Оцінювання впливу відновлюваних джерел енергії на формування балансів електричної енергії

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВеремійчук, Юрій Андрійович
dc.contributor.authorНорець, Максим Олександрович
dc.date.accessioned2019-04-19T15:33:20Z
dc.date.available2019-04-19T15:33:20Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractАктуальність теми. Електроенергетична система України – це сукупність електростанцій-генераторів та споживачів що з'єднані між собою мережами та загальним режимом роботи. Графіки добового споживання і генерації електроенергії Об'єднаної Енергосистеми (ОЕС) України є досить нерівномірними. В той же час існує дефіцит так званих «маневрених» генеруючих потужностей, що можуть працювати в діапазоні потужностей тим самим приймаючи участь у регулюванні частоти енергосистеми так як з точки зору собівартості електроенергії «базові» блоки атомних електростанцій (АЕС) як правило працюють на одному стабільному рівні (технологічно складно, небезпечно та економічно недоцільно змінювати виробіток в часі). Загалом рівень маневреної генерації не перевищує 9%. В той же час економічні стимули для будівництва домашніх і промислових вітрових електростанцій (ВЕС) та сонячних електростанцій (СЕС) в Україні є одними з найпривабливіших у світі, що на фоні стійкої тенденції зниження вартості енергії, одержуваної від поновлюваних джерел, забезпечило їх бурхливе будівництво і проектування. Головною ж особливістю роботи ВЕС та СЕС є погана прогнозованість їх потужності навіть в короткостроковій перспективі та стохастичний режим роботи з можливістю швидких змін потужності, а також значні відмінності графіків виробництва ними електроенергії у різні, навіть суміжні розрахункові періоди. Енергетичною стратегією України до 2030 року та Енергетичною стратегією України до 2035 року передбачається досягнення частки відновлювальних джерел енергії 11% до 2020 року. На сьогодні ця частка, за даними НКРЕКП, не перевищує 2%, яка успішно інтегрована до загальної структури генерації ОЕС України, як в нормативно-правовому полі, так і з точки зору диспетчеризації. Загалом, вирішенням проблем, що пов’язані з інтеграцією відновлюваних джерел енергії до загальної структури генерації представлено в роботах авторів Лежнюка П. Д., Жаркіна А.Ф., Кириленка О.В., Папкова Б.В., Денисюка С.П, Попова В.А., Окорокова В.Р., Костюковського Б.А., Кудрі С.О., Баска Б.І. Розен В.П., Дубовський С.В. У більшості наукових досліджень у галузі відновлюваної енергетики зосереджено увагу на загальних і регіональних характеристиках відновлюваних джерел енергії та визначенні способів їх використання. Разом з тим, враховуючи значну кількість робіт закордонних та вітчизняних вчених дослідження граничних рівні встановленої потужності ВЕС та СЕС, що дозволять забезпечити роботу всієї наявної потужності АЕС, та проведення прогнозування величини гарячих резервів, що залишаться в управлінні при веденні диспетчерського режиму за умови використання потенційно повної наявної потужності АЕС ВЕС та СЕС є актуальною задачею для електроенергетики країни та складає напрям дослідження. Метою магістерської дисертації є оцінювання впливу відновлюваних джерел енергії на структуру генерації в загальному балансі ОЕС України. Для досягнення цієї мети вирішувалися наступні завдання: - проведення аналізу нормативно-правового забезпечення, щодо формування балансів потужності; - аналіз режимів генерації ВЕС та СЕС, визначення ефективності їх роботи; - розробка прогнозних добових балансів потужності на 2020 рік, з врахуванням розвитку ВДЕ; - визначення граничних умов інтеграції ВДЕ до балансу потужності на 2020 рік. - удосконалення методу формування прогнозних балансів потужності в розрізі доби із врахуванням встановлених закономірностей розвитку ВДЕ. Предметом дослідження є методи та засоби формування добових балансів потужності ОЕС України з врахуванням впливу відновлюваних джерел енергії. Вихідні дані: прогнозні обсяги генеруючих потужностей, що вводяться за роками та виданих ТЕО, відновлюваних джерел енергії на 2020 рік, дані фактичної роботи ВЕС, СЕС та інших видів генерації, фактичні добові рівні споживання в ОЕС України. Методи дослідження. В роботі використовувався метод відносних приростів для розподілу навантажень між ТЕС, математичні методи лінійної та нелінійної апроксимації за методом найменших квадратів, графічний метод дослідження, регресійно-кореляційний аналіз за допомогою пакету “Аналіз даних” MS Excel. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: Набула подальшого розвитку методика формування прогнозних довгострокових балансів потужності в розрізі доби, шо дає змогу оцінити вплив ВДЕ на балансову надійність в ОЕС України шляхом:  визначеня погодинного прогнозного рівня розвантаження АЕС за умови використання в прогнозних добових балансах потужності максимальної прогнозної величини встановленої потужності ВЕС та СЕС, в умовах діючої нормативно-правової бази;  визначеня прогнозної граничної величини встановленої потужності ВЕС та СЕС, що забезпечить максимально можливу генерацію АЕС в умовах діючої нормативно-правової бази;  визначеня погодинного прогнозного рівня розвантаження АЕС за умови використання в прогнозних добових балансах потужності максимальної прогнозної величини встановленої потужності ВЕС та СЕС в умовах відсутності мінімально допустимих складів обладнання ТЕС та їх максимально можливого діапазону робочої потужності;  визначеня прогнозної граничної величини встановленої потужності ВЕС та СЕС, що забезпечить максимально можливу генерацію АЕС в умовах відсутності мінімально допустимих складів обладнання ТЕС та їх максимально можливого діапазону робочої потужності;  визначення прогнозної величини погодинного гарячого резерву для балансу потужності, в умовах відсутності мінімально допустимих складів обладнання ТЕС та їх максимально можливого діапазону робочої потужності. Практичне значення роботи. Визначення прогнозних рівнів розвантаження АЕС за умови використання в добових балансах потужності максимальної прогнозної величини встановленої потужності ВЕС та СЕС дозволить завчасно вжити можливих заходів щодо коригування річних графіків ремонтів та паливних компаній для блоків АЕС. Визначення прогнозних граничних величин встановленої потужності ВЕС та СЕС , що забезпечить максимально можливу генерацію АЕС та прогнозних величин погодинного гарячого резерву для в умовах повної прогнозної генерації АЕС, ВЕС та СЕС дозволить реально оцінювати довгострокові можливості ОЕС України щодо інтеграції до структури своєї генерації ВДЕ та завчасно вжити всіх необхідних заходів задля її успішності. Апробація результатів роботи. Результати магістерської дисертації були оприлюдненні на XIV міжнародній конференції “Контроль і управління в складних системах” (КУСС-2018) що проходила у період з 15 по 17 жовтня 2018 року. Публікації. Веремійчук Ю.А., Замулко А. І., Норець М.О. Система управління безпекою постачання електроенергії. Збірник матеріалів конференції «XIVI Мiжнародна конференцiя Контроль і управління в складних системах (КУСС-2018)» ВНТУ, Вiнниця, С.111. Програмне забезпечення. Для виконання розрахунків у розділі 3 магістерської дисертації використовувалось наступне програмне забезпечення: Comshead, RAB#4; constructor, MS Excel.uk
dc.description.abstractenTimeliness of the topic. The electric power system of Ukraine is a combination of power generators and consumers connected to each other networks and general mode of operation. Graphs of daily consumption and generation of electricity of the United Energy System (UES) of Ukraine are enough uneven At the same time there is a shortage of so-called "maneuverable" generating capacities that can operate in a range of capacities, thus taking part in regulating the frequency of the power system, since from the point of view of the cost price of electricity "basic" blocks of nuclear power plants (NPPs) usually operate at one stable level (it is technologically difficult, dangerous and economically inexpedient to change output in time). Generally, the level of maneuverability does not exceed 9%. At the same time, economic incentives for the construction of domestic and industrial wind power plants (WPP) and solar power plants (SES) in Ukraine are among the most attractive in the world, which, given the steady decline in the cost of energy from renewable sources, provided them with rapid construction and designing. The main feature of WPP and SES work is the poor predictability of their capacity, even in the short run, and the stochastic mode of operation with the possibility of rapid changes in power, as well as significant differences in the graphs of their production of electricity in different, even adjacent design periods. Reference of the paper to the scientific programs, plans, topics. The Energy Strategy of Ukraine until 2030 and the Energy Strategy of Ukraine until 2035 predict a share of renewable energy sources of 11% by 2020. Today, according to the National energy and utilities regulatory commission, this share does not exceed 2%, which has been successfully integrated into the overall structure of the UES generation in Ukraine both in the regulatory field and in terms of dispatching. In general, scientists dealing with the problems associated with the integration of renewable energy sources to the general structure of generation are engaged by scientists from all over the world Lezhnyuk P.D., Zharkina AF, Kyrylenko O.V., Papkova B.V., Denysyuka S.P., Popova VA, Okorokova VR, Kostyukovsky B.A., Kudri S. O., Baska B.I. Rosen V.P., Dubovsky S.V. In particular, Kostyukovsky B.A. Several representative scenarios of development have been proposed, generating the capacity of the UES of Ukraine in the long run, including the adoption of a national emission reduction plan for large combustion plants. In these works, the boundary levels of the installed capacity of WPP and SES were not determined, which would ensure the work of all available NPP capacity. Also, the projected values of the hot reserves that will remain in operation under the control of the dispatch regime are not given, provided that the potential full capacity of the NPP, WPP and SES is utilized. The objective of the master’s thesis is an assessment of the impact of renewable energy sources on the generation structure in the overall balance of the UES of Ukraine. To achieve this goal the following tasks were solved: the analysis of the actual level of production of WPP and SES in the UES of Ukraine was performed separately for each season, their average daily production level was determined with the construction of daily average profiles, as well as the hourly rate of utilization of installed capacity, the actual consumption level in the UES of Ukraine was analyzed during the last years and the input parameters for long-term forecasting have been determined; forecasts of daily daily balance of power have been developed for different norms legal and physical conditions that may be relevant in the near future. An algorithm is developed that will allow to carry out long-term forecasting of the structure of generation of the UES of Ukraine under various regulatory and legal conditions. The research object is the process of forming daily power balances in conditions of increasing the share of RES in the structure of generation. The research subject there are methods and means for forming the daily balance of power of the UES of Ukraine taking into account the impact of renewable energy sources. Output data: projected volumes of generating capacities introduced annually and issued by the feasibility study, renewable energy sources for 2020, actual operation data of WPP, SES and other types of generation, actual daily consumption levels in the UES of Ukraine. Methods of research. In the work the method of relative increments for the distribution of loads between the TPP, the mathematical methods of linear and nonlinear approximation using the least squares method, the graphical method of research, regression-correlation analysis using the package "Analysis of data" MS Excel was used. The scientific novelty of the obtained results consists in the following: For the first time, a methodology has been developed for forming long-term projected long-term power balances in the context of the era, which makes it possible to assess the impact of RES on the balance reliability in the UES of Ukraine by:  determination of the hourly forecast level of unloading of the NPP, provided that in the forecast daily allowances for the power of the maximum forecast value of the installed capacity of the WEU and SES, in the current regulatory framework, is used;  determination of the forecast limit value of the installed capacity of the WEU and SES, which will ensure the maximum possible generation of the NPP under the current regulatory framework;  determination of the hourly forecast level of unloading of the NPP, provided that the maximum forecast value of the installed capacity of the WEU and SES is used in the forecast daily allowances in the absence of the minimum allowable components of the TPP equipment and their maximum range of working power;  determination of the forecast limit value of the installed capacity of the WEU and SES, which will ensure the maximum possible generation of the NPP in the absence of the minimum allowable components of the TPP equipment and their maximum possible range of working power;  determination of the forecast value of the hourly reserve for the balance of power, in the absence of the minimum allowable TES equipment and their maximum operating power range. Practical value of the paper. Determination of the forecasted discharge levels of the NPP, provided that the use of the maximum forecast value of the installed capacity of the WPP and SES in daily allowances in the daily allowance will allow for the timely adoption of possible measures for adjusting annual charts of repairs and fuel companies for NPP units. Determination of the forecasted limits of the installed capacity of the WEU and SES, which will ensure the maximum possible generation of NPPs and the forecast values of the hourly hot reserve in conditions of full predicted generation of NPPs, WEU and SES, will allow to really assess the long-term potential of the UES of Ukraine for integration into the structure of its generation of RES and use in advance. all the necessary measures for its success. Approbation of the results. The results of the master's thesis were made public at the XIV International Conference "Control and Management in Complex Systems" (CUSS-2018), which took place from 15 to 17 October 2018 with the publication of a scientific article in the conference proceedings. Publications. A.I. Zamulko, Y.A. Veremiychuk, M.O Norets, Electricity Security Management System // XIV International Conference KUSS-2018 October 15-17, 2018 // Software. To perform calculations in section 3 of the master's thesis, the following software was used: Comshead, RAB # 4; constructor, MS Excel.uk
dc.format.page134 с.uk
dc.identifier.citationНорець, М. О. Оцінювання впливу відновлюваних джерел енергії на формування балансів електричної енергії : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Норець Максим Олександрович. – Київ, 2018. – 134 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/27300
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectсонячна електростанціяuk
dc.subjectвітрова електростанціяuk
dc.subjectбаланс потужностіuk
dc.subjectбазова генераціяuk
dc.subjectвстановлена потужністьuk
dc.subjectманеврові потужностіuk
dc.subjectрезерв потужностіuk
dc.subjectдіапазон потужностіuk
dc.subjectмінімально-допустимий склад обладнанняuk
dc.subjectsolar power stationuk
dc.subjectwind power plantuk
dc.subjectpower balanceuk
dc.subjectbase generationuk
dc.subjectinstalled poweruk
dc.subjectshunting poweruk
dc.subjectpower reserveuk
dc.subjectpower rangeuk
dc.subjectminimum allowable equipmentuk
dc.subject.udc621.31uk
dc.titleОцінювання впливу відновлюваних джерел енергії на формування балансів електричної енергіїuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Norets_magistr.pdf
Розмір:
4.14 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЕП)
Магістерські роботи