ОПТИМАЛЬНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ЛОКАЛЬНОЇ ЕНЕРГОСИСТЕМИ З ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ
PDF

Ключові слова

локальна енергосистема
відновлювані джерела енергії
акумулятор
генератор
баланс потужності

Як цитувати

[1]
М. П. . Кузнєцов, О. В. . Лисенко, і О. А. . Мельник, «ОПТИМАЛЬНЕ РЕГУЛЮВАННЯ ЛОКАЛЬНОЇ ЕНЕРГОСИСТЕМИ З ВІДНОВЛЮВАНИМИ ДЖЕРЕЛАМИ ЕНЕРГІЇ», Вісн. Нац. техн. ун-ту «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1 (2), с. 52–61, Лип 2021.

Анотація

Робота присвячена вирішенню проблеми балансування в локальних енергосистемах з відновлюваними джерелами енергії. Для задачі оптимізації енергосистеми, робота якої залежить від випадкових погодних факторів, було розв’язано випуклу задачу оптимізації параметрів чи оптимального управління за допомогою керованої генерації, для кожної окремої реалізації випадкового процесу як детермінованої функції, а потім виконано статистичну обробку результатів за набором випадкових реалізацій та побудовано функції щільності розподілу шуканої цільової функції, з подальшою оцінкою очікуваних значень та їх довірчих інтервалів. Процес, що описує поточні відхилення генерованої потужності від середнього значення, модельований як дискретна модель блукання, і має властивості процесу Орнштейна-Уленбека, що дозволило варіювати тривалістю одиничного інтервалу, зокрема обирати бази даних діючих об’єктів з притаманною їх моніторинговим системам часовою дискретністю. Предметом дослідження та моделювання є випадкові складові, в той час як осереднені значення вважаються детермінованими, а їх забезпечення здійснюється в рамках прогнозованого графіка з використанням в тому числі й традиційних джерел енергії (централізованої електромережі). Математична модель сумісної роботи відновлюваних джерел енергії в системі зі змінним навантаженням, електроакумулюючим пристроєм та допоміжним регулюючим генератором реалізована у вигляді схеми послідовних моделей генерації і споживання та випадкових процесів, що описують поточний стан енергосистеми. Робота акумулятора електроенергії є залежною від згаданих процесів, але в повному балансі вона фігурує разом із втратами генерації чи навантаження, які є кумулятивними сумами небалансів потужності і можуть мати відмінний від нормального розподіл. Однак ці процеси є внутрішніми, стосуються перерозподілу енергії всередині системи генерування, потужність якої в цілому задовільно, з урахуванням відповідних критеріїв, описується нормальним законом. За такої умови можна оцінити імовірність різних обставин – надмірного чи недостатнього генерування, тобто дати числову оцінку показникам надійності забезпечення енергією.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.01.08
PDF

Посилання

Obukhov S., Ibrahim A., Tolba M. A., El-Rifaie A. M.. Power balance management of an autonomous hybrid energy system based on the dual-energy storage. Energies. 2019, vol. 12, no. 4, pp. 4690. doi: https://www.doi.org/10.3390/en12244690

Olatomiwa L., Mekhilef S., Ismail M. S., Moghavvemi M. Energy management strategies in hybrid renewable energy systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016, vol. 62, pp. 821–835.

Salas V., Suponthana W., Salas R. A. Overview of the off-grid photovoltaic diesel batteries systems with AC loads. Appl. Energy. 2015, vol. 157, pp. 195–216.

Hu X., Martinez C. M., Yang Y. Charging, power management, and battery degradation mitigation in plug-in hybrid electric vehicles: A unified cost-optimal approach. Mech. Syst. Signal Process. 2017, vol. 87, pp. 4–16.

Jakhrani A. Q., Othman A., Rigit A. R. H., Samo S. R. Life cycle cost analysis of a standalone PV system. International Conference on Green and Ubiquitous Technology. Jakarta, Indonesia, 2012.

Narvaez A., Cortes C., Trujillo C. L. Comparative analysis of topologies for the interconnection of batteries and supercapacitors in a Hybrid Energy Storage System. Proceedings of the 2017 IEEE 8th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG). Florianopolis, Brazil, 2017.

Choudar A., Boukhetala D., Barkat S., Brucker J.-M. A local energy management of a hybrid PV-storage based distributed generation for microgrids. Energy Convers. Manag. 2015, vol. 90, pp. 21–33.

Wu T., Shi X., Liao L., Zhou C., Zhou H., Su Y. A Capacity Configuration Control Strategy to Alleviate Power Fluctuation of Hybrid Energy Storage System Based on Improved Particle Swarm Optimization. Energies. 2019, vol. 12, no. 4, pp. 642. doi: https://www.doi.org/10.3390/en12040642

Negi S., Mathew L. Hybrid Renewable Energy System: A Review. International Journal of Electronic and Electrical Engineering. 2014, vol. 7, nо. 5, pp. 535–542.

Shivarama K., Kumar K. S. A review on hybrid renewable energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015, vol. 52, pp. 907–916.

Bhandari B., Lee K. T., Lee G. Y., Cho Yu.-M., Ahn S.-H. Optimization of Hybrid Renewable Energy Power Systems: A Review. International journal of precision engineering and manufacturing-green technology. 2015, vol. 2, no. 1, pp. 99–112.

Wu Yu.-K., Chang S.-M. Review of the Optimal Design on a Hybrid Renewable Energy System. MATEC Web of Conferences. 2016, vol. 55, pp. 06001.

Sawle Y., Gupta S. C., Bohre A. K. Review of hybrid renewable energy systems with comparative analysis of off-grid hybrid system. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018, vol. 81, part 2, pp. 2217–2235.

Kyari I. B., Muhammad J. Y. Hybrid Renewable Energy Systems for Electrification: A Review. Science Journal of Circuits, Systems and Signal Processing. 2019, no. 8 (2), pp. 32–39.

Lawan S. M., Wan Zainal Abidin W. A. A Review of Hybrid Renewable Energy Systems Based on Wind and Solar Energy: Modeling, Design and Optimization. Wind Solar Hybrid Renewable Energy System. 2020. 23 р.

Dawood F., Shafiullah G. M., Anda M. Stand-Alone Microgrid with 100% Renewable Energy: A Case Study with Hybrid Solar PV-Battery-Hydrogen. Sustainability. 2020, vol. 12, no. 5, pp. 2047.

IRENA. Battery Storage for Renewables: Market Status and Technology Outlook. Available at: https://irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2015/IRENA_Battery_Storage_report_2015.pdf (accessed 27.01.2021).

Bocklisch T. Hybrid energy storage systems for renewable energy applications. Energy Procedia, 2015, vol. 73, pp. 103–111.

Zhang Y., Dong Z. Y., Luo F., Zheng Y., Meng K., Wong K. P. Optimal allocation of battery energy storage systems in distribution networks with high wind power penetration. IET Renewable Power Generation. 2016, vol. 10, no. 8, pp. 1105–1113.

Geem Z. W. Size optimization for a hybrid photovoltaic–wind energy system. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2012, vol. 42, no. 1, pp. 448–451.

Ghaffari R., Venkatesh B. Energy reserve trade optimization for wind generators using black and scholes options in small-size power systems. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering. 2015, vol. 38, no. 2, pp. 66–76.

Gitman, M. B. Vvedenie v stokhasticheskuyu optimizatsiyu: ucheb. posobie [Introduction to Stochastic Optimisation: Tutorial]. Perm, Perm National Research Polytechnic University Publ., 2014. 104 p.

Luickx P., Vandamme W., Souto Perez P., Driesen J., D'haeseleer W. Applying Markov chains for the determination of the capacity credit of wind power. 2009 6th International Conference on the European Energy Market. Leuven, Belgium. 2009, pp. 1–6. doi: 10.1109/EEM.2009.5207146

Lysenko O. V. Otsinka vypadkovykh vlastyvostey rivniv spozhyvannya elektroenerhiyi [Estimation the random properties of electricity consumption levels]. Vidnovlyuvana enerhetika. 2018, no. 1, pp. 26–35.

Stepanov S. S. Stokhasticheskiy mir [Stochastic world]. Available at: http://www.synset.com/ru (accessed 20.01.2021).

Miller B. M., Pankov A. R. Teoriya sluchaynykh protsessov v primerakh i zadachakh [Random process theory in examples and tasks]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2002. 320 p.

Kuznietsov M. P. Zastosuvannya normal'noho rozpodilu do opysu shvydkosti vitru [Applying a normal distribution to the description of wind speed]. Vidnovlyuvana enerhetika. 2013, no. 2, pp. 53–58.

Kuznietsov M. P., Lysenko O. V. Kharakter balansuvannya potuzhnosti v lokal'niy enerhosystemi z vidnovlyuvanymy dzherelamy enerhiyi [Features of power balancing in thе local energy system with renewable energy sources]. Scientific bulletin of the Tavria State Agrotechnological University. 2019, vol. 9, no. 1, pp. 1–11. doi: https://www.doi.org/10.31388/2220-8674-2019-1-17

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право (c) 2021 Микола Петрович Кузнєцов, Ольга Валеріївна Лисенко, Олександр Анатолійович Мельник