Активное участие солнечных электростанций в регулировании параметров электрических режимов изолированных энергорайонов Active participation of solar power plants in regulating the electrical parameters of isolated energy districts

В ряде стран электроснабжение части потребителей осуществляется от электростанций на базе местных энергоресурсов, включая возобновляемые источники энергии, в составе изолированных энергорайонов. В последнее время массово строятся солнечные электростанции (СЭС). Одной из таких стран является Намибия, которая имеется высокий потенциал солнечной энергии. В статье представлены результаты оценки эффективности активного участия СЭС в регулировании параметров электрических режимов изолированного энергорайона при доле мощности, выдаваемой СЭС, 37,5 %. Результаты имитационного моделирования для изолированного энергорайона города Окаханджа (Намибия) показали, что в исходном режиме отклонение частоты составляет ±1,75 Гц при времени её восстановления до номинальной величины за 6,2 с, а отклонение напряжения достигает ±15 %. Реализация в системе автоматического управления инвертора СЭС алгоритма виртуальной инерции, регулирования реактивной мощности, ограничения выдачи активной мощности, а также интеграция системы накопления электроэнергии и скоординированное управление всеми источниками электроэнергии позволили получить значимые эффекты. Отклонение частоты уменьшилось в 5 раз, составив ±0,35 Гц при времени её восстановления 1,3 с, отклонение напряжения уменьшилось в 12 раз, составив ±1,25 %, при этом загрузка дизель-генераторной установки была снижена на 25 %, что позволило получить экономию дизельного топлива около 13 %. Полученные результаты могут быть эффективно использованы в изолированных энергорайонах разных стран с большой долей СЭС для повышения устойчивости их работы. изолированный энергорайон, солнечная электростанция, инвертор, регулирование частоты, регулирование напряжения, виртуальная инерция, система накопления электроэнергии In a number of countries, some consumers receive electricity from power plants powered by local energy sources, including renewable energy sources, within isolated power districts. Solar power plants (SPPs) have recently been built on a large scale. One such country is Namibia, which has significant solar energy potential. The article presents the results of an assessment of the effectiveness of SPPs in regulating the electrical parameters of an isolated energy district, with the share of power supplied by SPPs being 37.5%. Simulation results for the isolated energy district of the city of Okahandja (Namibia) showed that in the initial mode, frequency deviation is ±1.75 Hz with a recovery time of 6.2 sec, while voltage deviation reaches ±15%. Implementing a virtual inertia algorithm, reactive power regulation, and active power output limitation in the solar power plant inverter’s automatic control system (ACS), as well as integrating an energy storage system (ESS) and coordinating the control of all power sources, yielded significant results. Frequency deviation was reduced by a factor of 5, reaching ±0.35 Hz with a recovery time of 1.3 seconds. Voltage deviation was reduced by a factor of 12, reaching ±1.25%. Diesel generator set (DGS) utilization was reduced by 25%, resulting in diesel fuel savings of approximately 13%. The results can be effectively used in isolated energy districts across various countries with a large share of solar power plants to improve their operational stability. isolated energy district, solar power plant, inverter, frequency regulation, voltage regulation, virtual inertia, energy storage system.