Автоматика та інформаційно-вимірювальна техніка

ПРОБЛЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МІКРОМЕРЕЖАХ НА ОСНОВІ ГІБРИДНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ З ФОТОЕЛЕКТРИЧНИМИ СТАНЦІЯМИ

Автор(и)

Р. І. Грицак
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу ROR
А. В. Яворський
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу ROR
DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-181-4-22-31

Ключові слова

відновлювані джерела енергії якість електричної енергії фотоелектричні станції гібридні інвертори автономний режим роботи вплив реактивного навантаження

Анотація

Досліджено якість електричної енергії (ЯЕ) в мікромережах з гібридними фотоелектричними станціями (ФЕС), стосовно відповідності чинним нормативним документам та визначення рекомендацій щодо їх удосконалення для врахування особливостей роботи ФЕС.

Розроблено інформаційно-вимірювальну установку (ІВУ) на базі діючої гібридної ФЕС, яка дала змогу за допомогою сучасних вимірювальних приладів від компаній Metrel та Seaward отримати дані про параметри мережі з високою точністю. Вимірювання, проведені в реальних умовах, дозволили виявити характерні особливості формування напруги на виході інверторів, що працюють у різних режимах, а також виявити основні проблеми з ЯЕ у разі автономної роботи гібридних ФЕС.

Під час проведення експерименту досліджено основні (згідно з пунктами 11.4.7—11.4.12 [1]) показники якості електричної енергії (ПЯЕ) в мікромережах з гібридними ФЕС за різних умов роботи. Зокрема зміну показників якості в різних режимах роботи інвертора (у разі автономної та синхронної робіт) під час неробочого ходу та за різного за типом та потужністю підключеного навантаження. Додатково перевірено якість напруги від інверторів різної топології та вартості.

За результатами дослідження отримано графічні залежності роботи DC/AC інверторів в синхронному та автономному режимі роботи з Об’єднаною енергетичною системою України (ОЕС-У). Визначено ступені погіршення ЯЕ, які проявлялися у гармонічних спотвореннях, відхиленнях частоти та збільшенні рівня флікера. Виявлено обмеження чинних нормативних документів зокрема стандартів та методик в частині роботи гібридних інверторів у автономному режимі та використання обладнання з безтрансформаторною топологією і модифікованою синусоїдою. Експериментально визначено допустимі рівні реактивно-активного навантаження, перевищення якого може спричиняти збільшення похибки вимірювальних приладів. Окрім приладів обліку, гармонічні спотворення напруги безпосередньо впливають на втрати енергії під час транспортування електроенергії, роботу електроустановок та рівень деградації ізоляції електромережі.

274 102

Як цитувати

[1]
«ПРОБЛЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ В МІКРОМЕРЕЖАХ НА ОСНОВІ ГІБРИДНИХ СИСТЕМ ЖИВЛЕННЯ З ФОТОЕЛЕКТРИЧНИМИ СТАНЦІЯМИ», Вісник ВПІ, вип. 4, с. 22–31, Сер 2025, doi: 10.31649/1997-9266-2025-181-4-22-31.

Біографії авторів

автор Р. І. Грицак, афіліація Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

аспірант кафедри інформаційно-вимірювальних технологій

автор А. В. Яворський, афіліація Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

канд. техн. наук, доцент кафедри інформаційно-вимірювальних технологій

Посилання

Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сферах енергетики та комунальних послуг (14.03.2018), № 310 Кодекс систем розподілу. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/v0310874-18#text.
Renewable Energy Market Update – Outlook for 2023 and 2024. European Commission. 10.07.2023. [Online]. Available: URL: https://surl.li/xpjdmk . Accessed on: March 20, 2025.
Міністерство економіки України (25.06.2024), № 587-р. Національний план з енергетики та клімату на період до 2030 року. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://me.gov.ua/view/bb0b9ef5-ea96-4b8a-8f2f-471faf32c9df .
Міністерство енергетики України (13.08.2024) № 761-р. Національний план дій з відновлюваної енергетики на період до 2030 року. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/761-2024- %D1 %80#Text
G. Hołdyński, Z. Skibko, A. Firlit, and W. Walendziuk, “Analysis of the Impact of a Photovoltaic Farm on Selected Parameters of Power Quality in a Medium-Voltage Power Grid,” Energies, no. 17(3), pp. 623, 2024. https://doi.org/10.3390/en17030623 .
M. J. Ortega, J. C. Hernández, and O. G. García, “Measurement and assessment of power quality characteristics for photovoltaic systems: Harmonics, flicker, unbalance, and slow voltage variations,” Electric Power Systems Research, vol. 96, pp. 23-35, 2013. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2012.11.003 .
M. Kopicka, M. Ptacek, and P. Toman, “Analysis of the power quality and the impact of photovoltaic power plant operation on low-voltage distribution network,” 2014 Electric Power Quality and Supply Reliability Conference (PQ), Rakvere, Estonia, pp. 99-102, 2014. https://doi.org/10.1109/PQ.2014.6866792 .
Abdul Kadir, A. F. T. Khatib, and W. Elmenreich, “Integrating Photovoltaic Systems in Power System: Power Quality Impacts and Optimal Planning Challenges,” Int. J. Photoenergy, 2014. https://doi.org/10.1155/2014/321826 .
O. Amirullah Penangsang, and A. Soeprijanto, “Effect of Installation of Photovoltaic (PV) Generation to Power Quality in Industrial and Residential Customers Distribution Network,” in Proceedings of the 2015 International Seminar on Intelligent Technology and Its Applications (ISITIA), Surabaya, Indonesia, 20-21 May 2015, pp. 193-200.
A. Elkholy, “Harmonics assessment and mathematical modeling of power quality parameters for low voltage grid connected photovoltaic systems,” Solar Energy, vol. 183, pp. 315-326, 2019. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.03.009 .
A. Kalair, N. Abas, A. R. Kalair, Z. Saleem, and N. Khan, “Review of harmonic analysis, modeling and mitigation techniques,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 78, pp. 1152-1187, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.121 .
О. Ю. Гаєвський та ін. «Ефективність однофазного інвертора фотоелектричної станції та гармонічні спотворення при різних рівнях навантаження,» Енергетика: економіка, технології, екологія, № 2, с. 26-34, 2017.
IEC 62446-2:2020 Photovoltaic (PV) systems - Requirements for testing, documentation and maintenance - Part 2: Grid connected systems - Maintenance of PV systems Systems . [Online]. Available: https://webstore.iec.ch/en/publication/27382 .
ДСТУ EN 61000-4-30:2022, Електромагнітна сумісність (EMC). Частина 4-30. Методи випробування та вимірювання. Методи вимірювання якості електроенергії (EN 61000-4-30:2015, IDT; IEC 61000-4-30:2015, IDT). [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=106274 .
ДСТУ EN 50160:2023, Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах загальної призначеності (EN 50160:2022, IDT). [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://cutt.ly/remoJu9g .
IEEE 519-2022 Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems. [Online]. Available: https://standards.ieee.org/ieee/519/10677/ .
1459-2010 — IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions. [Online]. Available: https://ieeexplore.ieee.org/document/5439063 .
ДСТУ EN 62109-1:2014. Безпечність силових перетворювачів, застосовуваних у фотоелектричних системах. Частина 1. Загальні вимоги. (EN 62109-1:2010, IDT; IEC 62109-1:2010, IDT). [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=77127 .
ДСТУ EN 62109-2:2014 Безпечність силових перетворювачів, застосовуваних у фотоелектричних системах. Частина 2. Спеціальні вимоги до інверторів (EN 62109-2:2011, IDT; IEC 62109-2:2011, IDT). [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=91605 .
Постанова НКРЕКП «Про затвердження Змін до Кодексу систем розподілу» від 15.04.2025 № 550. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/v0550874-25#Text .
Р. І. Грицак, і А. В. Яворський, «Порівняльний аналіз якості електричної енергії в ізольованих мережах змінного струму із системами резервного живлення на основі ФЕС,» Інформаційно-вимірювальні технології: тези доповідей ІІ міжнародної науково-практичної конференції, 13-14. 11.2024.
Р. І. Грицак, і А. В. Яворський, «Дослідження якості електроенергії при зміні режиму роботи гібридних інверторів в системах резервного живлення на основі ФЕС,» Mechanisms of Scientific and Technical Potential Development: Proceedings of the 4th International Scientific and Practical Internet Conference, November 14-15, 2024.