Моделювання інтеграції сонячної електростанції в розподільчу мережу 10 кВ із використанням SICAD та аналіз режимів роботи системи

Abstract

Актуальність дослідження зумовлена активним розвитком відновлюваних джерел енергії в Україні, зокрема сонячної енергетики, а також необхідністю забезпечення надійної та безпечної роботи розподільчих мереж при зростанні частки децентралізованої генерації. Інтеграція СЕС у мережі середньої напруги може призводити до зміни режимів напруги, перевантаження елементів мережі, зростання рівнів струмів короткого замикання, що потребує детального аналізу на етапі проєктування та експлуатації. Для досягнення поставленої мети в роботі розглянуто теоретичні основи інтеграції відновлюваних джерел енергії у розподільчі мережі, проаналізовано нормативні вимоги до приєднання СЕС та можливі технічні обмеження. Досліджено функціональні можливості програмного комплексу SICAD для моделювання електричних мереж, аналізу навантажень, рівнів напруги, втрат потужності та струмів короткого замикання. Обґрунтовано доцільність використання даного програмного середовища для задач інтеграції ВДЕ. Виконано побудову топології розподільчої мережі 10 кВ, змодельовано схему приєднання сонячної електростанції та проведено розрахунки режимів роботи системи для характерних сценаріїв: літнього максимуму генерації СЕС, зимового максимуму споживання, а також нормальних і аварійних режимів. За результатами моделювання встановлено, що інтеграція СЕС за умови дотримання нормативних вимог не призводить до порушення допустимих рівнів напруги та перевантаження елементів мережі.

The relevance of the study is due to the active development of renewable energy sources in Ukraine, in particular solar energy, as well as the need to ensure reliable and safe operation of distribution networks with an increasing share of decentralized generation. Integration of SPPs in the medium voltage network can lead to changes in voltage modes, overloading of network elements, and an increase in short-circuit current levels, which requires detailed analysis at the design and operation stage. In order to achieve the set goal, the paper examines the theoretical foundations of the integration of renewable energy sources into distribution networks, analyzes the regulatory requirements for joining SPPs and possible technical limitations. The functionality of the SICAD software complex for modeling electrical networks, analyzing loads, voltage levels, power losses and short-circuit currents was studied. The expediency of using this software environment for RES integration tasks is substantiated. The construction of the topology of the 10 kV distribution network was carried out, the solar power plant connection scheme was simulated, and the system operating modes were calculated for characteristic scenarios: the summer maximum of SPP generation, the winter maximum of consumption, as well as normal and emergency modes. According to the results of the modeling, it was established that the integration of the SES, subject to compliance with regulatory requirements, does not lead to a violation of permissible voltage levels and overloading of network elements.