QazaqGreen.com: Потенциал GFM-инверторов для энергосистем Центральной Азии
Переход к возобновляемой энергетике давно перестал сводиться к простому увеличению установленной мощности, пишет QazaqGreen.com. Он меняет принципы функционирования энергосистем на фундаментальном уровне. С ростом доли ВИЭ системные операторы сталкиваются с условиями, принципиально отличающимися от тех, в которых функционировали традиционные энергосистемы. Устойчивость, ранее обеспечиваемая физическими характеристиками синхронных машин, теперь требует активного и более сложного управления.
По мере ускорения энергетического перехода эта проблема обостряется. Генерация на основе инверторов вытесняет традиционные электростанции, что ведет к снижению системной прочности (system strength) и уровней токов короткого замыкания. Это сказывается на схемах защиты, регулировании напряжения и способности системы противостоять внешним и внутренним сбоям. На практике это означает, что подходы, надежно работавшие прежде, при высокой доле возобновляемой генерации уже не обеспечивают необходимого уровня устойчивости.
Ключевые вопросы устойчивости энергосистемы стали центральной темой технического сотрудничества, завершившегося презентацией и профильным семинаром, организованными для KEGOC. В осенне-зимний период 2025 года региональный проект помог компании изучить потенциал инверторов, формирующих сеть (Grid-Forming Inverters, GFM), для поддержания стабильной работы энергосистемы Казахстана при растущей доле возобновляемой генерации.
Работа проводилась в рамках программы EU4SustainableCentralAsia «Возобновляемая энергетика в Центральной Азии» (EURECA), реализуемой GIZ в странах Центральной Азии. Программа финансируется Федеральным министерством экономического сотрудничества и развития Германии (BMZ) и софинансируется Европейским союзом в рамках стратегии Global Gateway; она направлена на развитие как нормативной базы, так и технических решений для интеграции ВИЭ в национальные энергосистемы.
Традиционные энергосистемы основаны на работе синхронных генераторов, которые естественным образом обеспечивают инерцию и помогают поддерживать частоту и напряжение. В отличие от них, объекты возобновляемой генерации подключаются через силовую электронику и не создают этих стабилизирующих эффектов. По мере роста доли возобновляемой генерации энергосистема становится более уязвимой к сбоям и все труднее поддается прогнозированию.
Инверторы, формирующие сеть, предлагают принципиально иной подход. Инверторы, ведомые сетью, ориентируются на существующие значения напряжения и частоты; инверторы, формирующие сеть, напротив, сами устанавливают эти параметры. Они функционируют как управляемые источники напряжения, фактически участвуя в формировании сети, а не просто следуя за ней.
На практике это достигается за счет управления инвертором как источником напряжения за эквивалентным импедансом (полным сопротивлением). Система регулирует свое внутреннее напряжение и частоту и корректирует выдаваемую мощность в зависимости от разницы между своим внутренним состоянием и параметрами внешней сети. Активная мощность реагирует на отклонения частоты, реактивная — на изменения напряжения. Такая структура также позволяет нескольким устройствам работать совместно без прямой связи между ними, что актуально для масштабного развертывания.
Результаты моделирования, проведенного в рамках проекта, наглядно показывают, насколько важны первые мгновения после сбоя. Устойчивость системы во многом определяется в течение секунд. Инверторы, формирующие сеть, реагируют практически мгновенно, одновременно регулируя активную и реактивную мощность для стабилизации частоты, напряжения и угла фазы.