Аналіз впливу впровадження розподілених джерел енергії на стабільність електромереж ГЕС

Abstract

UA : У роботі досліджено особливості функціонування електричних мереж за умов одночасної роботи гідроелектростанцій та розподілених джерел енергії. Аналіз дозволив з’ясувати, яким чином інтеграція сонячних, вітрових, біоенергетичних установок і малих ГЕС змінює режими електромережі та впливає на її стійкість. Поступове зростання частки РДЕ створює для енергосистеми нові виклики — зниження інерції, ускладнення частотного та напругового регулювання, появу двонаправлених потоків потужності й підвищення вимог до релейного захисту. Гідроелектростанції, завдяки своїй маневровості та здатності швидко реагувати на зміну навантаження, відіграють ключову роль у підтриманні стабільності мережі та згладжуванні коливань генерації відновлюваних джерел. У роботі детально представлено математичні моделі ГЕС і РДЕ, наведено їхні динамічні характеристики та особливості регулювання. Окрему увагу приділено аналізу впливу інверторних джерел енергії на частотну й напругову стійкість, а також питанням інтеграції систем зберігання та підвищення гнучкості мережі. На підставі світового і вітчизняного досвіду, включно з прикладом Запорізької області, робота показує, що збалансована взаємодія ГЕС та РДЕ є можливою й потенційно дуже ефективною. Використання гібридних рішень, впровадження Smart Grid, акумуляторних систем та адаптивних алгоритмів керування відкриває шлях до створення стабільної, екологічно чистої та надійної енергосистеми майбутнього.

ЕN : This thesis investigates the operational features of electrical networks under conditions of simultaneous functioning of hydropower plants and distributed energy resources. The analysis makes it possible to determine how the integration of solar, wind, bioenergy units and small hydropower plants affects the operating modes of the power grid and influences its overall stability. The gradual increase in the share of DER introduces new challenges for the power system, including reduced inertia, complications in frequency and voltage regulation, the emergence of bidirectional power flows, and increased demands on relay protection systems. Hydropower plants, owing to their flexibility and ability to rapidly adjust output in response to load variations, play a crucial role in maintaining grid stability and smoothing fluctuations caused by renewable energy generation. The thesis provides detailed mathematical models of HPPs and DERs, describes their dynamic characteristics, and analyzes specific aspects of their regulation. Special attention is given to the impact of inverter-based generation on frequency and voltage stability, as well as to the issues of integrating energy storage systems and enhancing the flexibility of electrical networks. Based on global and domestic experience, including the example of Zaporizhzhia region, the study demonstrates that a balanced interaction between hydropower plants and DERs is both feasible and highly effective. The use of hybrid solutions, Smart Grid technologies, energy storage systems, and adaptive control algorithms paves the way for the creation of a stable, environmentally friendly, and reliable power system of the future.