Створення розподіленої енергетичної системи для виробництва теплової та електричної енергії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318785

Ключові слова:

когенераційна розподілена генерація, відновлювані джерела енергії, автономна енергія, біогаз, електрична та теплова енергія

Анотація

Об’єктом дослідження є система розподіленої генерації (РГ) для віддалених районів, де розширення ліній електропередач є складним або неможливим. Дослідження демонструє, як інтеграція модулів електричної та теплової енергії на основі відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) у загальну шину РГ може забезпечити безперервне енергопостачання. Цей підхід забезпечує як тепло, так і електроенергію для споживачів, незалежно від погодних умов, що є перевагою перед традиційними системами, що залежать від змінних джерел, таких як енергія вітру та сонця. Чисельні оцінки свідчать про те, що запропонована система може покращити використання місцевих відновлюваних ресурсів приблизно на 20–30 % порівняно з установками з одного джерела відновлюваної енергії. Ця підвищена ефективність забезпечує більш стабільну вихідну потужність із меншою кількістю перерв, спричинених низькою швидкістю вітру або зменшенням сонячного випромінювання. З економічного погляду зменшення залежності від дизель-генераторів приблизно на 15–25 % може призвести до значної економії витрат на паливо. Крім того, переведення виробництва енергії з невідновлюваних джерел може скоротити викиди парникових газів приблизно на 10–20 %, сприяючи досягненню цілей захисту навколишнього середовища. У цьому дослідженні було отримано рішення для постачання електроенергії поза мережею в сільській місцевості, яка зазвичай покладається на дорогу та часто ненадійну централізовану енергетичну інфраструктуру. Використовуючи відновлювані джерела енергії та впроваджуючи когенеративну систему РГ, дослідження значно зменшує залежність від традиційних енергетичних мереж і підвищує енергонезалежність віддалених об’єктів. Дослідження підкреслює практичну цінність запропонованого рішення, особливо для сільських районів, розташованих далеко від ліній електропередач і з обмеженим доступом до традиційних систем електроенергії. Запропонована система не тільки забезпечує безперервне енергопостачання, але й збігається зі світовими тенденціями до стійких і децентралізованих енергетичних рішень

Біографії авторів

Nassim Rustamov, Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish University

Doctor of Technical Sciences, Senior Lecturer

Department of Electrical Engineering

Kamalbek Berkimbayev, Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish University

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor

Department of Computer Engineering

Zagipa Abdikulova, Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish University

Acting Associate Professor

Department of Electrical Engineering

Oxana Meirbekova, Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish University

Senior Lecturer

Department of Electrical Engineering

Zhanibek Issabekov, Abay Myrzakhmetov Kokshetau University

PhD, Vice-Rector for Innovation

Shokhrukh Babakhan, Khoja Akhmet Yassawi International Kazakh-Turkish University

Senior Lecturer

Department of Electrical Engineering

Perizat Rakhmetova, Satbayev University

PhD Candidate, Senior Lecturer

Department of Robotics and Technical Means of Automation

Посилання

  1. Fu, X., Wei, Z., Sun, H., Zhang, Y. (2024). Agri-Energy-Environment Synergy-Based Distributed Energy Planning in Rural Areas. IEEE Transactions on Smart Grid, 15 (4), 3722–3738. https://doi.org/10.1109/tsg.2024.3364182
  2. Rustamov, N., Babakhan, S., Genc, N., Kibishov, A., Meirbekova, O. (2023). An Improved Hybrid Wind Power Plant for Small Power Generation. International Journal of Renewable Energy Research, 13 (2). https://doi.org/10.20508/ijrer.v13i2.14193.g8735
  3. Rustamov, N., Meirbekova, O., Kibishov, А., Babakhan, S., Berguzinov, А. (2022). Creation of a hybrid power plant operating on the basis of a gas turbine engine. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (116)), 29–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.255451
  4. Zhou, Y., Wang, J., Xu, H., Yang, M., Liu, W. (2024). Improving full-chain process synergy of multi-energy complementary distributed energy system in cascade storage and initiative management strategies. Energy Conversion and Management, 322, 119120. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2024.119120
  5. Tahir, M. F., Haoyong, C., Mehmood, K., Ali, N., Bhutto, J. A. (2019). Integrated Energy System Modeling of China for 2020 by Incorporating Demand Response, Heat Pump and Thermal Storage. IEEE Access, 7, 40095–40108. https://doi.org/10.1109/access.2019.2905684
  6. Li, C., Yang, H., Shahidehpour, M., Xu, Z., Zhou, B., Cao, Y., Zeng, L. (2020). Optimal Planning of Islanded Integrated Energy System With Solar-Biogas Energy Supply. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 11 (4), 2437–2448. https://doi.org/10.1109/tste.2019.2958562
  7. Giordano, A., Mastroianni, C., Menniti, D., Pinnarelli, A., Scarcello, L., Sorrentino, N. (2021). A Two-Stage Approach for Efficient Power Sharing Within Energy Districts. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 51 (3), 1679–1689. https://doi.org/10.1109/tsmc.2019.2902077
  8. Nadeem, F., Hussain, S. M. S., Tiwari, P. K., Goswami, A. K., Ustun, T. S. (2019). Comparative Review of Energy Storage Systems, Their Roles, and Impacts on Future Power Systems. IEEE Access, 7, 4555–4585. https://doi.org/10.1109/access.2018.2888497
  9. Zhang, Y., Yuan, F., Zhai, H., Song, C., Poursoleiman, R. (2023). RETRACTED: Optimizing the planning of distributed generation resources and storages in the virtual power plant, considering load uncertainty. Journal of Cleaner Production, 387, 135868. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.135868
  10. Niknam, T., Kavousi-Fard, A., Ostadi, A. (2015). Impact of Hydrogen Production and Thermal Energy Recovery of PEMFCPPs on Optimal Management of Renewable Microgrids. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 11 (5), 1190–1197. https://doi.org/10.1109/tii.2015.2475715
  11. Ariwoola, R., Kamalasadan, S. (2023). An Integrated Hybrid Thermal Dynamics Model and Energy Aware Optimization Framework for Grid-Interactive Residential Building Management. IEEE Transactions on Industry Applications, 59 (2), 2519–2531. https://doi.org/10.1109/tia.2022.3224689
  12. Tian, Z., Li, X., Niu, J., Zhou, R., Li, F. (2024). Enhancing operation flexibility of distributed energy systems: A flexible multi-objective optimization planning method considering long-term and temporary objectives. Energy, 288, 129612. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129612
  13. Xie, H., Ahmad, T., Zhang, D., Goh, H. H., Wu, T. (2024). Community-based virtual power plants’ technology and circular economy models in the energy sector: A Techno-economy study. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 192, 114189. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114189
  14. Evro, S., Oni, B. A., Tomomewo, O. S. (2024). Carbon neutrality and hydrogen energy systems. International Journal of Hydrogen Energy, 78, 1449–1467. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.06.407
  15. Zheng, Z., Shafique, M., Luo, X., Wang, S. (2024). A systematic review towards integrative energy management of smart grids and urban energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 189, 114023. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.114023
  16. Rustamov, N. T., Mejrbekov, A. T., Meirbekova, D. (2022). Pat. No. 29833 RK. Method of all-season power supply to a greenhouse from an alternative energy source. publ.: 04.01.2022.
  17. Karbowa, K., Wnukowska, B., Czosnyka, M. (2019). Computer Aided Selection Of Power Generation unit In The Cogeneration Process. 2019 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE), 1–7. https://doi.org/10.1109/paee.2019.8788998
  18. Dyussebayev, I. M., Issabekov, Zh., Tulegulov, A. D., Yergaliyev, D. S., Bazhaev, N. A., Kaipova, A. A. (2022). Methodological basis for the application of wind generators in geology. Series Of Geology And Technical Sciences, 5 (455), 63–78. https://doi.org/10.32014/2518-170x.218
  19. Rustamov, N. T., Meirbekov, A. T., Avezova, N. R., Meirbekova, O. D., Babakhan, Sh. A. (2022). Pat. No. 7970 RK. Hybrid system for generating thermal and electrical energy. publ.: 24.11.2022.
  20. Diaz-Cachinero, P., Munoz-Hernandez, J. I., Contreras, J. (2018). A Linear Model for Operating Microgrids with Renewable Resources, Battery Degradation Costs and Electric Vehicles. 2018 15th International Conference on the European Energy Market (EEM), 1–5. https://doi.org/10.1109/eem.2018.8469868
  21. Bramm, A. M., Matrenin, P. V., Papkova, N. A., Sekatski, D. A. (2024). Capacity Factor Forecasting for Generation Facilities Based on Renewable Energy Sources in Decentralized Power Systems. ENERGETIKA. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 67 (5), 411–424. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-5-411-424
  22. Sultanov, M. M., Arakelyan, E. K., Boldyrev, I. A., Lunenko, V. S., Menshikov, P. D. (2021). Digital twins application in control systems for distributed generation of heat and electric energy. Archives of Thermodynamics, 42 (2), 89–101. https://doi.org/10.24425/ather.2021.137555
  23. Boghdady, T., Sweed, I. A., Ibrahim, D. K. (2023). Performance Enhancement of Doubly-Fed Induction Generator-Based-Wind Energy System. International Journal of Renewable Energy Research, 13 (1). https://doi.org/10.20508/ijrer.v13i1.13649.g8685
Створення розподіленої енергетичної системи для виробництва теплової та електричної енергії

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-30

Як цитувати

Rustamov, N., Berkimbayev, K., Abdikulova, Z., Meirbekova, O., Issabekov, Z., Babakhan, S., & Rakhmetova, P. (2024). Створення розподіленої енергетичної системи для виробництва теплової та електричної енергії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (132), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318785

Номер

Том 6 № 8 (132) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Nassim Rustamov, Kamalbek Berkimbayev, Zagipa Abdikulova, Oxana Meirbekova, Zhanibek Issabekov, Shokhrukh Babakhan, Perizat Rakhmetova

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.