Разработка технологии управления силовыми преобразователями генерирующих установок на базе возобновляемых источников энергии для обеспечения всережимной устойчивости современных энергообъединений

В настоящее время из-за превалирующего в мире декарбонизированного вектора развития энергетики многих стран происходит стремительный рост количества электроэнергии, вырабатываемой за счёт возобновляемых источников энергии (ВИЭ), многие из которых подключаются к сети с помощью устройств силовой полупроводниковой техники. Доминирующими среди них являются установки, использующие энергию ветра и солнца, большинство из которых не имеют прямого сопряжения с сетью (ветроэнергетические установки 4-го типа, фотоэлектрические модули) и используют для подключения силовые преобразователи (СП). Широкомасштабное внедрение генерирующих установок (ГУ) на базе ВИЭ с силовым преобразователем существенно изменяет динамические свойства энергосистем из-за отличающийся динамики функционирования СП и их систем управления по сравнению с традиционной генерацией, что выражается в снижении общей инерции энергосистем, ограниченной выдаче тока от ГУ с СП при коротком замыкании и др. В итоге такая трансформация энергосистем приводит к возникновению совершенно новых вызовов и проблем, связанных с их устойчивостью, и, соответственно, к возрастанию вероятности возникновения тяжелых системных аварий, последствиями которых являются массовые отключения потребителей, наносящие существенный экономический и технологический ущерб. Следовательно, вопрос обеспечения одного из основных свойств энергосистем, определяющего надёжное функционирование генерирующих установок и электроснабжение потребителей в различных схемно-режимных условиях, – устойчивости, является чрезвычайно актуальным в современных и перспективных энергосистемах с ВИЭ. В рамках проекта будет разработана технология управления силовыми преобразователями генерирующих установок на базе ВИЭ, направленная на обеспечение устойчивости современных и перспективных энергообъединений сложной структуры. Научная новизна разрабатываемой технологии заключается в принципиально новых многоуровневых структурных и схемно-алгоритмических решениях для системы автоматического управления (САУ) силовым преобразователем, которые эффективно функционируют в любых схемно-режимных условиях реальных энергообъединений сложной структуры, что позволяет достичь универсальности с точки зрения обеспечения всережимной устойчивости. Научно новой является разрабатываемая методика настройки такой модернизированной системы управления силовым преобразователем, которая предполагает осуществление согласованной настройки САУ силового преобразователя с другим сетевым и генерирующим оборудованием в составе энергообъединения. Также научно новым являются разрабатываемые в рамках методики требования к выбору характерных схемно-режимных условий и возмущений для проведения комплексной настройки САУ с учётом предполагаемого уровня внедрения ВИЭ, места их установки и топологии внешней сети. Кроме этого, научная новизна предлагаемой технологии заключается в комплексности. При проведении исследований будет рассмотрена совокупная детальная математическая модель энергообъединения, включающая в себя воспроизведение системообразующих и распределительных электрических сетей, генерирующих и нагрузочных узлов в широком многообразии схемно-режимных условий их работы и возмущений, охватывающих все возможные виды устойчивости, с учётом бездекомпозиционного непрерывного воспроизведения единого спектра квазиустановившихся и переходных процессов в реальном времени и на неограниченном интервале, что позволит оценить характер развития и протекания нормальных, аварийных и послеаварийных режимов в полном объёме.