ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ НА РАБОТУ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

摘要

Работа посвящена исследованию особенностей динамики скорости ветра в регионах России, в которых сосредоточены существующие и перспективные объекты ветровой энергетики. Для расчетов был использован массив данных реанализа последнего поколения ERA5 для периода 1950-2021 гг. Проведен анализ синхронности изменения скорости ветра на кросс-континентальных масштабах Северной Евразии. Показано, что характерный размер области синхронного изменения скорости ветра составляет сотни километров, при этом на тех территориях России, на которых в основном сосредоточена вводимая ветровая генерация, можно найти локации с несогласованным изменением скорости ветра. Выполнено эмпирическое исследование показателей работы ветроэнергетической установки (ВЭУ) в различных временных масштабах: от почасового до мультидекадного. Показано, что характерная изменчивость среднегодового коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) ВЭУ составляет 10-20%. Изменения экстремальных значений КИУМ во всем рассмотренном периоде при этом оказываются в 2-3 раза больше. Осреднение по территории нивелирует эту величину до 10% в случае характерных значений и до 25-35% для экстремальных. Предложен коэффициент, позволяющий оценить суточную неравномерность выработки электроэнергии ВЭУ и дополнительный резерв мощности, который потребуется на протяжении выбранных суток, чтобы нивелировать влияние колебаний мощности ветроустановки. Показано, что на протяжении суток для ветроустановки характерны высокие значения коэффициента неравномерности, что с учетом специфики энергосистем на определенной территории означает повышение потребности в регулировочном резерве. Осреднение по всей территории каждого из рассмотренных регионов позволяет незначительно повысить "гарантированную" выработку ВЭУ и снизить ее суточную неравномерность. При этом выбор локаций с минимальными взаимными корреляциями скорости ветра оказывается для снижения суточной неравномерности практически столь же действенным, что и осреднение по обширной территории. Идентифицированы задачи, решение которых позволит упростить интеграцию ветровой генерации в энергосистемы России за счет минимизации рисков для надежности электроснабжения и оптимизации использования доступных возможностей повышения ее гибкости.