Reliable power supply to power consuming units via isolated distributed generation: problematic issues and approaches to their solution

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The present study considers solutions to problematic issues concerning the integration of distributed generation facilities into the internal power supply network of power consuming units. The possibility of ensuring reliable power supply using verified models of generating plants and power consuming units is analysed along with a description of principles for the selection of control systems for generating plants. Full-scale measurements recording significant deviations in power quality indicators, were carried out. A total capacity of distributed generation facilities operating as a part of isolated energy districts is estimated at 8.5–9 GW. In addition, in the case of operation as a part of power systems, this capacity is equal to 13.5–14 GW. Therefore, the total capacity of these facilities is 22–23 GW or 9.5–10% of the total capacity of all generating facilities in Russia. The necessity of using verified mathematical models of generating plants, as well as main synchronous and asynchronous motors, along with the correct consideration of rotated mechanism types and real load factors, is substantiated. Principles for selecting the excitation systems of generating plants, as well as coordinating parameter settings for relay protection devices in generating plants and other elements in the internal power supply networks of power consuming units are considered. Recommendations regarding the permissibility of commutations and guaranteed correspondence between electric power quality indicators and regulatory requirements in island (autonomous) operating mode are provided. Thus, the need on the part of organizations that have necessary software systems and experience in conducting complex mode calculations to implement projects for integrating distributed generation facilities is substantiated. Here, the volume and complexity of calculations is higher than in the design of standard power plants and power supply systems.

About the authors

P. V. Ilyushin

Energy Research Institute of the RAS

Email: ilyushin.pv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5183-3040

References

  1. Dong Feng, Qin Chang, Zhang Xiaoyun, Zhao Xu, Pan Yuling, Gao Yujin, et al. Towards carbon neutrality: the impact of renewable energy development on carbon emission efficiency // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021;18(24):13284. https://doi.org/10.3390/ijerph182413284.
  2. Zhang H. Technology innovation, economic growth and carbon emissions in the context of carbon neutrality: evidence from BRICS // Sustainability. 2021. Vol. 13. No. 20. 11138. https://doi.org/10.3390/su132011138.
  3. lin Juan, Shen Yijuan, Li Xin, Hasnaoui Amir. BRICS carbon neutrality target: measuring the impact of electricity production from renewable energy sources and globalization // Journal of Environmental Management. 2021. Vol. 298. Р. 113460. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113460.
  4. Xu Jiuping, Liu Tingting. Technological paradigm-based approaches towards challenges and policy shifts for sustainable wind energy development // Energy Policy. 2020. Vol. 142. Р. 111538. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2020.111538.
  5. Senthil R. Recent innovations in solar energy education and research towards sustainable energy development // Acta Innovations. 2022. Vol. 42. P. 27–49. https://doi.org/10.32933/ActaInnovations.42.3.
  6. Burkov A. F., Mikhanoshin V. V., Van Kha N. Energy losses in electrical networks // Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering / eds. A. A. Radionov, V. R. Gasiyarov. Cham: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_45.
  7. Syranov D. V., Kovalnogov V. N., Zolotov A. N. Modeling, research and optimization of heat losses during transport in energy systems // Proceedings of the 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing. 2016. https://doi.org/10.1109/ICIEAM.2016.7911654.
  8. Есяков С. Я., Лунин К. А., Стенников В. А., Воропай Н. И., Редько И. Я., Баринов В. А. Трансформация электроэнергетических систем // Электроэнергия. Передача и распределение. 2019. № 4. С. 134–141.
  9. Henckens M. L. C. M. The energy transition and energy equity: a compatible combination? // Sustainability. 2022. Iss. 14. Р. 4781. https://doi.org/10.3390/su14084781.
  10. Тягунов М. Г. Цифровая трансформация и энергетика // Энергетическая политика. 2021. № 9. С. 74–85.. URL: https://energypolicy.ru/czifrovaya-transformacziya-ienergetika/energoperehod/2021/17/13/ (15.03.2022).
  11. Папков Б. В., Илюшин П. В., Куликов А. Л. Надёжность и эффективность современного электроснабжения: монография. Нижний Новгород: Научно-издательский центр «XXI век», 2021. 160 с.
  12. Praiselin W. J., Edward J. B. A review on impacts of power quality, control and optimization strategies of integration of renewable energy based microgrid operation // International Journal of Intelligent Systems and Applications. 2018. Vol. 10. Iss. 3. Р. 67–81. https://doi.org/10.5815/ijisa.2018.03.08.
  13. Папков Б. В., Шарыгин М. В. Требования к системе обеспечения надежности электроснабжения // Надежность и безопасность энергетики. 2014. № 1. С. 53–55.
  14. Куликов А. Л., Осокин В. Л., Папков Б. В. Проблемы и особенности распределённой электроэнергетики // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. 2018. № 11. С. 123–136.
  15. Бык Ф. Л., Мышкина Л. С. Надежность объектов распределенной энергетики // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 1. С. 45–51. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2021-14-1-45-51.
  16. Илюшин П. В., Самойленко В. О. Анализ показателей надежности современных объектов распределенной генерации // Промышленная энергетика. 2019. № 1. С. 8–16.
  17. Zakharov A. ORC plants application for secondary energy resources recycling in oil and gas sector enterprises // World petroleum congress 2014: 21st Responsibly energising a growing world, WPC (Moscow, 15–19 June 2014). Moscow, 2014. P. 4197–4207.
  18. Куликов А. Л., Шарыгин М. В. Применение статистических критериев распознавания режима релейной защиты сетей электроснабжения // Электротехника. 2019. № 2. С. 58–64.
  19. Илюшин П. В. Выбор управляющих воздействий противоаварийной автоматики в распределительных сетях для повышения надежности электроснабжения потребителей // Релейная защита и автоматизация. 2013. № 3. С. 74–81.
  20. Илюшин П. В. Учет особенностей объектов распределенной генерации при выборе алгоритмов противоаварийного управления в распределительных сетях // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011. № 4. С. 19–25.
  21. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных предприятий. М.: Изд-во «ЭлексКМ», 2008. 248 с.
  22. Гуревич Ю. Е., Кабиков К. В. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя. М.: Изд-во «Элекс-КМ», 2005. 408 с.
  23. Илюшин П. В. Анализ обоснованности уставок устройств РЗА генерирующих установок с двигателями внутреннего сгорания на объектах распределенной генерации // Релейная защита и автоматизация. 2015. № 3. С. 24–29.
  24. Илюшин П. В. О влиянии распределенной генерации на работу устройств автоматического включения резервного питания // Релейная защита и автоматизация. 2017. № 4. С. 28–36.
  25. Вагин Г. Я., Юртаев С. Н. К вопросу о нормировании несинусоидальности напряжения и ущербах от высших гармоник // Промышленная энергетика. 2017. № 1. С. 43–47.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).