АНАЛИЗ МОНИТОРИНГОВЫХ ДАННЫХ О РАБОТЕ PV-ИНВЕРТОРОВ, ПОДКЛЮЧЕННЫХ К РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

В статье рассмотрены проблемы работы фотоэлектрических станций (ФЭС) в распределительной сети (РС), а именно, влияние генерации ФЭС на узловые напряжения и устойчивость сети, а также имеющие место на практике отключения инверторов от сети во избежание перенапряжений. Инвертор ФЭС, работающий в составе РС, рассматривается в рамках редуцированной двухузловой схемы замещения. Один узел этой схемы описывает инвертор, выход которого через соединительную линию подключен к повышающему трансформатору, то есть ко второму узлу модели, представляющему эквивалент РС. Редуцированная двухузловая схема, в отличие от многоузловых схем, имеет точные решения для потоков мощности между ФЭС и сетью. Эта модель позволяет в аналитическом виде определить область устойчивости по напряжению, условия отсоединения от сети (островкования), зависимости узловых напряжений от соотношения уровней генерации и потребления. На основе указанной модели проанализированы экспериментальные данные поминутного мониторинга мощности и выходных напряжений трехфазных инверторов Growatt мощностью 30 кВт, соединенных с узлом подключения к распределительной сети (трансформатором) относительно коротким отрезком линии. Подобная схема подключения типична для частных и небольших промышленных фотоэлектрических систем. Устойчивая работа ФЭС в сети зависит от соотношения уровней генерации и потребления в узле на стороне станции, а также от пропускной способности соединительной линии. При анализе перенапряжения в узле ФЭС в случае большого уровня солнечной радиации следует учитывать ограниченные возможности инверторов по уменьшению выходной мощности переменного тока за счет изменения положения рабочей точки инвертора. В статье выполнены оптимизационные расчеты для определения параметров, характеризующих инвертор и пропускную способность линии. Разработанный метод анализа мониторинговых данных современных инверторов может быть полезным инструментом при решении задач диагностики оборудования ФЭС, а также при прогнозировании объема электроэнергии, выдаваемой в сеть.

1. Eltawil, M.A. Grid-connected photovoltaic power systems: Technical and potential problems—A review / M.A Eltawil, Z. Zhao// Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2010. – Vol. 14. – P. 112–129.

2. Teoh, W.Y. An Overview of Islanding Detection Methods in Photovoltaic Systems / W.Y. Teoh, C.W. Tan // International Scholarly and Scientific Research & Innovation. – 2011. – Vol. 5. – No. 10. – P. 1341–1349.

3. IEC-International Electrotechnical Commission, Photovoltaic (PV) systems – characteristics of the utility interface (second edition). International standard (CEI IEC 61727). – 2004. – P. 1–24.

4. VDE, Selbsttatige schaltstelle zwischen einer netzparallelen eigenerzeugungsanlge und den offentlichen niederspannungsnetz // Deutche Kommission Elektrotechnik Elektronic Informationstechnik. – 2006. – No. VDE V 0126-1-1. – P. 1–15.

5. Гаевский, А.Ю. Стабилизация напряжения в сети путем компенсации реактивной мощности инверторами ФЭС / А.Ю. Гаевский, И.Э. Голентус // Матеріали ХІV Міжнародної конференції «Відновлювана енергетика ХХІ століття». – 2013. – 16–20 сентябрь. – С. 243–245.

6. Яндульський, О.С. Визначення зон ефективного регулювання напруги джерелами розосередженої генерації з інверторним приєднанням у розподільній електричній мережі / О. С. Яндульський, Г.О. Труніна // Наукові праці ВНТУ. Енергетика та електротехніка. – 2014. – № 4. – C. 62 – 64.

7. Лежнюк, П. Д. Вплив сонячних електричних станцій на напругу споживачів 0,4 кВ / П.Д. Лежнюк, О.Є. Рубаненко, І.О. Гунько // Енергетика: економіка, технології, екологія. – 2015. – № 3. – С. 7–13.

8. Sosnina, Е. Power flow control in a virtual power plant LV network / E. Sosnina, A. Chivenkov, A. Shalukho, N. Shumskii // International Journal of Renewable Energy Research. – 2018. – Vol. 8. – No. 1. – P. 328–335.

9. Wang, Z. Voltage Stability of Weak Power Distribution Networks with Inverter Connected Sources / Z. Wang, M. Xia, M. Lemmon // https://www3.nd.edu/~lemmon/projects/accenture-2012/pubs/2012/acc2012-zwang.pdf – (Дата обращения: 10.12.2018).

10. Azadani, E.N. Modeling and Stability Analysis of Distributed Generation/ E.N. Azadani, C. Canizares, K. Bhattacharya // Power and Energy Society General Meeting, 2012 IEEE. – DOI: 10.1109/PESGM.2012.6345141. Available on: http://citeseerx.ist.psu.edu/-viewdoc/download?doi=10.1.1.699.2223&rep=rep1&type=pdf. – (Дата обращения: 10.12.18.).

11. Development and Integration of Microgrids // Edited by Wen-Ping Cao, Jin Yang. – Publisher: InTech, 2017. – 282 p., doi: 10.5772/65582.

12. Lasseter, R.H. Microgrids And Distributed Generation / R.H. Lasseter // Journal Intelligent Automation & Soft Computing. – 2010. – Vol. 16. – Issue 2. – P. 225–234.

13. Yingyun, Z. S. Microgrid stability: Classification and a review/ Z.Sh. Yingyun, Y. Sun, Z.J. Shen // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – Vol. 58. – P. 167–179, doi:10.1016/j.rser.2015.12.201.

14. Reno, M.J. Formulating a Simplified Equivalent representation of Distribution Circuits for PV Impact Studies / M.J. Reno, R.J. Broderick, S. Grijalva. – SANDIA Report, SAND2013-2831, Unlimited Release, 2013. – 36 р. Available on: http://prod.sandia.gov/-techlib/access-control.cgi/2013/132831.pdf. – (Дата обращения: 10.12.2018).

15. Lammer, G. Modelling and dynamic performance of inverter based generation in power system studies: An international questionnaire survey / G. Lammert, K. Yamashita, L.D.P. Ospina [et al.] // 24 th International Conference on Electricity Distribution, Glasgow, 12–15 June 2017. – Р. 1899–1902.

16. Kothari, D.P. Modern Power System Analysis. Third Edition/ D.P. Kothari, I.J. Nagrath, New Delhi: Tata McGraw Hill, 2009. – 694 p.

17. Идельчик, В.И. Расчеты и оптимизация режимов электрических сетей и систем / В.И. Идельчик. – М: Энергоатомиздат, 1988. – 288 с.

18. Tabatabaee, S. Investigation of droop characteristics and x/r ratio on small-signal stability of autonomous microgrid / S. Tabatabaee [et al.] // In Proc. of the 2nd Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference. – Tehran, 2011. – P.223–228.

19. Tabatabaee, S. Investigation of Droop Characteristics and X/R Ratio on Small-Signal Stability of Autonomous Microgrid / S. Tabatabaee, H.R. Karshenas, A. Bakhshai, P. Jain // Proc. of the 2nd Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference, Tehran, Iran, February 2011. – P. 223–228.

20. Bolognani, S.On the existence and linear approximation of the power flow solution in power distribution networks / S. Bolognani, S. Zampieri // IEEE Transactions on Power Systems. – 2016. – Vol. 31. – Issue 1. – P. 163–172.