Удосконалення управління енергоспоживанням фотоелектричної системи з накопичувачем для забезпечення потреб локального об’єкта

Автор(и)

  • Олександр Олексійович Шавьолкін Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-3914-0812
  • Ірина Олексіївна Шведчикова Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0000-0003-3005-7385
  • Jasim Mohmed Jasim Jasim Al-Furat Al-Awsat Technical University – Al-Musssaib Technical College, Ірак https://orcid.org/0000-0002-2983-416X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.228941

Ключові слова:

перерозподіл енергії, ступінь заряду акумулятора, структура управління, предиктивний контроль, автономний режим, регулювання струму батареї, багатозонна тарифікація

Анотація

Розглянуто вдосконалення управління енергоспоживанням фотоелектричної системи з накопичувачем для локального об'єкта, підключеного до мережі. Метою дослідження є зниження витрат на оплату електроенергії, споживаної з мережі, при навантаженні об'єкта, що не залежить від пори року, і виключенні генерації енергії в мережу. Удосконалено алгоритм управління генерацією з формуванням ступеня заряду батареї протягом доби за даними прогнозу. Це дозволить знизити споживання електроенергії в нічний час при більш повному використанні енергії акумулятора і фотоелектричної батареї вдень. Запропоновано використовувати автономне функціонування з відключенням від мережі в години пікових тарифів і вдень при достатній генерації фотоелектричної батареї. Це забезпечить нормальне функціонування об'єкта при можливому погіршенні якості напруги в мережі при зниженні втрат енергії в інверторі. Запропоновано предиктивний контроль очікуваного ступеня заряду батареї в наступній контрольній точці (з інтервалом 0.5 години або менше між точками контролю). Розроблено структуру системи управління із завданням струму акумуляторної батареї в залежності від режиму роботи, тарифної зони і прогнозованої генерації фотоелектричної батареї при зниженні частоти модуляції в автономному режимі. Перемикання режимів і зміна структури при цьому здійснюються з урахуванням ступеня заряду батареї. Моделювання в добовому циклі показало можливість зниження витрат на споживану з мережі електроенергію в 1.7–8 разів при двох або трьох ставках тарифу. Моделювання електромагнітних процесів в системі підтверджує прийнятні показники регулювання при перемиканні структури і зниження втрат енергії в інверторі в автономному режимі до 40 відсотків

Біографії авторів

Олександр Олексійович Шавьолкін, Київський національний університет технологій та дизайну

Доктор технічних наук, професор

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Ірина Олексіївна Шведчикова, Київський національний університет технологій та дизайну

Докторка технічних наук, професорка

Кафедра комп’ютерної інженерії та електромеханіки

Jasim Mohmed Jasim Jasim, Al-Furat Al-Awsat Technical University – Al-Musssaib Technical College

PhD, Associate Professor

Department of Electrical Power Engineering Techniques

Посилання

  1. Pro vnesennia zmin do deiakykh zakoniv Ukrainy shchodo udoskonalennia umov pidtrymky vyrobnytstva elektrychnoi enerhiyi z alternatyvnykh dzherel enerhiyi. Zakon Ukrainy vid 21 lypnia 2020 r. No. 810-ІХ. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/810-20#Text
  2. Rao, B. H., Selvan, M. P. (2020). Prosumer Participation in a Transactive Energy Marketplace: A Game-Theoretic Approach. 2020 IEEE International Power and Renewable Energy Conference. doi: https://doi.org/10.1109/iprecon49514.2020.9315274
  3. Nicolson, M., Fell, M., Huebner, G. (2018). Consumer demand for time of use electricity tariffs: A systematized review of the empirical evidence. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 97, 276–289. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.040
  4. Product manual REACT-3.6/4.6-TL (from 3.6 to 4.6 kW). ABB solar inverters. Available at: https://seasolargroup.com/wp-content/uploads/2018/08/REACT-3.6_4.6-TL-Product-manual-EN-RevBM0000025BG.pdf
  5. Conext SW. Hybrid Inverter. Available at: https://www.se.com/ww/en/product-range-presentation/61645-conext-sw/
  6. Ma, T.-T. (2012). Power Quality Enhancement in Micro-grids Using Multifunctional DG Inverters. Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists. Vol. II, IMECS 2012. Hong Kong, 996–1001.
  7. Vigneysh, T., Kumarappan, N. (2017). Grid interconnection of renewable energy sources using multifunctional grid-interactive converters: A fuzzy logic based approach. Electric Power Systems Research, 151, 359–368. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2017.06.010
  8. Guerrero-Martinez, M., Milanes-Montero, M., Barrero-Gonzalez, F., Miñambres-Marcos, V., Romero-Cadaval, E., Gonzalez-Romera, E. (2017). A Smart Power Electronic Multiconverter for the Residential Sector. Sensors, 17 (6), 1217. doi: https://doi.org/10.3390/s17061217
  9. Roncero-Clemente, C., Gonzalez-Romera, E., Barrero-Gonzalez, F., Milanes-Montero, M. I., Romero-Cadaval, E. (2021). Power-Flow-Based Secondary Control for Autonomous Droop-Controlled AC Nanogrids With Peer-to-Peer Energy Trading. IEEE Access, 9, 22339–22350. doi: https://doi.org/10.1109/access.2021.3056451
  10. Slama, F., Radjeai, H., Mouassa, S., Chouder, A. (2021). New algorithm for energy dispatch scheduling of grid-connected solar photovoltaic system with battery storage system. Electrical Engineering & Electromechanics, 1, 27–34. doi: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2021.1.05
  11. Mellit, A., Pavan, A. M., Lughi, V. (2021). Deep learning neural networks for short-term photovoltaic power forecasting. Renewable Energy, 172, 276–288. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.02.166
  12. Forecast.Solar. Available at: https://forecast.solar/
  13. Iyengar, S., Sharma, N., Irwin, D., Shenoy, P., Ramamritham, K. (2014). SolarCast - an open web service for predicting solar power generation in smart homes. Proceedings of the 1st ACM Conference on Embedded Systems for Energy-Efficient Buildings. doi: https://doi.org/10.1145/2674061.2675020
  14. Sangrody, H., Zhou, N., Zhang, Z. (2020). Similarity-Based Models for Day-Ahead Solar PV Generation Forecasting. IEEE Access, 8, 104469–104478. doi: https://doi.org/10.1109/access.2020.2999903
  15. Michaelson, D., Mahmood, H., Jiang, J. (2017). A Predictive Energy Management System Using Pre-Emptive Load Shedding for Islanded Photovoltaic Microgrids. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (7), 5440–5448. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2017.2677317
  16. Traore, A., Taylor, A., Zohdy, M. A., Peng, F. Z. (2017). Modeling and Simulation of a Hybrid Energy Storage System for Residential Grid-Tied Solar Microgrid Systems. Journal of Power and Energy Engineering, 05 (05), 28–39. doi: https://doi.org/10.4236/jpee.2017.55003
  17. Shavolkin, O., Shvedchykova, I., Kravchenko, O. (2019). Three-phase Grid Inverter for Combined Electric Power System with a Photovoltaic Solar Battery. 2019 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). doi: https://doi.org/10.1109/mees.2019.8896661
  18. Shavolkin, O., Shvedchykova, I. (2020). Improvement of the Three-Phase Multifunctional Converter of the Photoelectric System with a Storage Battery for a Local Object with Connection to a Grid. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240789
  19. Sotnyk, I., Zavdovyeva Y., Zavdovyev, A. (2014). Multi-rate Tariffs in the Management of Electricity Demand. Mechanism of Economic Regulation, 2, 106–115. Available at: https://mer.fem.sumdu.edu.ua/content/acticles/issue_21/IRYNA_M_SOTNYK_YULIA_N_ZAVDOVYEVA_ALEXANDER_I_ZAVDOVYEVMulti_Rate_Tariffs_in_the_Management_of_Electricity_Demand.pdf
  20. OPzV12-100 (12V100Ah). Hengyang Ritar Power CO.,LTD. Available at: https://www.ritarpower.com/uploads/ueditor/spec/OPzV12-100.pdf
  21. Shavolkin, O., Shvedchykova, I. (2020). Improvement of the multifunctional converter of the photoelectric system with a storage battery for a local object with connection to a grid. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). Kharkiv, 287–292.
  22. Shavolkin, O., Shvedchykova, I. (2018). Forming of Current of the Single-Phase Grid Inverter of Local Combined Power Supply System with a Photovoltaic Solar Battery. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559540
  23. Shavelkin, A., Jasim, J. M. J., Shvedchykova, I. (2019). Improvement of the current control loop of the single-phase multifunctional grid-tied inverter of photovoltaic system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (102), 14–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185391
  24. Photovoltaic geographical information system. Available at: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html#SA
  25. Shavelkin, A., Shvedchykova, I. (2020). Management of generation and redistribution electric power in grid-tied photovoltaic system of local object. Tekhnichna Elektrodynamika, 4, 55–59. doi: https://doi.org/10.15407/techned2020.04.055

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Шавьолкін, О. О., Шведчикова, І. О., & Jasim, J. M. J. (2021). Удосконалення управління енергоспоживанням фотоелектричної системи з накопичувачем для забезпечення потреб локального об’єкта. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (110), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.228941

Номер

Том 2 № 8 (110) (2021): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Александр Алексеевич Шавёлкин, Ирина Алексеевна Шведчикова, Jasim Mohmed Jasim Jasim

Creative Commons License

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

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.