Забезпечення балансу потужностей в гібридній енергосистемі з резервним генератором

Автор(и)

  • Микола Петрович Кузнєцов Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0497-7439
  • Ольга Валеріївна Лисенко Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0001-7085-7796
  • Андрій Борисович Чебанов Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0002-8014-8624
  • Дмитро Павлович Журавель Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0002-6100-895X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245557

Ключові слова:

локальна енергосистема, відновлювані джерела енергії, дизель-генератор, баланс потужності

Анотація

Поєднання кількох негарантованих джерел енергії (ВДЕ), традиційних джерел та непостійного навантаження споживачів у локальній системі призводить до стохастичних порушень балансу потужностей. Метою даної роботи є визначення можливостей забезпечення балансу потужностей в гібридній енергосистемі з резервним генератором та пошук методів розрахунку оптимальних параметрів для досягнення енергетичного балансу. Поставлена мета досягається шляхом імітаційного моделювання процесів, властивих вітровій та сонячній енергетиці, а також режимів споживання енергії за допомогою комбінації випадкових функцій зі стандартними розподілами ймовірностей. Як експериментальні дані використано агреговані дані щодо погодних факторів за кілька років у регіоні з високим потенціалом відновлюваної енергії, за якими можна описати поведінку у часі вітрової та сонячної енергії. Застосування багаторазового моделювання випадкових процесів з розрахунковими параметрами дозволило зробити висновки про наявність певних співвідношень потужностей та режимів керування генератором. За цими співвідношеннями можна визначити мінімум втрат енергії та споживання, зменшити ймовірність небалансу енергії, більш ефективно використовувати резервну потужність. Додатково враховані специфічні особливості стохастичної природи ВДЕ, пов'язані з наявністю трендів та випадкових флуктуацій на коротких годинних інтервалах. Передбачені можливості варіювання умов включення та вимкнення резервного генератора. Встановлено існування деяких діапазонів для встановленої потужності генератора, поза якими його використання стає неефективним. Запропонований підхід дозволяє визначити ймовірність різних станів системи, оцінити надійність забезпечення енергією та мінімізувати непродуктивні втрати

Спонсор дослідження

  • Стаття підготовлена в рамках виконання проектів науково-технічних робіт Національної академії наук України: «Комплекс-С», «Комплекс-3» (КПКВК 6541030).

Біографії авторів

Микола Петрович Кузнєцов, Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Доктор технічних наук, cтарший науковий співробітник

Відділ комплексних енергетичних систем

Ольга Валеріївна Лисенко, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електроенергетики і автоматизації

Андрій Борисович Чебанов, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електроенергетики і автоматизації

Дмитро Павлович Журавель, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та систем в  агропромисловому комплексі

Посилання

  1. Kuznietsov, M., Melnyk, O. (2020). The influence of instability consumption on the hybrid energy system balance. Vidnovluvana Energetika, 2 (61), 8–17. doi: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2020.2(61).8-17
  2. Negi, S., Mathew, L. (2014). Hybrid Renewable Energy System: A Review. International Journal of Electronic and Electrical Engineering, 7 (5), 535–542. Available at: https://www.ripublication.com/irph/ijeee_spl/ijeeev7n5_15.pdf
  3. Baba Kyari, I., Ya’u Muhammad, J. (2019). Hybrid Renewable Energy Systems for Electrification: A Review. Science Journal of Circuits, Systems and Signal Processing, 8 (2), 32. doi: https://doi.org/10.11648/j.cssp.20190802.11
  4. Raza, M. Q., Nadarajah, M., Hung, D. Q., Baharudin, Z. (2017). An intelligent hybrid short-term load forecasting model for smart power grids. Sustainable Cities and Society, 31, 264–275. doi: https://doi.org/10.1016/j.scs.2016.12.006
  5. Hsu, C.-C., Chen, C.-Y. (2003). Regional load forecasting in Taiwan––applications of artificial neural networks. Energy Conversion and Management, 44 (12), 1941–1949. doi: https://doi.org/10.1016/s0196-8904(02)00225-x
  6. Xia, C., Wang, J., McMenemy, K. (2010). Short, medium and long term load forecasting model and virtual load forecaster based on radial basis function neural networks. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 32 (7), 743–750. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2010.01.009
  7. Khwaja, A. S., Naeem, M., Anpalagan, A., Venetsanopoulos, A., Venkatesh, B. (2015). Improved short-term load forecasting using bagged neural networks. Electric Power Systems Research, 125, 109–115. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2015.03.027
  8. Rehman, S., El-Amin, I. (2015). Study of a Solar Pv/Wind/Diesel Hybrid Power System for a Remotely Located Population near Arar, Saudi Arabia. Energy Exploration & Exploitation, 33 (4), 591–620. doi: https://doi.org/10.1260/0144-5987.33.4.591
  9. Spiru, P., Lizica-Simona, P. (2018). Technical and economical analysis of a PV/wind/diesel hybrid power system for a remote area. Energy Procedia, 147, 343–350. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.07.102
  10. Akram, M. W., Yusuf, S. S. (2021). An efficient solar-diesel hybrid power generation system for Maheshkhali Island of Bangladesh. Proceedings of the 13th International Conference on Mechanical Engineering (ICME2019). doi: https://doi.org/10.1063/5.0037473
  11. Hadjipaschalis, I., Poullikkas, A., Efthimiou, V. (2009). Overview of current and future energy storage technologies for electric power applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13 (6-7), 1513–1522. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2008.09.028
  12. Djelailia, O., Kelaiaia, M. S., Labar, H., Necaibia, S., Merad, F. (2019). Energy hybridization photovoltaic/diesel generator/pump storage hydroelectric management based on online optimal fuel consumption per kWh. Sustainable Cities and Society, 44, 1–15. doi: https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.09.037
  13. Khan, M. J., Yadav, A. K., Mathew, L. (2017). Techno economic feasibility analysis of different combinations of PV-Wind-Diesel-Battery hybrid system for telecommunication applications in different cities of Punjab, India. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 577–607. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.076
  14. Haghighat Mamaghani, A., Avella Escandon, S. A., Najafi, B., Shirazi, A., Rinaldi, F. (2016). Techno-economic feasibility of photovoltaic, wind, diesel and hybrid electrification systems for off-grid rural electrification in Colombia. Renewable Energy, 97, 293–305. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.05.086
  15. Suchitra, D., Utthra, R., Jegatheesan, R., Tushar, B. (2013). Optimization of a PV-Diesel hybrid Stand-Alone System using Multi-Objective Genetic Algorithm. Emerging Research in Management &Technology, 2 (5), 68–76.
  16. Zhang, J., Li, H., Chen, D., Xu, B., Mahmud, M. A. (2021). Flexibility assessment of a hybrid power system: Hydroelectric units in balancing the injection of wind power. Renewable Energy, 171, 1313–1326. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.02.122
  17. Olsson, M., Perninge, M., Söder, L. (2010). Modeling real-time balancing power demands in wind power systems using stochastic differential equations. Electric Power Systems Research, 80 (8), 966–974. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2010.01.004
  18. Bendat, J. S., Piersol, A. G. (2010). Random data: analysis and measurement procedures. Wiley. doi: https://doi.org/10.1002/9781118032428
  19. Lysenko, O., Kuznetsov, M., Chebanov, A., Adamova, S. (2019). Hybrid Power System Stochastic Optimization. Modern Development Paths of Agricultural Production, 385–394. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-14918-5_40
  20. Kuznetsov, N., Lysenko, O. (2017). Statistical analysis of energy indices of solar radiation (Based on the data of Tokmak Solar Power Station). Problemele energeticii regionale, 2 (34), 140–148. Available at: http://elar.tsatu.edu.ua/bitstream/123456789/5052/1/15_02_34_2017.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-24

Як цитувати

Кузнєцов, М. П., Лисенко, О. В., Чебанов, А. Б., & Журавель, Д. П. (2021). Забезпечення балансу потужностей в гібридній енергосистемі з резервним генератором. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (114), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245557

Номер

Том 6 № 8 (114) (2021): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Mykola Kuznietsov, Olga Lysenko, Andrii Chebanov, Dmytro Zhuravel

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.