Минимизация влияния возобновляемых источников энергии на работу энергосистемы путем совместного использования солнечной и ветряной генераций

Цель исследования – проверка гипотезы о существовании оптимального соотношения установленной мощности солнечных и ветряных электростанций, позволяющего при большой установленной мощности возобновляемых источников энергии с переменным характером работы минимизировать влияние их генерации на работу энергосистемы и снизить емкость накопителей энергии при их использовании в системе. Были поставлены следующие задачи: на основе метеорологических данных произвести почасовой расчет выработки энергии для нескольких лет комплексами из солнечных и ветряных электростанций различной комбинации мощностей, провести анализ выработки и при подтверждении гипотезы найти искомое соотношение мощностей. В ходе исследования применялись методы моделирования и численные методы решения задач оптимизации: метод итерации и нелинейный метод наименьших квадратов. Определен оптимальный диапазон соотношения установленных мощностей солнечных и ветряных электростанций в отдельном комплексе и в целом энергосистеме для условий Республики Беларусь, который составил от 0,4:1,0 до 0,6:1,0 (солнце:ветер). Комплексы энергоисточников, имеющих соотношение мощностей в указанном диапазоне, позволяют снизить требуемую емкость систем накопления энергии по сравнению с емкостью для только солнечных или только ветряных электростанций в 2,6–4 раза, что ведет к уменьшению капитальных затрат и срока окупаемости проекта. Выход за пределы рекомендуемого диапазона приводит к выраженному переизбытку либо дефициту выработки электроэнергии в различные периоды суток разных периодов года в зависимости от соотношения установленных мощностей. Также определена оптимальная удельная емкость систем накопления энергии для комплексов, состоящих из солнечных и ветряных электростанций в рекомендуемых соотношениях установленных мощностей, которая составила 0,4–0,8 кВт·ч/кВт суммарной установленной мощности.

1. Михалевич, А. А. Энергетическая безопасность / А. А. Михалевич // Наука и инновации. 2021. № 10. С. 10–13.

2. Чиж, Е. П. Энергетическая безопасность Республики Беларусь с учетом ввода БелАЭС [Электронный ресурс] / Е. П. Чиж // Модернизация хозяйственного механизма сквозь призму экономических, правовых, социальных и инженерных подходов: сб. материалов XIII Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 50-летию Научной школы в области исследования модернизации экономики, 22 ноября 2018 г. / редкол.: C. Ю. Солодовников (председатель) [и др.]. Минск: БНТУ, 2018. Режим доступа: https://rep.bntu.by/handle/data/53105?show=full.

3. Зорина, Т. Г. Влияние тенденций развития энергетического сектора Республики Беларусь на укрепление энергетической безопасности / Т. Г. Зорина, О. А. Любчик // Экономическая безопасность как основной приоритет устойчивого развития государства: тез. докл. респ. науч.-практ. конф. (Минск, 26 нояб. 2021 г.) / учреждение образования «Акад. М-ва внутр. дел Респ. Беларусь»; редкол.: О. В. Маркова (отв. ред.) [и др.]. Минск: Академия МВД, 2021. С. 59–62.

4. Концепция энергетической безопасности Республики Беларусь [Электронный ресурс]: постановление Совета Министров Респ. Беларусь, 23 декабря 2015, № 1084 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid=3871&p0=C21501084. Дата доступа: 12.06.2023.

5. Методические подходы к решению проблемы энергетической безопасности Молдовы и Беларуси / Е. В. Быкова [и др.]. Кишинев, 2010. 100 с. (Сер. Энергетическая безопасность; кн. 5).

6. Любчик, О. Анализ эффективности работы солнечных электростанций в Республике Беларусь / О. Любчик // Innovatsion Texnologiyalar. 2022. Vol. 1. С. 60–63.

7. Любчик, О. А. Определение потенциала возобновляемых источников энергии в Республике Беларусь и оценка их использования в аграрном секторе / О. А. Любчик // Энерго- и ресурсосбережение: новые исследования, технологии и инновационные подходы: сб. тр. междунар. конф., Карши, 24–25 сент. 2021 г. Т.: Voris-nashriyot, 2021. С. 281–286.

8. IRENA [Electronic resource]. Mode of access: https://www.irena.org/Data/View-data-by-topic/Capacity-and-Generation/Technologies/. Date of access: 17.07.2023.

9. Повышение точности прогнозирования генерации фотоэлектрических станций на основе алгоритмов k-средних и k-ближайших соседей / П. В. Матренин [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 4. С. 305–321. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-4-305-321.

10. Михалевич, А. А. Моделирование работы Белорусской энергосистемы с учетом ввода АЭС / А. А. Михалевич, В. А. Рак // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 1. С. 5–14. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-1-5-14.

11. Концепция применения систем накопления энергии (СНЭ) на базе литий-ионных аккумуляторов в Белорусской энергосистеме: отчет о НИР (Этап 2) / РУП «БЕЛТЭИ»; рук. А. Ф. Молочко. Минск, 2022. 189 с. № Б 22-4/3.

12. Разработка энергетического баланса энергосистемы Беларуси с учетом развития возобновляемых источников энергии, в том числе ветроэнергетики: научно-технический отчет / А. Ф. Молочко [и др.]. Минск: Альфа-книга, 2019. 238 с.