Современные системы накопления энергии

2. Автоматическое регулирование частоты и перетоков активной мощности. Любое нарушение баланса активной мощности приводит к изменению частоты в энергосистеме, поддержание которой в нормируемых пределах при наличии резервов регулирования осуществляется автоматическими регуляторами частоты. Накопители энергии могут эффективно применяться в качестве вращающегося резерва, а также первичного и вторичного резерва регулирования частоты. СНЭ, благодаря своему быстродействию, могут привлекаться для первичного и вторичного регулирования частоты. Они способны эффективно по законам и алгоритмам, недоступным традиционным средствам регулирования частоты, обеспечивать баланс активной мощности. Это особенно важно для энергосистем со значительной долей генерации на ВИЭ. Использование СНЭ для целей противоаварийного управления. При возникновении аварийной ситуации по сигналам от традиционной системы противоаварийной автоматики (ПА) СНЭ способна воздействовать на процессы в энергосистеме, выдавая или потребляя активную/реактивную мощность со временем отклика около 5 мс. При этом «штатная» ПА энергосистемы должна дублировать возложенные на СНЭ функции, в качестве резервной автоматики. Изменение режима работы энергосистемы, нормальные технологические коммутации её элементов, аварийные события приводят к изменениям уровней напряжения в электрической сети. СНЭ, установленные в узлах нагрузки, способны в темпе переходных процессов поддерживать требуемый уровень напряжения и регулировать его по любому заданному закону. Это позволяет избежать отключения потребителей, снизить перетоки реактивной мощности по линиям электропередачи и понизить вероятность развития лавины напряжения.

Электроснабжение отдельных крупных потребителей электроэнергии или удалённых от объединённой энергосистемы промышленных районов зачастую осуществляется по линиям электропередачи, относящимся к слабым связям. Установка СНЭ на приёмном конце электропередачи, позволяет перераспределять передаваемую энергию во времени таким образом, чтобы сгладить график загрузки электропередачи и снизить пиковое значение мощности в центре питания. Таким образом становится возможным передавать большее количество энергии, не превышая максимально допустимое значение мощности электропередачи. Для потребителей электроэнергии прерывание электроснабжения даже на время работы автоматики АВР может приводить к нарушению технологического процесса и значительному ущербу. Потребители обеспечиваются аварийными дизель-генераторными установками (ДГУ). За время пуска и подключения ДГУ к системе электроснабжения, выбег электродвигателей возрастает настолько, что при самозапуске асинхронных двигателей могут возникать недопустимо большие токи, а синхронные двигатели могут выпасть из синхронизма. Дополнение системы электроснабжения накопителем энергии, способным обеспечить питание потребителей до момента включения аварийного генератора, позволяет существенно повысить надёжность электроснабжения потребителей.

Влияние потребителей большой мощности с резко переменным характером нагрузки на работу энергосистемы имеет ряд негативных последствий. Из-за колебаний мощности по питающим линиям электропередачи возрастают потери активной мощности, понижается уровень статической и динамической устойчивости энергосистемы, возрастает вероятность развития низкочастотных колебаний режимных параметров. Установка СНЭ в узле нагрузки позволяет парировать все нежелательные отклонения режимных параметров и стабилизировать их в заданных пределах.

На большинстве автономных электростанций используются дизельные, газопоршневые и газотурбинные генераторные агрегаты, количество которых на каждой станции не превышает нескольких единиц. Во многих случаях их коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) имеет низкие значения – до 25–35%, что приводит к повышенному расходу топлива. Включение СНЭ в состав автономной электростанции позволяет уменьшить установленную мощность генераторных агрегатов (вплоть до среднего значения графика нагрузки), обеспечить их высокий коэффициент загрузки и существенно сократить расход топлива при условии сохранения максимальной мощности и объёма выработки электроэнергии.

Кроме того, актуальной в современных условиях является способность СНЭ выполнять функцию активного фильтра, не пропуская высшие гармоники токов из системы электроснабжения на приёмном конце электропередачи в передающую энергосистему.

Одна из основных функций СНЭ – управление реактивной мощностью. В узлах установки СНЭ, на фоне выполнения основной функции – управление активной мощностью – целесообразно возложить на них задачу управления реактивной мощностью, заменяя традиционные средства управления, регулирования и компенсации. Быстродействие СНЭ и способность как потреблять, так и выдавать реактивную мощность позволяют применять её не только для регулирования в условиях ведения нормальных режимов, но и для решения задач противоаварийного управления.