ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ФОРСИРОВКИ РЕГУЛЯТОРОВ ТУРБИН ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ИЗОЛИРОВАННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ

USE OF ENERGY STORAGE SYSTEMS AND TURBINE GOVERNOR FORCING TO ENHANCE STABILITY OF ISOLATED POWER SYSTEMS

Ivashin Daniil Konstantinovich

Master's student, Basic Department of JSC SUENKO, Industrial University of Tyumen,

Tyumen, Russia

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается метод применения систем накопления электроэнергии (СНЭЭ) и использовании форсировки главных регуляторов турбин во время глубокого падения частоты при аварийном отключении генератора.

ABSTRACT

The article discusses a method of using energy storage systems (ESS) and employing forcing of the main turbine governors during a deep frequency drop following an emergency generator trip.

Ключевые слова: энергосистемы малой мощности, автоматическая частотная разгрузка, СНЭЭ, форсировка регулятора, статизм турбины, изолированная энергосистема.

Keywords: low-capacity power systems, automatic underfrequency load shedding, ESS (energy storage systems), governor forcing, turbine statism, isolated power system.

Ранее, рассматривая динамические процессы, происходящие при аварийном отключении одного из генераторов в энергосистеме Камчатской ТЭЦ-1, и моделируя аварийную ситуацию с различными значениями статизма турбин, была проведена качественная оценка устойчивости сети при уменьшении величины статизма с 5 до 2,5 (%) [1]. Уменьшение статизма способствует повышению быстродействия системы автоматического регулирования турбины и позволяет избежать глубокого падения частоты, но не всегда гарантирует избежание срабатывания очередей АЧР и последующего отключения потребителя, например, при отключении одного из генератора.

Таким образом, возникает необходимость в покрытии дефицита мощности во избежание дальнейшего провала частоты путём ввода резервных источников энергии. В качестве основного средства компенсации дефицита мощности предлагается использование СНЭЭ на основе литий-ионных накопителей. Однако важно понимать, что ввод резерва мощности – задача автоматики, которая имеет свою выдержку времени. Необходимо создать такие условия, чтобы автоматика не «опоздала» с вводом резерва в связи с большой величиной скорости падения частоты.

Рассчитаем условия для успешного ввода СНЭЭ:

 – время ввода резерва,

 = 0,2 с – время, учитывающее скорость ответа логических устройств, механического привода.

 = 0,45 с – время достижения уставки первой очереди АЧР.

Рассмотрим динамические процессы, идентичные при сниженном статизме до 2,5% [1], примем время ввода СНЭЭ t_ком = 0,2 с. Для покрытия дефицита в 45 МВт выберем СНЭЭ мощностью 50 МВт. Результаты моделирования представим в виде сравнительных графиков.

Рисунок 1. Графики изменения частоты

Рисунок 2. Графики изменения баланса мощности

После ввода СНЭЭ суммарная генерация превышает нагрузку, вызывая кратковременное повышение частоты, лежащее в пределах нормы. Регуляторы турбин снижают механическую мощность до 89 МВт, в момент t=0,8 (с) форсировка деактивируется, и система приходит к устойчивому состоянию с номинальной частотой.

Введение СНЭЭ позволило полностью избежать срабатывание АЧР, восстановить частоту сети и обеспечить баланс мощности за 0,6-0,8 секунд после отключения генератора. Роль форсировки заключается в создании временного «окна» для успешного введения СНЭЭ. Применение СНЭЭ позволяет диспетчеру перейти от аварийной ликвидации аварии к плановому управлению нагрузкой и реализации отключений по заранее утверждённым графикам.

Список литературы:

1. Ивашин Д.К. Оценка эффективности уменьшения статизма регулятора турбин для предотвращения глубокого падения частоты при отключении генератора в изолированной энергосистеме // Студенческий: электрон. научн. журн. 2026. № 14(352). URL: https://sibac.info/journal/student/352/410945 (дата обращения: 19.04.2026).
2. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Суслов К.В. Адаптивное управление частотой в энергосистемах с малой инерцией на основе прогнозирующих моделей // Известия Российской академии наук. Энергетика. — 2022. — № 2. — С. 45–58. — DOI: 10.31857/S0002331022020035.
3. Бернякович Е. А., Рубан Н. Ю. Регулирование частоты в изолированной энергосистеме // Проблемы геологии и освоения недр : материалы XXIX Всероссийской научной конференции (г. Томск, 7–11 апреля 2025 г.). — Томск : Изд-во ТПУ, 2025. — Т. 2. — С. 133-134.