1

Секция. Малая распределенная энергетика

Марченко Андрей Иванович

Факультет энергетики,

Новосибирский государственный технический университет

XII НОВОСИБИРСКИЙ ИННОВАЦИОННО-

ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ФОРУМ

«Инновационная Энергетика»

Системные услуги розничного рынка с распределенной малой генерацией

Новосибирск, 2016

Актуальность

В ЭЭС с распределенной малой генерацией (МГ) актуальным является получение

системной эффективности от совместной работы установок МГ в составераспределительной электрической сети.

Надежность, качество электроэнергии и энергоэффективность работы МГ в сетиможно обеспечить и повысить за счет взаимного оказания электроэнергетическихуслуг различными субъектами розничного рынка.

Учѐт услуг должна обеспечивать автоматизированная интеллектуальная система(Smart Metering), имеющая возможность их учѐта в режиме реального времени.

Разработка технических устройств коммерческого учета услуг в электрическихсетях с источниками малой распределенной генерацией является актуальнойтехнической задачей.

Таким образом повысить энергоффективность системы электроснабжения с РМГможно при активном еѐ участии на розничном рынке товара-электроэнергии и

электроэнергетических услуг.

3

Стимулы развития электроэнергетики с МГ

Для развития эффективной

электроэнергетики с

малой генерацией

требуется синтез :

• экономических,

• технологических,

• организационных

решений

Необходимо создание

самоорганизующейся

системы с выраженным

всесторонне

обеспеченном интересе

во взаимных услугах, как у их производителей, так

и у потребителей.

4

Сетевая энергоснабжающая компания

Возможность перераспределить высвободившиеся мощности ТЭЦ, ГЭС послевведения источников малой генерации;

Обеспечения энергией отдаленных районов; возможность выравнивания графика нагрузки; Разгрузка трансформаторов, снижение потерь и улучшение режимных

параметров сети; Повышение качества энергии в общей электрической сети; возможность компенсации потерь электроэнергии путем покупки

необходимых объемов у малой распределенной генерации; Снижение затрат на реконструкцию и обновление сетей и подстанций; Снижение затрат на поддержание резервов.

Потребители электроэнергии

Снижение зависимости от централизованного энергоснабжения и егосостояния;

Повышение надежности энергоснабжения; Энергоэффективность когенерации; Короткие сроки ввода мощности для присоединения Энергетика отдельная сфера собственного бизнеса.

5

Системные эффекты от присоединения МГ к электрическим сетям

Электроэнергетические услуги

локального розничного рынка

электроэнергии (РРЭ)

6

Экспериментальная работа

Цель работы – исследование влияния присоединения генераторов МГ краспределительной сети на симметрию и синусоидальность напряжения в узлахнагрузки прилагающего района сети для построения моделей учета услуг поповышению качества электроэнергии.

Задачи:

1. Экспериментальное исследование метода повышения качества электроэнергииза счѐт включения МГ в распределительную сеть.

2. Разработка моделей оценки влияния МГ на качество электроэнергии.

3. Разработка моделей и алгоритмов коммерческого учета услуг локального рынкапо обеспечению качества электроэнергии.

Объект исследования – электрическая сеть с несимметрией и нелинейнойнагрузкой, МГ.

Предмет исследования - влияние МГ на несимметрию и несинусоидальностьэлектрической энергии, учѐт услуг по обеспечению качества электрическойэнергии.

7

• Центр испытания устройствконтроля и управления режимамиэлектроэнергетических системНовосибирского государственноготехнического университета.

Экспериментальные исследования влияния присоединения МГ на качество

электрической энергии в сети проводились на электродинамической модели

электроэнергетических систем.

Исследования системных эффектов на физической модели ЭЭС

8

Исследование возможностей МГ по симметрированию и снижению несинусоидальности напряжения в

распределительной электрической сети

9

ЭкспериментКоэффициент несимметрии

U, %

1. Без МГK2u 9,25K0u 4,64

2. С МГK2u 2,98

K0u 1,17

Коэффициенты несимметрии напряжения пообратной и нулевой последовательности в удаленной отгенератора точке района сети уменьшились приподключении МГ в 3 раза и не превысили предельнодопустимого значения в 4%.

При работе с МГ значение коэффициентомгармонических искажений кривой напряжения вотдаленной точке сети на нелинейной нагрузкеуменьшилось в 2 раза.

10

Графики напряжения и их частотные спектры

а) Нелинейная нагрузка, включенная в точке общего присоединения

б) Нелинейная нагрузка, включенная в точке общего присоединениячерез ЛЭП

в) При подключении синхронной МГ, нелинейная нагрузка, включенная в точке общего присоединениячерез ЛЭП

Функции Smart Metering, виды услуг и потребителей

Функции системы интеллектуального учета в электрических сетях с МГ:

мониторинг режимов потребления/генерации и балансов мощности;

считывание показаний приборов учета; мониторинг топологии и состояния сети; измерения и учѐт услуг по повышению параметров качества

электроэнергии, надежности электроснабжения, оптимизации и энергоэффективности РЭС.

Характерные зоны взаимного влияния МГ при оказании и учете электроэнергетической услуги:

• Локальная зона (точка) влияния – индивидуальная услуга• Зона существенного влияния – совместное участие • Зона малого влияния

Классификация (разделение) потребителей по участию в рынке услуг:• Пассивный потребитель• Активный потребитель

11

При наличии в цепи нелинейных элементов происходит

искажение формы кривой напряжения и тока.

Полная мощность (S) состоит из активной мощности (P),

реактивной мощности (Q) и содержит составляющие

мощности (Т).

• Критерием разделения субъектов по характеру влияния является

направление мощности искажения в узле.

• Для учета услуги в точке общего присоединения потребителей и МГ составляется баланс искажающей мощности по каждой

гармонической составляющей:

где Ps, Qs – активная и реактивная мощность искажения, каждой гармонической составляющей, n – количество присоединений к

точке общего присоединения.

• Для каждой из гармонических составляющих рассчитывается коэффициент долевого участия в искажении, и МГ в

повышении качества напряжения каждого m-ого потребителя:

где Pms, Qm

s – мощности искажения m-ого присоединения

узла точки общего присоединения сети, мощности учитываются согласно знаку.

Модель учета услуги по качеству электроэнергии, компенсации высших гармоник

12

С появлением и развитием рынка электроэнергетических услуг актуальным являетсяформирование моделей ценообразования услуг на розничном рынке.

Задачей экономической модели является - перерасчет затрат потребителей наэлектроснабжение с учетом влияния малой генерации на качество электроэнергии,надежность электроснабжения, а так же покрытие издержек и инвестиций в развитиесектора малой энергетики.

Заинтересованность потребителя в пользовании услугами будет , когда у него возникнет эффект от услуг проявляемый:

в повышении производительности работы,

снижение потерь и износа оборудования,

улучшении качества выпускаемой продукции .

Подход к разработке экономической модели услуг розничного рынка

13

• Ценообразование на оказываемые электроэнергетические услуги может исходить из двух подходов для субъекта оказываемого услуги - по затратному, и для субъекта потребляемого услуги соответственно по доходному.

Величина маржинальной

прибыли от неупущенной

выгоды:

Ценовое неравенство:

Целевая функция величины стоимости услуги

определяется совокупной прибылью

Ценообразование на услуги МГ на РРЭ

14

Выполненные исследования :• 1) «Влияние присоединения малой генерации на качество электроэнергии в

электрической сети».• 2) «Моделирование и анализ системных эффектов от присоединения малой

генерации к электрическим сетям».• 3) «Развитие розничного рынка энергии на примере Новосибирской области».Текущие исследования :• 1) «Разработка теоретических основ, математических моделей и алгоритмов для

интеллектуальной системы коммерческого учета энергии и услуг в электрических сетях Smart Grid, сетях с распределенной малой генерацией».

• 2) «Развитие рынка электроэнергетических услуг в рамках розничного рынка электроэнергии».

Российская Национальная концепция Smart Grid: Развития малой генерации за границей происходит преимущественно на

базе возобновляемых источников энергии работающих в электрической сетирежимно-изолированно т.е. через частотно-преобразовательные устройства, тогдакак в нашей стране с еѐ климатическими и географическими особенностями речьидет о создании автоматики и систем Smart Metering преимущественно длякогенерационных установок распределенной энергетики, работающей совместнои синхронно с общей распределительной сетью, на основе системавтоматизированного интеллектуального управления, что позволяет полноценноиспользовать системные эффекты от функционирования крупнойконцентрированной и малой распределенной энергетики.

15

Выполненные и проводимые исследования

• Выполнены исследования влияния малой распределенной генерации на качество

напряжения, надежность и эффективности при синхронной работе в

распределительной электрической сети.

• Предлагается рассматривать МГ не только как поставщика товара - электрической

энергии, но и как субъекта оказания электроэнергетических услуг локальногохарактера по обеспечению качества электроэнергии.

• Предложен перечень услуг локального рынка и определено их содержание, так

же определен принцип работы технической системы измерения оказываемыхуслуг.

• Экспериментальным путем доказан положительный эффект влияния МГ вэлектрической сети на качество электрической энергии, а именносимметрирование и улучшение синусоидальности.

• Интеллектуальные устройства учета электроэнергии и услуг позволят разделять и

рассчитывать затраты на потребляемую электроэнергию и дополнительнооказываемые малой генерацией электроэнергетические услуги.

• Идея в развитии розничного рынка электроэнергии заключается в созданииэффективного механизма поддержки и стимулирование использования МГ,который в том числе позволит удовлетворить индивидуальные требованияпотребителей в электроэнергии.

16

Заключение

17

Марченко Андрей Иванович

Факультет энергетики,

Новосибирский государственный технический университет

Спасибо за внимание!

Новосибирск, 2016

XII НОВОСИБИРСКИЙ ИННОВАЦИОННО-

ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ФОРУМ

«Инновационная Энергетика»

+7-953-766-62-73, andrey1991@ngs.ru

Секция. Малая распределенная энергетика

Системные услуги розничного рынка с распределенной малой генерацией