Целью является проведение исследований в области прогнозирования выработки солнечных электростанций. В качестве объекта исследования предложена ансамблевая нейросетевая прогнозная модель ADWM на основе взвешенных нейронных сетей: сети долгой краткосрочной памяти LSTM, рекуррентной нейронной сети RNN и полносвязной нейронной сети DNN. При этом для поиска оптимальных весов использован метод безусловной оптимизации Нелдера-Мида для получения лучшей предсказательной эффективности прогнозной модели. С целью валидации предложенной прогнозной модели использованы реальные данные о выработке солнечных электростанций на основе фотоэлектрических панелей и метеорологические данные из Австралии за период – один год. Для имитации условий неустойчивой низкой инсоляции использована аугментация данных, добавление шума к набору данных. Анализ прогнозных моделей на реальных временных рядах показал, что в разные сезоны как данные выработки, так и наиболее значимые признаки существенно различаются. Установлено, что точность прогнозирования разных нейросетевых моделей в различные сезоны может существенно варьироваться. Результаты прогнозирования показывают, что предложенная комплексная модель имеет более высокую точность прогнозирования, чем отдельные модели в экстремальных погодных условиях. Для проверки надежности предложенной модели использовано скользящее окно для извлечения доверительного интервала и метод Bootstrap для расчета доверительного интервала. Таким образом, экспериментальным путем установлено, что точность и надежность прогнозирования комплексированной прогнозной нейросетевой модели ADWM выше, чем у традиционных нейросетевых моделей. Проведенные исследования позволят более эффективно использовать углеродно-нейтральные источники фотоэлектрической энергии и планировать работу энергосистем с распределенной генерацией.
Цель – провести обзор литературных источников, посвященных методам реализации виртуальной инерции ветровых и солнечных электростанций, с помощью которых возможно увеличение качества их управления. Изучено около 50 научных статей и обзоров, подобранных в различных научных источниках (в том числе IEEE, Web of Science и Scopus) по следующим ключевым словам: «ветроустановка», «ветроэлектрическая станция», «виртуальная инерция», «микросеть», «системы накопления энергии», «суперконденсатор», «регулирование частоты». Применен метод систематизированного обзора специализированных источников, который дает возможность обеспечить четко определенную структуру для данной области исследований путем категоризации статей. Проведен анализ работ, посвященных снижению негативного влияния возобновляемых источников энергии на энергосистему. Показано, что развитие технологий, позволяющих повысить регулировочные способности электростанции на основе возобновляющих источников энергии, является актуальной задачей, так как их низкая инерция приводит к снижению устойчивости энергосистем. Из анализа литературных источников следует, что одним из решений повышения устойчивости таких энергосистем является создание виртуальной инерции ветроэнергетических установок и солнечных панелей. Однако ввиду ограниченной мощности отдельных генерирующих установок эффективность внедрения виртуальной инерции может быть недостаточной при ее независимой реализации на отдельных агрегатах. В связи с этим показано, что многообещающим решением может стать создание виртуальной инерции на основе гибридной системы, состоящей из суперконденсатора и генерирующей установки, управляемой на основе метода виртуального синхронного генератора. В данном обзоре выполнен анализ специализированных источников по вопросу методов реализации виртуальной инерции в условиях работы энергосистем с ветровыми и солнечными электростанциями. Сделан вывод о том, что на сегодняшний день исследования предлагаемого подхода не проводились либо не представлены, а описанные в обзоре тезисы можно подтвердить, разработав необходимые алгоритмы и проведя анализ результатов.
Целью исследования является решение задачи формирования суточных графиков нагрузок для оптимального управления режимами экологически дружественного (мощность генерируется только на ветровых и солнечных станциях) активного энергетического комплекса, связанного с единой энергосистемой одной линией электропередачи. В исследовании выполнялась корректировка суточных плановых графиков нагрузок, расположенных на территории активного энергетического комплекса, заключающаяся в смещении потребления мощности на другое время суток (потребление мощности откладывается). Проблема оптимального распределения отложенной мощности представляется оптимизационной задачей множественного рюкзака, которая адаптируется к решению поставленной задачи. Апробация предложенного алгоритма была выполнена на 6-узловой схеме по следующему сценарию: сформировать графики нагрузок в активном энергетическом комплексе для обеспечения оптимального управления активным энергетическим комплексом при сохранении перетока мощности из единой энергосистемы в заданных пределах. Проведенные эксперименты по оценке обеспечения бесперебойности в электроснабжении потребителей активного энергетического комплекса в зависимости от исходных данных показали, что структура исходных данных влияет на качество результатов. Установлено, что базовым условием при формировании графиков нагрузки является соблюдение пределов мощности из единой энергосистемы. Анализ полученных результатов показал, что полное исключение нарушения в электроснабжении потребителей активного энергетического комплекса достигается при наличии возможности разделить нагрузку для переноса ее на другие часы суток и при отключении 0,151 МВт в режиме 7. Нагрузка должна быть разделена не менее чем на три части. Отключение 0,151 МВт выполняется для предотвращения отсоединения активного энергетического комплекса от единой энергосистемы, следствием которого будет дефицит мощности 4,652 МВт.
Цель исследований – разработка цифровых моделей систем тягового электроснабжения с нелинейной стационарной нагрузкой для определения несимметричных и несинусоидальных режимов. При их формировании применялись методы, основанные на использовании фазных координат и реализованные в программном комплексе Fazonord (версия 5.3.4.1–2024). В состав моделей входили следующие элементы: линии электропередачи 220 кВ, трансформаторы мощностью 40 МВ·А, тяговые сети 25 кВ двухпутных участков, преобразовательный агрегат, питающий систему электроснабжения промышленного транспорта. На основе разработанных моделей определены несимметричные и несинусоидальные режимы при движении поездов по рассматриваемому участку магистральной железной дороги. Показано, что за счет нелинейной стационарной нагрузки, создаваемой шестипульсным преобразователем, коэффициенты гармоник на вводах 10 и 220 кВ тяговой подстанции, питающей выпрямитель, увеличиваются и на шинах 10 кВ превышают 25%. Это следует учитывать при выборе средств снижения гармонических искажений. Показано, что для уменьшения уровней гармоник можно использовать следующие средства: пассивные фильтры, активные кондиционеры, электроподвижной состав нового поколения с четырехквадрантными преобразователями. Установлено, что максимумы коэффициентов несимметрии на шинах 10 кВ тяговых подстанций лежат в диапазоне 4,8…9%. Ввод этих показателей в допустимую область возможно осуществить путем применения пофазно управляемых источников реактивной мощности или симметрирующих трансформаторов. Таким образом, представленные модели дают возможность адекватно определять все параметры режима системы электроснабжения железной дороги переменного тока при наличии стационарных нагрузок с нелинейными вольтамперными характеристиками. Разработанная методика является универсальной и может использоваться для расчета режимов питающих и тяговых сетей различной структуры и конструктивного исполнения.
Цель исследований заключалась в решении проблемы повышения точности расчета потокораспределения в распределительной сети среднего напряжения на основе измерений балансовых интеллектуальных счетчиков, размещенных на вторичной стороне трансформаторов 6(10)/0,4 кВ. Для учета влияния несбалансированности нагрузок в сети низкого напряжения на потокораспределение в сети среднего напряжения использовалось приведение трехфазных трехпроводных линий к однолинейному представлению, которое позволяет применять для расчета несимметричного режима программы расчета симметричных режимов. Определение нагрузок сети среднего напряжения осуществлялось добавлением к нагрузкам, измеренным на вторичной стороне трансформаторов, потерь мощности в обмотках и в сердечнике трансформатора. Расчет потерь мощности в обмотках с использованием методов фазных координат и симметричных составляющих включает определение токов в обмотках каждой фазы по 48 срезам измерений мощностей нагрузок и модулей напряжений, выполненных балансовым счетчиком в течение суток. Показано, что корректность выражений для расчета потерь мощности в обмотках трансформаторов подтверждается равенством суммарных потерь в фазных координатах и симметричных составляющих. Установлено, что потери мощности обратной последовательности в обмотках трансформаторов близки к нулю, а потери нулевой последовательности существенно меньше потерь прямой последовательности практически для всех трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда/звезда с нулем, независимо от коэффициента загрузки и номинальной мощности. Таким образом, в результате проведенных исследований были доказаны возможность и эффективность использования измерений балансовых счетчиков для определения нагрузок и расчета потокораспределения сети среднего напряжения, что проиллюстрировано для реальной распределительной сети, включающей 26 трансформаторов. Проведенные исследования показали необходимость уточнения математических моделей трансформаторов при совместном расчете распределительных сетей среднего и низкого напряжени