Забезпечення допустимих рівнів напруги в низьковольтних мережах при проєктуванні сонячних електричних станцій приватних домогосподарств

Abstract

Одним зі способів стимулювання розвитку відновлюваної енергетики є пільгове тарифоутворення на електроенергію для суб’єктів господарської діяльності, споживачів електричної енергії, у тому числі енергетичних кооперативів та приватних домогосподарств, генеруючі установки яких виробляють електричну енергію з альтернативних джерел енергії. Така державна політика існує як в Україні («зелений тариф»), так і в інших країнах (Feed-in tariffs).Спрощений механізм приєднання генеруючих потужностей приватних домогосподарств та швидкий термін окупності сонячних електростанцій спричинили стрімке зростання кількості таких об’єктів. Особливість мережевих фотоелектричних установок приватних домогосподарств полягає в тому, що інвестиції пропорційні, а іноді навіть менші за вартість додаткової реконструкції, наприклад, для збільшення пропускної здатності електричної мережі, тому, як правило, їх підключення до мереж низької напруги здійснюються без будь-яких додаткових змін перетинів ліній електропередавання. Разом із цим, згідно із законом України «Про ринок електричної енергії», приєднання генеруючих установок споживачів, у тому числі приватних домогосподарств, не повинно призводити до погіршення нормативних параметрів якості електричної енергії. Іншою особливістю даних об’єктів є майже повна відсутність інформації про параметри режиму роботи електричної мережі. В умовах відсутності достовірної інформації постає необхідність у розробці наближених методів оцінки допустимої величини потужності сонячних електростанцій приватних домогосподарств в залежності від місця приєднання, параметрів існуючої низьковольтної розподільної мережі та режимів її роботи. У статті запропоновано використання моделі розподільної мережі у вигляді лінії з рівномірно розподіленим навантаженням із сонячними електростанціями у вигляді зосередженого навантаження у відповідній точці лінії. Проведено моделювання розподілу напруги вздовж лінії при зміні потужності сонячних електростанцій та місця її приєднання. Отримані аналітичні співвідношення для розрахунку граничних значень потужності сонячних електростанцій для забезпечення допустимості режимних параметрів за рівнем напруги при варіюванні місця приєднання сонячних електростанцій. Запропоновано спосіб підтримки допустимого мінімального рівня напруги на затискачах споживачів у короткочасно перевантажених ділянках мережі.One way to stimulate the development of renewable energy is preferential electricity tariffs for businesses, electricity consumers, including energy cooperatives and private households, whose generators produce electricity from alternative energy sources. Such a state policy exists both in Ukraine (the "green tariff") and in other countries (Feed-in tariffs). The simplified connection mechanism of generating power of private households and the fast payback period of solar power plants have led to a rapid increase in the number of such facilities. The peculiarity of network photovoltaic installations of private households is that the investment is proportional, and sometimes even less than the cost of additional reconstruction, for example, to increase the capacity of the electrical network, so, as a rule, their connection to low voltage networks is carried out without any ad ditional changes of intersections of power lines. At the same time, according to the Law of Ukraine on the Electricity Market, the connection of generating installations to consumers, including private households, should not lead to deterioration of regulatory parameters of electricity quality. Another feature of these objects is the almost complete lack of information about the parameters of the electrical network. In the absence of reliable information, it becomes necessary to develop approximate methods for estimating the allowable capacity of solar power plants of private households depending on the place of connection, the parameters of the modern low-quality distribution network and modes of its operation. The article proposes the use of the distribution network model in the form of a line with evenly distributed load from the solar power plants in the form of a concentrated load at the corresponding point of the line. The voltage distribution along the line is simulated when the power of the solar power plant and the place of its connection change. Analytical relations are obtained for the calculation of the solar power plants power limit values to ensure the admissibility of the mode parameters according to the voltage level when varying the solar power plant connection point. A method is proposed to maintain the allowable minimum voltage levels at the terminals of consumers in short-term congested sections of the network.