Малая энергетики имеет особое значение для надежного электроснабжения потребителей регионов России, удаленных от сетевой инфраструктуры. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года отнесла развитие малой энергетики к одному из главных направлений развития энергетического сектора [1]. При этом большое внимание уделяется вопросам внедрения ветро-дизельных электростанций (ВДЭС) в системы электроснабжения энергоудаленных потребителей малой мощности [2]. Как правило, их устанавливают в районах с высокой среднегодовой скоростью ветра в качестве резервных источников питания, либо как основной источник энергии в локальной системе электроснабжения (ЛСЭС). При проектировании ЛСЭС с ВДЭС важной задачей является определение устойчивости системы. Проведенный анализ нормативных документов и научно-технических публикаций по рассматриваемой теме [3, 4] показал, что во просы устойчивости ЛСЭС с ВДЭС в настоящее время изучены не достаточно.
Авторами поставлена цель – повышение устойчивости функционирования электротехнических комплексов с ВДЭС.
Установлено [5], что основными причинами нарушения устойчивости работы ЛСЭС с ВДЭС являются: нарушение устойчивой работы ветроэлектрической установки (ВЭУ), наличие асинхронного хода синхронного генератора, появление уравнительных токов, переход генератора дизель-генераторной установки (ДГУ) в двигательный режим и нарушение устойчивости узла нагрузки.
Принцип работы ВЭУ основан на преобразовании кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электрическую энергию. Набегающий на лопасти ветровой поток создает крутящий момент на валу двигателя, который приводит во вращение ротор синхронного генератора. Рабочими характеристиками ветродвигателя являются характеристики крутящих моментов Mв = f(n) и мощностей Pв = f(n). Они служат для выбора оптимального режима работы двигателя и определения передаточного отношения механической передачи к генератору. Наложение рабочих характеристик генератора на характеристики ветродвигателя определяет рабочие точки ВЭУ при нагрузке (рис. 1) [6], причем характеристики должны быть приведены к скорости вращения одного и того же вала (например, выходного вала двигателя).