition, there are certain technical and organizational problems that make it difficult to locate RES on territory that does not belong to the enterprise.
The article describes the characteristics of modern solar panels and wind turbines manufactured in Ukraine and abroad, and also considers the option of connecting a solar power plant to the power grid of an industrial enterprise using a grid inverter. It is noted that the cost of the device for energy conversion and ensuring its quality with the traditional approach of connecting RES to the enterprise's power grids will amount to almost 35% of the total cost. In order to differentiate industrial electricity consumers by the rigidity of their quality requirements, it is advisable to create two separate local grids: AC and DC. It is proposed to connect wind turbines without power quality units to the AC grid, and solar power plants and DC wind turbines to the DC grid. The proposed approach makes it possible to connect consumers of enterprises that do not require high-quality electricity to the AC grid, and DC consumers and frequency-controlled AC motors to the second grid. The paper considers the theoretical possibility of connecting renewable energy sources to the power grid of one of the industrial enterprises of Zaporizhzhia using the proposed approach. It is shown that, compared to the capacity of all inverters that would have to be used in the traditional connection of selected RES to the enterprise's grid, the capacity of the grid-wide inverter will be no more than 18%. Bible 12, fig. 2, tab. 2. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2023.2(73).11-17 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:39:00Z |
| format | Article |
| fulltext |
11
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
УДК 621.311:620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.2(73)11-17
ЩОДО ДОЦІЛЬНОЇ СХЕМИ ПРИЄДНАННЯ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ
ДО ПРОМИСЛОВИХ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ
Отримано 02 трав. 2023; рекомендовано до публікації 22 чер. 2023
Доступно онлайн 30 чер. 2023
Ю. Г. Качан1, О. А. Шрам2
Автор для кореспонденції: Олександр Шрам,
e-mail: alexshrum@yahoo.com
Метою роботи є розробка підходу до формування доціль-
ної схеми приєднання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ)
до промислових електромереж. Зростання встановленої
потужності ВДЕ на підприємстві може вносити суттєву невизначеність у його енергосистему, погір-
шити її надійність та енергоефективність, оскільки собівартість електроенергії, згенерованої ВДЕ,
перевищує допустиму порівняно з традиційним енергозабезпеченням. Це пов'язано з недостатньою
концентрацією вітрових потоків чи сонячного випромінювання в можливих місцях розташування ВДЕ
на території підприємства. Крім того, існують певні технічні та організаційні проблеми, що усклад-
нюють розташування ВДЕ на території, яка не належить підприємству.
У статті наведено характеристики сучасних сонячних батарей та вітроустановок вітчизняних і за-
кордонних виробників, а також розглянуто варіант приєднання сонячної електростанції до електро-
мережі промислового підприємства з використанням мережевого інвертора. Зазначено, що вартість
пристрою для перетворення енергії й забезпечення її якості при традиційному підході приєднання ВДЕ
до електромереж підприємства становитиме майже 35 % загальної вартості. При диференціації спо-
живачів електроенергії промислових підприємств за жорсткістю вимог щодо її якості доцільним є
створення двох окремих локальних мереж: змінного та постійного струму. До першої мережі пропону-
ється приєднувати вітроустановки без блоків якості електроенергії, а до другої – сонячні електростан-
ції та вітроустановки постійного струму. Запропонований підхід дає змогу приєднати до мережі змін-
ного струму споживачів підприємств, які не потребують якісної електроенергії, а до мережі постійного
струму – споживачів постійного струму й двигуни змінного струму з частотним керуванням. У роботі
розглянута теоретична можливість підключення відновлюваних джерел енергії до електромережі од-
ного з промислових підприємств Запоріжжя із застосуванням пропонованого підходу. Показано, що по-
рівняно з потужністю всіх інверторів, які потрібно було б використати в разі традиційного підклю-
чення вибраних ВДЕ до електромережі підприємства, потужність загального мережевого інвертора
становитиме не більше 18 %. Бібл. 12, рис. 2, табл. 2.
Ключові слова: відновлювані джерела енергії, сонячна електростанція, вітроустановка, електрична ме-
режа, інвертор.
TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES
TO INDUSTRIAL POWER GRIDS
Received 02 May. 2022; accepted 22 Jun. 2023
Available online 30 Jun. 2023
Yu. Kachan1, O. Shram2
Author for correspondence: Mykola Kuznetsov,
e-mail: renewable@ukr.net
The aim of the study is to develop an approach to forming an
appropriate scheme for connecting renewable energy sources
(RES) to industrial power grids. An increase in the installed
capacity of renewable energy sources at an enterprise can introduce significant uncertainty into its power
1 д-р техн. наук., проф.
https://orcid.org/0000-0001-9984-3646
2 канд. техн. наук, доц.
https://orcid.org/0000-0003-4206-7716
1, 2 Національний університет «Запорізька
політехніка», м. Запоріжжя, Україна.
1 Dr. Sc. (Tech.), Prof.
https://orcid.org/0000-0001-9984-3646
2 Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof.
https://orcid.org/0000-0003-4206-7716
1, 2 Zaporizhzhia Polytechnic National University,
Zaporizhzhia, Ukraine.
mailto:renewable@ukr.net
12
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
system, worsen its reliability and energy efficiency, as the cost of electricity generated by renewable energy
sources exceeds the permissible cost compared to traditional energy supply. This is due to the insufficient
concentration of wind flows or solar radiation in the possible locations of RES on the enterprise's territory. In
addition, there are certain technical and organizational problems that make it difficult to locate RES on territory
that does not belong to the enterprise.
The article describes the characteristics of modern solar panels and wind turbines manufactured in Ukraine and
abroad, and also considers the option of connecting a solar power plant to the power grid of an industrial
enterprise using a grid inverter. It is noted that the cost of the device for energy conversion and ensuring its
quality with the traditional approach of connecting RES to the enterprise's power grids will amount to almost
35% of the total cost. In order to differentiate industrial electricity consumers by the rigidity of their quality
requirements, it is advisable to create two separate local grids: AC and DC. It is proposed to connect wind
turbines without power quality units to the AC grid, and solar power plants and DC wind turbines to the DC grid.
The proposed approach makes it possible to connect consumers of enterprises that do not require high-quality
electricity to the AC grid, and DC consumers and frequency-controlled AC motors to the second grid. The paper
considers the theoretical possibility of connecting renewable energy sources to the power grid of one of the
industrial enterprises of Zaporizhzhia using the proposed approach. It is shown that, compared to the capacity
of all inverters that would have to be used in the traditional connection of selected RES to the enterprise's grid,
the capacity of the grid-wide inverter will be no more than 18%. Bible 12, fig. 2, tab. 2.
Keywords: renewable energy sources, solar power plant, wind turbine, power grid, inverter.
Перелік використаних позначень та скорочень
ВДЕ – відновлювані джерела енергії
СЕС – сонячна електростанція
Вступ і постановка завдання. Відомо, що обсяги елек-
троенергії, згенерованої відновлюваними джерелами
енергії (ВДЕ), у світі загалом постійно зростають. Зараз
енергія сонця й вітру стає одною з головних альтернатив
створення чистої та безпечної енергетики. Тож окрім ви-
користання зазначених джерел для індивідуального
енергозабезпечення чи будівництва електростанцій за-
гального призначення їх почали використовувати у своїх
власних мережах навіть деякі досить потужні промис-
лові підприємства [1].
Звісно, що з технічного погляду до електромережі підп-
риємства можна підключити достатню кількість зазна-
чених потужностей. Однак це може внести суттєву неви-
значеність у його енергосистему, погіршити її надійність
та енергоефективність. Останнє обумовлено тим, що ва-
ртість інтеграції відновлюваних джерел в енергосистему
підприємства зазвичай перевищує допустиму порів-
няно з традиційним енергозабезпеченням.
Загалом питанню поліпшення енергоефективності, як і
електромагнітної сумісності чи якості електроенергії у
внутрішньозаводських мережах, приділено достатньо
уваги в багатьох наукових працях, таких, наприклад, як
[2–4]. Та, на жаль, особливості використання ВДЕ задля
цього в них не розглянуті. Одна з перших робіт у зазна-
ченому напрямі з’явилася лише зараз [5]. У ній ідеться
про вибір типів і кількості вітроелектроустановок, які
можуть бути встановлені на виділених для цього земель-
них ділянках відчуження підприємств у такий спосіб,
щоб забезпечити мінімальні коливання згенерованої
ними потужності.
У цій статті розглянуті навіть питання щодо мінливості
вітру в просторі і за часом, вплив якої суттєво зменшу-
ється, як зазначено в [6], при виділенні значної площі
для розміщення вітроустановок. Розосередження
останніх по ній зменшує, як відомо, ще й кількість годин
нульової потужності отриманих у такий спосіб додатко-
вих джерел енергії [7]. Але ж доцільні схеми приєд-
нання цих джерел до електромереж підприємств у ній
також не розглядаються.
Загальновідомо, що промислові підприємства фактично
не можуть розташовувати генерувальні об’єкти на ос-
нові ВДЕ у місцях достатньої концентрації вітрових пото-
ків чи сонячного випромінювання, якщо вони розміщені
не на їхній території. Це обумовлено організаційними й
технічними проблемами, як-от:
─ ускладнена процедура отримання дозволів та пого-
джень на будівництво таких об’єктів поза межами
самого підприємства чи розміщення електричних
мереж і комунікацій, необхідних для цього, над зем-
лями державної й приватної власності;
─ значні обсяги втрат електроенергії й потужності у за-
значених електромережах через їх доволі велику
протяжність.
Тож за таких умов розміщення вітрових чи сонячних
електроустановок на території самого підприємства є
13
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
єдино можливим і її доцільність має бути обумовлена
виключно собівартістю отримуваної електроенергії. А
вона, звісно, залежить ще й від того, що застосовувати у
цьому разі заохочувальний, так званий зелений, тариф
буде теж проблематично. Звідси стає зрозумілим, що
використання відновлюваних джерел енергії промисло-
вими підприємствами у власних електромережах по-
требує нових нетрадиційних рішень щодо мінімізації вар-
тості проєктів, які необхідно реалізувати задля цього.
Матеріал і результати досліджень. Зараз сонячні та віт-
рові установки зазвичай приєднуються безпосередньо
до електромереж підприємств після попереднього за-
безпечення якості згенерованої ними електроенергії.
Тож вони складаються фактично з трьох частин: генеру-
вальної, тієї, що забезпечує мережу змінним струмом від-
повідної якості та конструкцій для монтажу системи в ці-
лому. На ринку послуг щодо кожної з них працює вже
велика кількість як вітчизняних, так і закордонних фірм,
які мають достатній досвід у їх виготовленні, постачанні
та налагодженні в умовах конкретного замовника. Інфор-
мація щодо технічних характеристик і вартості пропо-
нованих виробів подається на відповідних сайтах.
Якщо створити сонячну електростанцію (СЕС) потужні-
стю, наприклад, 10 кВт на базі будь-якого модуля з
табл. 1, використовуючи при цьому мережевий інвертор
Omron KP 100L-OD-EU, виготовлений в Японії чи Голлан-
дії, то її принципова схема матиме вигляд, представле-
ний на рис. 1. Очевидно, що користувач може підклю-
чати таку електростанцію до різних ТП підприємства, по-
передньо узгодивши, відповідно, потоки енергії, оскі-
льки вона має три MPPT трекери, які працюють незале-
жно один від одного. Останні зберігають потужність у
шині постійного струму за допомогою підсилювача
DC/DC.
Таблиця 1. Характеристика сучасних сонячних батарей вітчизняних та закордонних виробників
Table 1. Characteristics of modern solar panels of Ukrainian and foreign manufacturers
Сонячна панель Діапазон по-
тужності, Вт
Тип основності
фотомодуля
Сертифікація
в ЕС
Орієнтовна
вартість,
дол. США
Виробник
1 2 3 4 5 6
SK6610MHV 305–310 монокристал. IEC 61215 / IEC
61730
ISO 9001:2015
103 AKCOME
RSM 150-8-480М 480–505 монокристал. + 160 Risen
Vertex Bificial
TSM-DEG18MC.20(II)
485–505 монокристал. + 210 Trina Solar
Honey M DE08M(II) 360–380 монокристал. + 158 Trina Solar
KD-250P-60 200–250 полікристал. + 160 KDM Solar
JAM72D20 440-465/MB 440–465 монокристал. + 224 JA Solar
JAP60S09 270-290/SC 270–290 полікристал. + 103 JA Solar
JAM72D10 400-420/MB 400–420 монокристал. + 150 JA Solar
JAM60S10 320-340/MR 320–340 монокристал. + 155 JA Solar
HCP72X9-355W 355–375 полікристал. + 138 DAH Solar
DHP72 320–330 полікристал. + 180 DAH Solar
PS 270-290 270–290 полікристал. + 120 ТОВ «Пролог Се-
микор», Україна
AS-6P30 250–285 полікристал. + 96 AmeriSolar
SRP-330-6PA 325–340 полікристал. + 137 SERAPHIM Solar
KV200-250P 200–250 полікристал. + 290 ПП «Еко-СТ»,
Україна
14
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Рис. 1. Принципова схема сонячної електростанції потужністю 10 кВт на основі інвертора KP100L-OD-EU.
Fig. 1. Schematic diagram of a 10 kW solar power plant based on the KP100L-OD-EU inverter
СЕС за наведеною щойно схемою може забезпечити ви-
робництво достатньо великих обсягів потужності при
необхідній для її приєднання до електромереж підпри-
ємства протяжності лінії електропередачі. Якщо викори-
стати, наприклад, полікристалічні модулі KD-250P-60
KDM Solar, то для реалізації СЕС знадобиться їх 40 штук.
Площа для розміщення такої кількості модулів, згідно з
[11], при їх нахилі до горизонту в 45О та висоті Сонця
щодо останнього 15О повинна бути більшою на 35 %, ніж
загальна площа самих панелей. При цьому необхідна від-
стань між рядами останніх становитиме 1,4 м, тож для
реалізації згаданої електростанції необхідно мати
площу, наприклад даху цеху, не менше 150 м2. Загальна
ж вартість геліоперетворювачів у цьому разі станови-
тиме близько 6000–6500 дол. США при ціні інвертора
2000–2500 дол. Отже, пристрій для перетворення енер-
гії й забезпечення її якості у зазначених обсягах станови-
тиме майже 35 % загальної вартості.
Що ж до комплектації різних типів вітроустановок, то
вона залежить від того, яку вихідну напругу мають їх віт-
ротурбіни: постійну чи змінну. Основними компонентами
в них є вітрогенератор, лопаті й щогли, до яких додаються
випрямляч, контролер, автоматичний перемикач дже-
рела живлення (АВР), анемоскоп з датчиком напрямку ві-
тру, акумуляторні батареї й, нарешті, той же інвертор.
Випрямляч використовується, звісно, у вітроустановках
з генератором змінного струму. Контролер відповідає
за положення лопатей і заряд акумуляторів, АВР пере-
микає споживача на інше джерело живлення за відсут-
ності основного, акумулятори накопичують електроене-
ргію й вирівнюють (стабілізують) вихідну напругу. Що ж
до інвертора, то він перетворює струм, який виробляє
вітротурбіна, в змінний необхідної споживачу якості.
Найпростіший з останніх перетворює струм в однофаз-
ний, чи навіть трифазний, напругою 220/380 В з умовно
модифікованою (тільки наближеною) синусоїдою, тобто
такий, який має достатньо велику кількість гармонічних
складових. Зазвичай же використовується складніший і
дорожчий з чистою синусоїдою. Що ж до зазначених
вище мережевих інверторів, то вони відрізняються від
попередніх тим, що дозволяють ВДЕ працювати без аку-
муляторів у поєднанні з іншою мережею, віддаючи їй чи
споживаючи з неї електроенергію. Вартість цих пристроїв
у два-три рази більша, ніж немережевих.
Порівнюючи з прайсами виробників (табл. 2), аналогічно
попередньому випадку з СЕС, вартості вітрогенераторів
й інверторів з випрямлячами, можна зробити висновок,
що останні складають близько 25–30 % їх загальної вар-
тості. Зазначене свідчить про те, що собівартість елек-
троенергії, згенерованої такими ВДЕ, у разі їх викорис-
тання на підприємствах може коливатися в значних ме-
жах. І це залежить як від комплектації, так і від схеми їх
приєднання до електромережі останніх.
З огляду на вищевикладене і на запропонований в роботі
[8] підхід до диференціації споживачів електричної енер-
гії промислових підприємств за жорсткістю вимог щодо її
якості, логічним є створення двох окремих локальних ме-
реж. Джерелом першої з них були б вітроустановки з од-
ними лише генераторами без блоків забезпечення якості
електроенергії взагалі, а джерелом другої – СЕС та вітро-
установки постійного струму. Тобто остання фактично по-
винна бути мережею постійного струму.
До першої з цих мереж можна було б приєднати необ-
хідну кількість споживачів електричної енергії, які не по-
требують якісної електроенергії, таких, наприклад, як
печі опору, дугові сталеплавильні печі, установки електро-
нагріву тощо. До другої – споживачів електроенергії
постійного струму, таких як зварювальні установки, дви-
гуни постійного, чи навіть змінного з частотним керуван-
ням, струму тощо. Доцільність такого підключення
15
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
останніх розглянута, до речі, в роботі [9]. Блок-схема
{структурна схема} запропонованого приєднання відно-
влюваних джерел енергії через зазначені локальні ме-
режі до електромереж промислових підприємств наве-
дена на рис. 2.
За запропонованою схемою замість достатньо великої
кількості засобів забезпечення якості електроенергії,
якими були б укомплектовані всі наявні ВДЕ, використо-
вуються лише два інвертори: модифікованої синусоїди і
мережевий інвертор. Очевидно, що вони матимуть при
цьому незначну потужність, оскільки основні обсяги
енергії, згенерованої такими відновлюваними джере-
лами, будуть використані до приєднання цієї комбіно-
ваної локальної мережі до загальної мережі підприємс-
тва. Тож щодо економічної доцільності такого підклю-
чення немає сумнівів. Одночасно суттєво зменшиться
варіативність взаємодії ВДЕ з загальною електромере-
жею й покращиться їх електромагнітна сумісність.
Слід зазначити, що залежно від обсягів навантаження
запропонованої локальної комбінованої мережі на
підприємстві, можливостей використання на його те-
риторії ВДЕ й ступеня їх розосередження, вона може
бути або загальнозаводською, або власною для кож-
ного цеху.
Для прикладу розглянута можливість такого приєд-
нання ВДЕ до електромережі одного з промислових під-
приємств м. Запоріжжя, яке через зрозумілі корпорати-
вні застереження не називається.
Площа дахів трьох його цехів, де потенційно можуть
бути встановлені СЕС, – близько 6560 м2. Потужність ре-
алізованої на них СЕС, наприклад з використанням па-
нелей Vertex Bificial TSM-DEG18MC.20(II) (табл. 1), дорі-
внюватиме 712,5 кВт. На загальній ділянці відчуження
підприємства може бути встановлено 60 вітроустановок
незначної потужності, наприклад WRE.060/6 (табл. 2),
близько 5 кВт кожна. Ця вітроелектростанція здатна зге-
нерувати майже 300 кВт потужності.
Враховуючи те, що генерація електроенергії відновлюва-
ними джерелами енергії має стохастичний характер та сут-
тєво залежить від погодних умов, коефіцієнт використання
цих ВДЕ у зазначеному регіоні становить близько 0,5 [12].
Отже, можна вважати, що у підприємства є можливість
мати власну додаткову генерацію понад 500 кВт.
До того ж, якщо при цьому вибрати вітроустановки відпо-
відно до методики, наведеної у роботі [5], й використати
накопичувач електроенергії достатньої у зазначеному ви-
падку ємності, можна буде суттєво зменшити випадкові
коливання обсягу цієї генерації в часі.
Таблиця 2. Характеристика сучасних вітроустановок вітчизняних та закордонних виробників
Table 2. Characteristics of modern wind turbines of Ukrainian and foreign manufacturers
Вітрогенератор Діапазон поту-
жності, кВт Тип ВЕУ Сертифікація
в ЕС
Орієнтовна ва-
ртість, дол.
США
Виробник
1 2 3 4 5 6
СВ 3.1/200 1–3 горизонт. IEC 61215 / IEC
61730
ISO 9001:2015
2216 Світ вітру, Укра-
їна
СВ-4.4/400 2–6 горизонт. + 4235 Світ вітру,
Україна
EuroWind 2 2–3 горизонт. + 2700 EuroWind
EuroWind 5 5–6.4 горизонт. + 7900 EuroWind
EuroWind VS-01 1,0–1, вертик. + 4650 EuroWind
EuroWind VS-03 3,0–3,6 вертик. + 10 650 EuroWind
Вітрогенератор Діапазон поту-
жності, кВт Тип ВЕУ Сертифікація
в ЕС
Орієнтовна ва-
ртість, дол.
США
Виробник
Landmark 1500 1,5–1,7 горизонт. + 9840 Landmark,
Німеччина
Landmark 3000 3,0–3,4 горизонт. + 13 600 Landmark,
Німеччина
WRE.060/6 2–6 вертик. + 16 700 Ropatec S.P.A
16
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
Рис. 2. Блок-схема підключення відновлюваних джерел енергії до електромережі промислового підприємства
Fig. 2. Block diagram of connecting renewable energy sources to the power grid of an industrial enterprise
До зазначеної локальної мережі на цьому підприємстві
можуть бути приєднані електроспоживачі змінного
струму, робота яких не суттєво залежить, або й зовсім
не залежить, від показників якості електроенергії, як-от
зварювальні, підйомно-транспортні установки й ті, що
використовуються для електронагріву. Їх загальна поту-
жність становить близько 200 кВт. Навантаженням ме-
режі постійного струму в цьому разі можуть бути спожи-
вачі потужністю 210 кВт. Таким чином, потужність зага-
льного мережевого інвертора, через який така локальна
мережа підприємства буде приєднана до основної, ста-
новитиме всього лише 90 кВт.
У порівнянні з потужністю всіх інверторів, які потрібно
було б використати при традиційному підключенні за-
значених ВДЕ до електромережі підприємства, це ста-
новитиме не більше 18 %, а отже, суттєво зменшиться
вартість реалізації проєкту. Можна лише уявити, як при
цьому покращиться електромагнітна сумісність мереж,
якість електроенергії в основній з них і, звісно, змен-
шаться небажані перетоки останньої.
Висновки
1. Сьогодні підключення ВДЕ до електромереж промис-
лових підприємств є проблематичним, оскільки призво-
дить до суттєвої невизначеності останніх, погіршення яко-
сті електроенергії в них й енергоефективності в цілому.
2. Собівартість електроенергії, отриманої від ВДЕ, розташо-
ваних на території промислових підприємств, перевищує
допустиму, порівняно з традиційним енергозабезпечен-
ням, через низький коефіцієнт їх використання в зонах зе-
мельного відчуження останніх, де недостатня концентра-
ція вітрових потоків чи сонячного випромінювання, а роз-
ташовувати згадані джерела в більш прийнятних місцях
поза територією підприємств занадто проблематично.
3. Підключення конкретних ВДЕ до різних підстанцій
підприємства й забезпечення при цьому необхідної яко-
сті згенерованої ними електроенергії призводить до
значних додаткових грошових витрат, а отже, і зрос-
тання собівартості останньої.
4. Використання ВДЕ промисловими підприємствами у
власних електромережах потребує додаткових нетра-
диційних рішень задля мінімізації вартості проєктів, які
необхідно реалізувати задля цього.
5. Пропонується створювати дві окремі взаємопов'язані
локальні мережі (мережу змінного струму з неякісною
електроенергією та мережу постійного струму), до яких
приєднуються відповідні ВДЕ без блоків забезпечення
якості електроенергії взагалі. Такий підхід дає змогу до
першої з них підключати споживачів підприємств, які не
потребують якісної електроенергії, а до другої – спожи-
вачів постійного струму й двигуни змінного струму з ча-
стотним керуванням.
6. Запропонована схема приєднання ВДЕ до мереж під-
приємств через зазначені взаємопов'язані локальні ме-
режі дає можливість не забезпечувати якість більшої ча-
стини згенерованої ними електроенергії й використову-
вати лише два інвертори значно меншої потужності, сут-
тєво зменшивши собівартість проєктів, що реалізуються.
ПОСИЛАННЯ
1. Md Kashif Gohar Deshmukh, Mohd Sameeroddin, Daud
Abdul, Mohammed Abdul Sattar, Renewable energy in
the 21st century: A review. Materials Today:
Proceedings. 2021, ISSN 2214-853, DOI:
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.501 .
2. Электромагнитная совместимость потребителей:
монография / И. В. Жежеленко, А. К. Шидловский,
Г. Г. Пивняк, Ю. Л. Саенко; Государственное высшее
учебное заведение "Национальный горный универ-
ситет". М.: Машиностроение. 2012. 351 с.
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.501
17
Відновлювана енергетика. №2/2023 | Комплексні проблеми енергетичних систем на основі НВДЕ
3. Lumbreras, D., Gálvez, E., Collado, A., Zaragoza, J.
Trends in Power Quality, Harmonic Mitigation and
Standards for Light and Heavy Industries: A Review.
Energies 2020. 13. 5792.
https://doi.org/10.3390/en13215792.
4. Забезпечення електромагнітної сумісності в локаль-
них електричних мережах / А. К. Шидловський [та
ін.]. Вісник Національного технічного університету
"ХПІ". Сер. Нові рішення в сучасних технологіях.
Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser.
New solutions in modern technology : зб. наук. пр. Ха-
рків : НТУ "ХПІ". 2018. № 26 (1302). Т. 1. С. 174–183.
5. Yu. G. Kachan, V. V. Kuznetsov, O. A. Shram.
Minimization of power fluctuations of wind power
plants when constructed in exclusion zones of
enterprises. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho
Hirnychoho Universytetu. 2023. (1): 115–121. DOI:
https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/115 .
6. Thomas Ackermann. Wind Power in Power Systems:
John Wiley & Sons. Apr 23, 2012. Technology &
Engineering. 1120 p.
7. European Wind Energy Association. Large scale
integration of wind energy in the European power
supply: analysis, issues and recommendations. Brussel.
2015. 234 p.
8. Качан Ю. Г., Шрам О. А. Щодо доцільних обсягів якісної
енергії в електромережах підприємств. Збірник науко-
вих праць Дніпровського державного технічного уніве-
рситету (технічні науки). 2022. № 1. С. 121–131. DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-2884.40.202 2.15 .
9. Качан Ю. Г., Шрам О. А., Свергун А. В. Можливості
зменшення впливу ЧРП на якість електроенергії в ме-
режах підприємств та вартості його використання.
Електротехніка та електроенергетика. 2022. № 3.
10. Mohammad Seyedi. Evaluation of the DFIG wind
turbine built-in model in PSS/E. Chalmers University of
Technology. Goteborg, Sweden. 2009. 44 p.
11. Качан Ю. Г., Кузнецов В. В. Щодо практичного засто-
сування відновлюваних джерел енергії в системах
живлення нетягових споживачів. Гірнича електроме-
ханіка та автоматика. 2019. № 102. С. 21–25.
12. Звіт з оцінки відповідності (достатності) генеруючих по-
тужностей 2019 [Електронний ресурс]. Режим доступу:
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/202
0-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-
potugnostey-2019-200313120710.pdf.
REFERENCES
1. Md Kashif Gohar Deshmukh, Mohd Sameeroddin, Daud
Abdul, Mohammed Abdul Sattar, Renewable energy in
the 21st century: A review. Materials Today:
Proceedings. 2021, ISSN 2214-853, DOI:
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.501.
2. Elektromahnytnaia sovmestymost' potrebytelej: mono-
hrafyia [Consumer electromagnetic compatibility : a
monograph] / Y.V. Zhezhelenko, A. K. Shydlovskyj, H. H. Py-
vniak, Yu. L. Saenko; Hosudarstvennoe vysshee ucheb-noe
zavedenye "Natsyonal'nyj hornyj unyversytet". M.:
Mashynostroenye. 2012. 351 p. [in Russian].
3. Lumbreras, D., Gálvez, E., Collado, A., Zaragoza, J.
Trends in Power Quality, Harmonic Mitigation and
Standards for Light and Heavy Industries: A Review.
Energies 2020. 13. 5792.
https://doi.org/10.3390/en13215792 .
4. Zabezpechennia elektromahnitnoi sumisnosti v lokal'-
nykh elektrychnykh merezhakh [Ensuring
electromagnetic compatibility in local power grids] /
A. K. Shydlovs'kyj [ta in.]. Visnyk Natsional'noho
tekhnichnoho universytetu "KhPI". Ser. Novi rishennia v
suchasnykh tekhnolohiiakh. Bulletin of the National
Technical University "KhPI". Ser. New solutions in
modern technology : zb. nauk. pr. Kharkiv : NTU "KhPI".
2018. № 26 (1302). T. 1. P. 174–183. [in Ukrainian].
5. Yu. G. Kachan, V. V. Kuznetsov, O. A. Shram.
Minimization of power fluctuations of wind power
plants when constructed in exclusion zones of
enterprises. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho
Hirnychoho Universytetu. 2023. (1): 115–121.
DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/115 .
6. Thomas Ackermann. Wind Power in Power Systems:
John Wiley & Sons, Apr 23, 2012. Technology &
Engineering. 1120 p.
7. European Wind Energy Association. Large scale
integration of wind energy in the European power
supply: analysis, issues and recommendations. Brussel.
2015. 234 p.
8. Kachan Yu. H., Shram O. A. Schodo dotsil'nykh obsiahiv
iakisnoi enerhii v elektromerezhakh pidpryiemstv [To the
issue of reasonable amount of quality energy in the
enterprises’ power grids]. Zbirnyk naukovykh prats'
Dniprovs'koho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu
(tekhnichni nauky). 2022. № 1. P. 121–131. DOI: https://
doi.org/10.31319/2519-2884.40.2022.15. [in Ukrainian].
9. Kachan Yu. H., Shram O. A., Sverhun A. V. Mozhlyvosti
zmenshennia vplyvu ChRP na iakist' elektroenerhii v
merezhakh pidpryiemstv ta vartosti joho vykorystannia
[Possibilities to reduce the impact of VFD on the quality
of electric power in the networks of enterprises and the
cost of its use]. Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka.
2022. № 3. [in Ukrainian].
10. Mohammad Seyedi. Evaluation of the DFIG wind
turbine built-in model in PSS/E. Chalmers University of
Technology. Goteborg, Sweden. 2009. 44 p.
11. Kachan Yu. H., Kuznetsov V. V. Schodo praktychnoho
zastosuvannia vidnovliuvanykh dzherel enerhii v
systemakh zhyvlennia netiahovykh spozhyvachiv. [On
the practical application of renewable energy sources in
non-traction consumer power systems]. Hirnycha
elektromekhanika ta avtomatyka. 2019. № 102. P. 21–
25. [in Ukrainian].
12. Zvit z otsinky vidpovidnosti (dostatnosti) heneruiuchykh
potuzhnostej 2019 [Elektronnyj resurs] [Report on the
assessment of compliance (sufficiency) of generating
capacities 2019]. URL:
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/
2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-
potugnostey-2019-200313120710.pdf. [in Ukrainian].
https://doi.org/10.3390/en13215792
https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/115
https://doi.org/10.31319/2519-2884.40.202%202.15
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
https://doi.org/10.3390/en13215792
https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-1/115
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
http://www.ukrenergoexport.com/sites/default/files/2020-03/zvitotcinkividpovidnosti-generuyuchyh-potugnostey-2019-200313120710.pdf
|
| id | veorgua-article-390 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:11:03Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/1d/81b6c16824081842571533e26cd1c81d.pdf |
| spelling | veorgua-article-3902026-07-18T06:32:18Z TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS ЩОДО ДОЦІЛЬНОЇ СХЕМИ ПРИЄДНАННЯ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ДО ПРОМИСЛОВИХ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ Kachan, Yu. Shram, О. відновлювані джерела енергії, сонячна електростанція, вітроустановка, електрична мережа, інвертор. відновлювані джерела енергії, сонячна електростанція, вітроустановка, електрична мережа, інвертор. The aim of the study is to develop an approach to forming an appropriate scheme for connecting renewable energy sources (RES) to industrial power grids. An increase in the installed capacity of renewable energy sources at an enterprise can introduce significant uncertainty into its power system, worsen its reliability and energy efficiency, as the cost of electricity generated by renewable energy sources exceeds the permissible cost compared to traditional energy supply. This is due to the insufficient concentration of wind flows or solar radiation in the possible locations of RES on the enterprise's territory. In addition, there are certain technical and organizational problems that make it difficult to locate RES on territory that does not belong to the enterprise. The article describes the characteristics of modern solar panels and wind turbines manufactured in Ukraine and abroad, and also considers the option of connecting a solar power plant to the power grid of an industrial enterprise using a grid inverter. It is noted that the cost of the device for energy conversion and ensuring its quality with the traditional approach of connecting RES to the enterprise's power grids will amount to almost 35% of the total cost. In order to differentiate industrial electricity consumers by the rigidity of their quality requirements, it is advisable to create two separate local grids: AC and DC. It is proposed to connect wind turbines without power quality units to the AC grid, and solar power plants and DC wind turbines to the DC grid. The proposed approach makes it possible to connect consumers of enterprises that do not require high-quality electricity to the AC grid, and DC consumers and frequency-controlled AC motors to the second grid. The paper considers the theoretical possibility of connecting renewable energy sources to the power grid of one of the industrial enterprises of Zaporizhzhia using the proposed approach. It is shown that, compared to the capacity of all inverters that would have to be used in the traditional connection of selected RES to the enterprise's grid, the capacity of the grid-wide inverter will be no more than 18%. Bible 12, fig. 2, tab. 2. Метою роботи є розробка підходу до формування доцільної схеми приєднання відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) до промислових електромереж. Зростання встановленої потужності ВДЕ на підприємстві може вносити суттєву невизначеність у його енергосистему, погіршити її надійність та енергоефективність, оскільки собівартість електроенергії, згенерованої ВДЕ, перевищує допустиму порівняно з традиційним енергозабезпеченням. Це пов'язано з недостатньою концентрацією вітрових потоків чи сонячного випромінювання в можливих місцях розташування ВДЕ на території підприємства. Крім того, існують певні технічні та організаційні проблеми, що ускладнюють розташування ВДЕ на території, яка не належить підприємству. У статті наведено характеристики сучасних сонячних батарей та вітроустановок вітчизняних і закордонних виробників, а також розглянуто варіант приєднання сонячної електростанції до електромережі промислового підприємства з використанням мережевого інвертора. Зазначено, що вартість пристрою для перетворення енергії й забезпечення її якості при традиційному підході приєднання ВДЕ до електромереж підприємства становитиме майже 35 % загальної вартості. При диференціації споживачів електроенергії промислових підприємств за жорсткістю вимог щодо її якості доцільним є створення двох окремих локальних мереж: змінного та постійного струму. До першої мережі пропонується приєднувати вітроустановки без блоків якості електроенергії, а до другої – сонячні електростанції та вітроустановки постійного струму. Запропонований підхід дає змогу приєднати до мережі змінного струму споживачів підприємств, які не потребують якісної електроенергії, а до мережі постійного струму – споживачів постійного струму й двигуни змінного струму з частотним керуванням. У роботі розглянута теоретична можливість підключення відновлюваних джерел енергії до електромережі одного з промислових підприємств Запоріжжя із застосуванням пропонованого підходу. Показано, що порівняно з потужністю всіх інверторів, які потрібно було б використати в разі традиційного підключення вибраних ВДЕ до електромережі підприємства, потужність загального мережевого інвертора становитиме не більше 18 %. Бібл. 12, рис. 2, табл. 2.   Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2023-07-17 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/390 10.36296/1819-8058.2023.2(73).11-17 Vidnovluvana energetika ; No. 2(73) (2023): Scientific and applied Journal renewable energy ; 11-17 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 2(73) (2023): Scientific and applied Journal renewable energy ; 11-17 Відновлювана енергетика; № 2(73) (2023): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 11-17 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2023.2(73) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/390/305 Copyright (c) 2023 Yu. Kachan, О. Shram https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | відновлювані джерела енергії сонячна електростанція вітроустановка електрична мережа інвертор. Kachan, Yu. Shram, О. TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title | TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title_alt | ЩОДО ДОЦІЛЬНОЇ СХЕМИ ПРИЄДНАННЯ ВІДНОВЛЮВАНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ДО ПРОМИСЛОВИХ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖ |
| title_full | TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title_fullStr | TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title_full_unstemmed | TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title_short | TO THE ISSUE OF THE APPROPRIATE SCHEME FOR CONNECTING RENEWABLE ENERGY SOURCES TO INDUSTRIAL POWER GRIDS |
| title_sort | to the issue of the appropriate scheme for connecting renewable energy sources to industrial power grids |
| topic | відновлювані джерела енергії сонячна електростанція вітроустановка електрична мережа інвертор. |
| topic_facet | відновлювані джерела енергії сонячна електростанція вітроустановка електрична мережа інвертор. відновлювані джерела енергії сонячна електростанція вітроустановка електрична мережа інвертор. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/390 |
| work_keys_str_mv | AT kachanyu totheissueoftheappropriateschemeforconnectingrenewableenergysourcestoindustrialpowergrids AT shramo totheissueoftheappropriateschemeforconnectingrenewableenergysourcestoindustrialpowergrids AT kachanyu ŝododocílʹnoíshemipriêdnannâvídnovlûvanihdžerelenergíídopromislovihelektromerež AT shramo ŝododocílʹnoíshemipriêdnannâvídnovlûvanihdžerelenergíídopromislovihelektromerež |