Алгоритм формирования суточных графиков нагрузок активного энергетического комплекса с ветровой и солнечной станциями
Ключевые слова:
активный энергетический комплекс, управление, возобновляемые источники энергии, оптимизация
Аннотация
Под кураторством РАО ЕЭС продолжается «пилотный» проект по созданию активных энергетических комплексов (АЭК). Кроме экономической составляющей, весомой причиной для перехода к АЭК является возможность использования экологически чистой энергии. Ключевое отличие АЭК от энергосистемы заключается в расширении роли потребителя при управлении АЭК. В статье рассмотрена задача управления АЭК, реализованным на базе экологически чистых источников генерирующей мощности. Представлены математические модели применяемых элементов АЭК. Разработан алгоритм для решения задачи формирования суточных графиков электрической нагрузки. Алгоритм основан на корректировке плановых графиков нагрузки активных потребителей, зарегистрированных в программе управления спросом, реализующей принцип «смещение нагрузки». Задача выбора оптимального варианта смещения нагрузки выполняется методом перебора, а проблема сокращения времени рассмотрения множества возможных вариантов решается за счет отсечения заведомо неподходящих версий. Решение поставленной задачи выполняется путем минимизации заданной целевой функции с ограничениями в виде равенств и неравенств. Предложенный алгоритм апробирован на тестовой схеме, представляющей собой АЭК, где мощность генерируется на ветровой и солнечной станциях.
Литература
1. Дацко К.А. Активные энергокомплексы. – Энергетическая политика, 2020, № 6(148), с. 64–75.
2. Активный энергетический комплекс: как интегрировать распределенную энергетику в ЕЭС и снизить затраты потребителей АО "СО ЕЭС". – Электроэнергия. Передача и распределение, 2020, № 2(59), с. 26–29.
3. Marnay C., Robio F.J., Siddiqui A.S. Shape of the Microgrid. – IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, 2001, DOI: 10.1109/PESW.2001.917022.
4. Karanina E., Bortnikov M. Industrial Microgrids in Russia: Regional Systemic Effects of Its Implementation. – E3S Web of Conferences, 2020, No.164, DOI:10.1051/e3sconf/202016410011.
5. Бык Ф.Л., Епифанцев А.В. Активный энергетический комплекс: правовой эксперимент или "разведка боем"? – Бизнес. Образование. Право, 2021, № 2(55), с. 234–238.
6. Активные энергетические комплексы – первый шаг к промышленным микрогридам в России: экспертно-аналитический доклад. – Энергоэксперт, 2020, № 4(76), с. 4.
7. Gutiérrez-Oliva D., Colmenar-Santos A., Rosales-Asensio E. A Review of the State of the Art of Industrial Microgrids Based on Renewable Energy. – Electronics, 2022, 11(7), DOI:10.3390/electronics11071002.
8. Blake S., O'Sullivan D. Optimization of Distributed Energy Resources in an Inustrial Microgrid. – Procedia CIRP, 2018, vol. 67, pp. 104-109, DOI: 10.3390/electronics11071002.
9. Bektaş Z., Kayakutlu G. Review and Clustering of Optimal Energy Management Problem Studies for Industrial Microgrids. – International Journal of Energy Research, 2021, vol. 45(1), pp. 103–117, DOI:10.1002/er.5652.
10. Amirthalakshmi T.M. et al. A Novel Approach in Hybrid Energy Storage System for Maximizing Solar PV Energy Penetration in Microgrid. – International Journal of Photoenergy, 2022, DOI:10.1155/2022/3559837 I.
11. Кролин А. Изменение климата и действующие обязательства стран по смягчению его последствий в новых экономических условиях. – Энергетическая политика, 2023, № 5(183), с. 20–27.
12. Mustafa M. et al. Hybrid Renewable Power Generation for Modelling and Controlling the Battery Storage Photovoltaic System. – International Journal of Photoenergy, 2022, 9491808, DOI:10.1155/2022/9491808.
13. Суслов К. и др. Анализ развития солнечной энергетики в России. – Энергетическая политика, 2023, № 7(185), с. 26–45.
14. Дзедик В., Усачева И., Моткова А. Анализ эффективности применения накопителей энергии в различных типах электроэнергетических систем. – Энергетическая политика, 2023, № 3(181), c. 62–69.
15. Bernal-Agustín G.L., Dufo-López R. Simulation and Optimization of stand-Alone Hybrid Renewable Energy Systems. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, vol. 13, No. 8, pp. 2111–2118, DOI:10.1016/j.rser.2009.01.010.
16. Токарев И.С. и др. Алгоритм работы системы накопления энергии в структуре электротехнического комплекса объекта газовой отрасли. – Электричество, 2024, № 4, с. 51–61.
17. Голубчик Т.В., Куликов А.С., Аль-Антаки А.М.А. Опыт применения автоматизированных систем накопления энергии на базе литий-ионных аккумуляторных батарей в автономных солнечно-дизельных электростанциях – Электричество, 2022, № 9, с. 66–75.
18. Violette D. et al. Demand Response: Principles for Regulatory Guidance. – A Policy Paper by the Peak Load Management Alliance (PLMA), 2002, DOI: 10.13140/RG.2.2.35289.88166.
19. Dabur P., Singh G., Yadav N.K. Electricity Demand Side Management: Various Concept and Prospects. – International Journal of Recent Technology and Engineering, 2012, vol. 1(1).
20. Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности: Экспертно-аналитический доклад / под ред. Ф. Опадчего, Д. Холкина. М.:IDEA библиотека, 2019, 102 с.
21. Glazunova A., Semshchikov E., Negnevitsky M. Measurement verification for power systems with battery energy storage integration. – International Conference on Smart Grids and Energy Systems, 2020, DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00079.
22. Мокшин М., Путитов А. Оценка эффективности ветроэнергетики при проектировании с использованием алгоритмического моделирования. – Энергетическая политика, 2023, № 12(191), с. 80–91.
23. Zhu L. et al. Direct Load Control in Microgrids to Enhance the Performance of Integrated Resources Planning. – IEEE Transactions on Industry Applications, 2015, vol. 51(5), pp. 3553–3560.
24. Обухов С.Г. и др. Анализ энергетических характеристик солнечных батарей при частичном затенении – Электричество, 2022, № 9, с. 6–16.
---
Работа выполнена в рамках проекта государственного задания (№ FWEU-2021-0001) программы фундаментальных исследований РФ на 2021–2030 гг.
#
1. Datsko К.А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2020, No. 6(148), pp. 64–75.
2. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2020, No. 2(59), pp. 26–29.
3. Marnay C., Robio F.J., Siddiqui A.S. Shape of the Microgrid. – IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, 2001, DOI: 10.1109/PESW.2001.917022.
4. Karanina E., Bortnikov M. Industrial Microgrids in Russia: Regional Systemic Effects of Its Implementation. – E3S Web of Conferences, 2020, No.164, DOI:10.1051/e3sconf/202016410011.
5. Byk F.L., Epifantsev A.V. Biznes. Obrazovanie. Pravo – in Russ. (Business. Education. Law), 2021, No. 2(55), pp. 234–238.
6. Energoekspert – in Russ. (Energy Expert), 2020, No. 4(76), pp. 4.
7. Gutiérrez-Oliva D., Colmenar-Santos A., Rosales-Asensio E. A Review of the State of the Art of Industrial Microgrids Based on Renewable Energy. – Electronics, 2022, 11(7), DOI:10.3390/electronics11071002.
8. Blake S., O'Sullivan D. Optimization of Distributed Energy Resources in an Industrial Microgrid. – Procedia CIRP, 2018, vol. 67, pp. 104-109, DOI: 10.3390/electronics11071002.
9. Bektaş Z., Kayakutlu G. Review and Clustering of Optimal Energy Management Problem Studies for Industrial Microgrids. – International Journal of Energy Research, 2021, vol. 45(1),pp. 103–117, DOI:10.1002/er.5652.
10. Amirthalakshmi T.M. et al. A Novel Approach in Hybrid Energy Storage System for Maximizing Solar PV Energy Penetration in Microgrid. – International Journal of Photoenergy, 2022, DOI:10.1155/ 2022/3559837 I.
11. Krolin А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 5(183), pp. 20–27.
12. Mustafa M. et al. Hybrid Renewable Power Generation for Modelling and Controlling the Battery Storage Photovoltaic System. – International Journal of Photoenergy, 2022, 9491808, DOI:10.1155/2022/9491808.
13. Suslov К. et al. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 7(185), pp. 26–45.
14. Dzedik V., Usacheva I., Motkova А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 3(181), c. 62–69.
15. Bernal-Agustín G.L., Dufo-López R. Simulation and Optimization of stand-Alone Hybrid Renewable Energy Systems. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, vol. 13, No. 8, pp. 2111–2118, DOI:10.1016/j.rser.2009.01.010.
16. Tokarev I.S. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 51–61.
17. Golubchik T.V., Kulikov A.S., Al'-Antaki А.М.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 66–75.
18. Violette D. et al. Demand Response: Principles for Regulatory Guidance. – A Policy Paper by the Peak Load Management Alliance (PLMA), 2002, DOI: 10.13140/RG.2.2.35289.88166.
19. Dabur P., Singh G., Yadav N.K. Electricity Demand Side Management: Various Concept and Prospects. – International Journal of Recent Technology and Engineering, 2012, vol. 1(1).
20. Upravlenie sprosom v elektroenergetike Rossii: otkryvayushchiesya vozmozhnosti: Ekspertno-analiticheskiy doklad (Demand Management in the Russian Electric Power Industry: Emerging Opportunities: Expert and Analytical Report) / By Ed. F. Opadchy, D. Holkin. М.: IDEA biblioteka, 2019, 102 p.
21. Glazunova A., Semshchikov E., Negnevitsky M. Measurement verification for power systems with battery energy storage integration. – International Conference on Smart Grids and Energy Systems, 2020, DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00079.
22. Mokshin M., Putitov А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, 12(191), pp. 80–91.
23. Zhu L. et al. Direct Load Control in Microgrids to Enhance the Performance of Integrated Resources Planning. – IEEE Transactions on Industry Applications, 2015, vol. 51(5), pp. 3553–3560.
24. Obuhov S.G. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 6–16
---
The work was carried out within the framework of the state assignment project (no. FWEU-2021-0001) of the fundamental research program of the Russian Federation for 2021–2030.
2. Активный энергетический комплекс: как интегрировать распределенную энергетику в ЕЭС и снизить затраты потребителей АО "СО ЕЭС". – Электроэнергия. Передача и распределение, 2020, № 2(59), с. 26–29.
3. Marnay C., Robio F.J., Siddiqui A.S. Shape of the Microgrid. – IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, 2001, DOI: 10.1109/PESW.2001.917022.
4. Karanina E., Bortnikov M. Industrial Microgrids in Russia: Regional Systemic Effects of Its Implementation. – E3S Web of Conferences, 2020, No.164, DOI:10.1051/e3sconf/202016410011.
5. Бык Ф.Л., Епифанцев А.В. Активный энергетический комплекс: правовой эксперимент или "разведка боем"? – Бизнес. Образование. Право, 2021, № 2(55), с. 234–238.
6. Активные энергетические комплексы – первый шаг к промышленным микрогридам в России: экспертно-аналитический доклад. – Энергоэксперт, 2020, № 4(76), с. 4.
7. Gutiérrez-Oliva D., Colmenar-Santos A., Rosales-Asensio E. A Review of the State of the Art of Industrial Microgrids Based on Renewable Energy. – Electronics, 2022, 11(7), DOI:10.3390/electronics11071002.
8. Blake S., O'Sullivan D. Optimization of Distributed Energy Resources in an Inustrial Microgrid. – Procedia CIRP, 2018, vol. 67, pp. 104-109, DOI: 10.3390/electronics11071002.
9. Bektaş Z., Kayakutlu G. Review and Clustering of Optimal Energy Management Problem Studies for Industrial Microgrids. – International Journal of Energy Research, 2021, vol. 45(1), pp. 103–117, DOI:10.1002/er.5652.
10. Amirthalakshmi T.M. et al. A Novel Approach in Hybrid Energy Storage System for Maximizing Solar PV Energy Penetration in Microgrid. – International Journal of Photoenergy, 2022, DOI:10.1155/2022/3559837 I.
11. Кролин А. Изменение климата и действующие обязательства стран по смягчению его последствий в новых экономических условиях. – Энергетическая политика, 2023, № 5(183), с. 20–27.
12. Mustafa M. et al. Hybrid Renewable Power Generation for Modelling and Controlling the Battery Storage Photovoltaic System. – International Journal of Photoenergy, 2022, 9491808, DOI:10.1155/2022/9491808.
13. Суслов К. и др. Анализ развития солнечной энергетики в России. – Энергетическая политика, 2023, № 7(185), с. 26–45.
14. Дзедик В., Усачева И., Моткова А. Анализ эффективности применения накопителей энергии в различных типах электроэнергетических систем. – Энергетическая политика, 2023, № 3(181), c. 62–69.
15. Bernal-Agustín G.L., Dufo-López R. Simulation and Optimization of stand-Alone Hybrid Renewable Energy Systems. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, vol. 13, No. 8, pp. 2111–2118, DOI:10.1016/j.rser.2009.01.010.
16. Токарев И.С. и др. Алгоритм работы системы накопления энергии в структуре электротехнического комплекса объекта газовой отрасли. – Электричество, 2024, № 4, с. 51–61.
17. Голубчик Т.В., Куликов А.С., Аль-Антаки А.М.А. Опыт применения автоматизированных систем накопления энергии на базе литий-ионных аккумуляторных батарей в автономных солнечно-дизельных электростанциях – Электричество, 2022, № 9, с. 66–75.
18. Violette D. et al. Demand Response: Principles for Regulatory Guidance. – A Policy Paper by the Peak Load Management Alliance (PLMA), 2002, DOI: 10.13140/RG.2.2.35289.88166.
19. Dabur P., Singh G., Yadav N.K. Electricity Demand Side Management: Various Concept and Prospects. – International Journal of Recent Technology and Engineering, 2012, vol. 1(1).
20. Управление спросом в электроэнергетике России: открывающиеся возможности: Экспертно-аналитический доклад / под ред. Ф. Опадчего, Д. Холкина. М.:IDEA библиотека, 2019, 102 с.
21. Glazunova A., Semshchikov E., Negnevitsky M. Measurement verification for power systems with battery energy storage integration. – International Conference on Smart Grids and Energy Systems, 2020, DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00079.
22. Мокшин М., Путитов А. Оценка эффективности ветроэнергетики при проектировании с использованием алгоритмического моделирования. – Энергетическая политика, 2023, № 12(191), с. 80–91.
23. Zhu L. et al. Direct Load Control in Microgrids to Enhance the Performance of Integrated Resources Planning. – IEEE Transactions on Industry Applications, 2015, vol. 51(5), pp. 3553–3560.
24. Обухов С.Г. и др. Анализ энергетических характеристик солнечных батарей при частичном затенении – Электричество, 2022, № 9, с. 6–16.
---
Работа выполнена в рамках проекта государственного задания (№ FWEU-2021-0001) программы фундаментальных исследований РФ на 2021–2030 гг.
#
1. Datsko К.А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2020, No. 6(148), pp. 64–75.
2. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2020, No. 2(59), pp. 26–29.
3. Marnay C., Robio F.J., Siddiqui A.S. Shape of the Microgrid. – IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, 2001, DOI: 10.1109/PESW.2001.917022.
4. Karanina E., Bortnikov M. Industrial Microgrids in Russia: Regional Systemic Effects of Its Implementation. – E3S Web of Conferences, 2020, No.164, DOI:10.1051/e3sconf/202016410011.
5. Byk F.L., Epifantsev A.V. Biznes. Obrazovanie. Pravo – in Russ. (Business. Education. Law), 2021, No. 2(55), pp. 234–238.
6. Energoekspert – in Russ. (Energy Expert), 2020, No. 4(76), pp. 4.
7. Gutiérrez-Oliva D., Colmenar-Santos A., Rosales-Asensio E. A Review of the State of the Art of Industrial Microgrids Based on Renewable Energy. – Electronics, 2022, 11(7), DOI:10.3390/electronics11071002.
8. Blake S., O'Sullivan D. Optimization of Distributed Energy Resources in an Industrial Microgrid. – Procedia CIRP, 2018, vol. 67, pp. 104-109, DOI: 10.3390/electronics11071002.
9. Bektaş Z., Kayakutlu G. Review and Clustering of Optimal Energy Management Problem Studies for Industrial Microgrids. – International Journal of Energy Research, 2021, vol. 45(1),pp. 103–117, DOI:10.1002/er.5652.
10. Amirthalakshmi T.M. et al. A Novel Approach in Hybrid Energy Storage System for Maximizing Solar PV Energy Penetration in Microgrid. – International Journal of Photoenergy, 2022, DOI:10.1155/ 2022/3559837 I.
11. Krolin А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 5(183), pp. 20–27.
12. Mustafa M. et al. Hybrid Renewable Power Generation for Modelling and Controlling the Battery Storage Photovoltaic System. – International Journal of Photoenergy, 2022, 9491808, DOI:10.1155/2022/9491808.
13. Suslov К. et al. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 7(185), pp. 26–45.
14. Dzedik V., Usacheva I., Motkova А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, No. 3(181), c. 62–69.
15. Bernal-Agustín G.L., Dufo-López R. Simulation and Optimization of stand-Alone Hybrid Renewable Energy Systems. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009, vol. 13, No. 8, pp. 2111–2118, DOI:10.1016/j.rser.2009.01.010.
16. Tokarev I.S. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 51–61.
17. Golubchik T.V., Kulikov A.S., Al'-Antaki А.М.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 66–75.
18. Violette D. et al. Demand Response: Principles for Regulatory Guidance. – A Policy Paper by the Peak Load Management Alliance (PLMA), 2002, DOI: 10.13140/RG.2.2.35289.88166.
19. Dabur P., Singh G., Yadav N.K. Electricity Demand Side Management: Various Concept and Prospects. – International Journal of Recent Technology and Engineering, 2012, vol. 1(1).
20. Upravlenie sprosom v elektroenergetike Rossii: otkryvayushchiesya vozmozhnosti: Ekspertno-analiticheskiy doklad (Demand Management in the Russian Electric Power Industry: Emerging Opportunities: Expert and Analytical Report) / By Ed. F. Opadchy, D. Holkin. М.: IDEA biblioteka, 2019, 102 p.
21. Glazunova A., Semshchikov E., Negnevitsky M. Measurement verification for power systems with battery energy storage integration. – International Conference on Smart Grids and Energy Systems, 2020, DOI: 10.1109/SGES51519.2020.00079.
22. Mokshin M., Putitov А. Energeticheskaya politika – in Russ. (Energy policy), 2023, 12(191), pp. 80–91.
23. Zhu L. et al. Direct Load Control in Microgrids to Enhance the Performance of Integrated Resources Planning. – IEEE Transactions on Industry Applications, 2015, vol. 51(5), pp. 3553–3560.
24. Obuhov S.G. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 9, pp. 6–16
---
The work was carried out within the framework of the state assignment project (no. FWEU-2021-0001) of the fundamental research program of the Russian Federation for 2021–2030.
