Дослідження доцільності застосування накопичувачів електричної енергії в електричних мережах України

Abstract

Проведено дослідження, яке дозволило обґрунтувати доцільне застосування накопичувачів електричної енергії в електричних мережах України. Актуальність цього дослідження обумовлено впровадженням в електричні мережі України відновлювальних джерел енергії, що сприяє необхідності в акумулюванні електричної енергії. Для знаходження шляхів реалізації цієї проблеми виконано аналіз маховикових, надпровідникових індуктивних накопичувачів електричної енергії, акумуляторів великої потужності та суперкондансаторів. Розглянуто їх особливості роботи, переваги та недоліки. З аналізу переваг, недоліків та особливостей роботи накопичувачів електричної енергії слідує, що доцільно визначити оптимальну сферу застосування для кожного з них та виявити їх відповідність існуючій в електричних мережах проблемі. Проведений аналіз дозволив це зробити і обґрунтувати оптимальну сферу застосування кожного виду накопичувача, а також виявити їх відповідність віршувальній в електричних мережах проблемі. Для підвищення енергоефективність мережі за рахунок оптимізації процесів виробництва і споживання електроенергії розроблені схеми підключення накопичувачів електричної енергії, а саме схема, яка враховує категорії надійності споживачів та схема, яка враховує наявність в мережах відновлювальних джерел енергії. Запропоновані схеми підключення накопичувачів електричної енергії дозволяють відмовитися від великих резервних генеруючих електростанцій при збереженні режимної надійності мережі. A study was conducted that allowed to substantiate the expedient use of electric energy storage devices in the electrical networks of Ukraine. The relevance of this study is due to the introduction of renewable energy sources into the electrical networks of Ukraine, which contributes to the need for the accumulation of electric energy. To find ways to solve this problem, an analysis of flywheel, superconducting inductive electric energy storage devices, high-capacity batteries, and supercapacitors was performed. Their operating features, advantages, and disadvantages were considered. From the analysis of the advantages, disadvantages, and features of the operation of electrical energy storage devices, it follows that it is advisable to determine the optimal scope of application for each of them and identify their correspondence to the problem existing in electrical networks. The analysis made it possible to do this and justify the optimal scope of application of each type of storage device, as well as to identify their compliance with the problem of power supply in electrical networks. To increase the energy efficiency of the network by optimizing the processes of electricity production and consumption, schemes for connecting electrical energy storage devices have been developed, namely a scheme that takes into account the reliability categories of consumers and a scheme that takes into account the presence of renewable energy sources in the networks. The proposed schemes for connecting electrical energy storage devices allow for the elimination of large backup generating power plants while maintaining the operational reliability of the network.