Моделі та методи управління процесами енергозабезпечення енергетичних спільнот
Ключові слова:
енергетичні спільноти, процеси енергозабезпечення, оптимізація розподілу електричної енергії, відновлювані джерела енергії, установки зберігання енергіїКороткий опис
Окреслено місце енергетичних спільнот у сучасній стратегії розвитку електроенергетичної галузі, структурні особливості функціонування спільнот відновлюваних джерел енергії, здійснено аналіз нормативно-правового забезпечення підтримки спільнот відновлюваних джерел енергії.
Проведено детальний аналіз питання оптимізації розподілу енергії в системах енергозабезпечення енергетичних спільнот, починаючи від визначення оптимальних режимів роботи окремих джерел енергії до формування оптимального складу генеруючих потужностей для забезпечення потреб різних груп споживачів. Проведено аналіз різних стратегій управління установками зберігання енергії, які визначаються залежно від їх роботи та встановленими критеріями оптимального функціонування. Для моделювання визначено стратегію управління, яка відповідає чинним нормативним вимогам Кодексу системи передачі.
Запропоновано структуру інформаційно-розрахункового комплексу, який може забезпечувати збір, обробку, аналіз і візуалізацію даних, що надходять від різноманітних джерел. Комплекс може слугувати основою для прийняття оптимальних рішень щодо управління генерацією, споживанням і розподілом енергії в межах спільноти.
Монографія призначена для наукових, педагогічних та інженерно-технічних працівників навчальних закладів; спеціалістів, що працюють в області електроенергетики; для аспірантів і магістрантів університетів відповідних спеціальностей.
Розділи
Посилання
Директива про внутрішній ринок електроенергії (ЄС) 2019/944. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32019L0944.
Директива про відновлювану енергетику (ЄС) 2018/2001. URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32018L2001.
Закон України про внесення змін до деяких законів України щодо відновлення та «зеленої» трансформації енергетичної системи України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3220-20#Text.
Проєкт «Енергія громадянського суспільства для стійкої України». URL: https://citizenenergy.com.ua/uk.
Вострякова В.І., Рубаненко О.О. Створення спільнот «зеленої» енергетики в Україні. Вінниця : «Нілан-ЛТД», 2023. 108 с. URL: https://sdasynergy.org/sites/default/files/sinergiya-posibnik-elektr_21.05.2024.pdf.
Громадська організація «Екоклуб». URL: https://ecoclubrivne.org/energy_communities_eu/.
Сисюк Т.С. Принципи формування енергетичних спільнот в умовах реформування енергетики»: маг. дис.: 141 / Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут». Київ. 2024. 100 с. URL: https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/686f117e-4724-4c03-9b40-b028d97bb639/content
Lowitzsch J. Energy Transition-Financing consumer co-ownership in renewables. 2019. 794 р.
An official website of the European Union. URL: https://ec.europa.eu.
Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the Promotion of the Use of Energy from Renewable Sources (Recast) (Директива (ЄС) 2018/2001 Європейського Парламенту та Ради від 11 грудня 2018 року про заохочення використання енергії, виробленої з відновлюваних джерел (нова редакція)). URL: https://energy.ec.europa.eu/topics/renewable-energy/renewable-energy-directive-targetsand-rules/renewable-energy-directive_en.
Directive (EU) 2019/944 of the European Parliament and of the Council of 5 June 2019 on Common Rules for the Internal Market for Electricity and Amending Directive 2012/27/EU (Recast) (Директива (ЄС) 2019/944 Європейського Парламенту та Ради від 5 червня 2019 року про спільні правила внутрішнього ринку електроенергії та внесення змін до Директиви 2012/27/ЄС (нова редакція)). URL: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32019L0944.
Tushar W., Saha T.K., Yuen C., Smith D., Poor H.V. Peer-to-Peer trading in electricity networks: an overview. Proc. IEEE Transactions on Smart Grid. 2020. Pp. 1–15. DOI: https://doi.org/10.1109/tsg.2020.2969657
Sharing-Cost Factors for a Community of PV Prosumers with Battery Storage. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10194607.
Koirala B.P., Koliou E., Friege J., Hakvoort R.A., Herder P.M. Energetic communities for community energy: a review of key issues and trends shaping integrated community energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 56. Pp. 722–744. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.080
Про схвалення Національного плану з енергетики та клімату на період до 2030 року. Розпорядження кабінетe міністрів України від 25 червня 2024 р. № 587-р. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/587-2024-%D1%80#Text.
Сайт проєкт уряду Великої Британії. URL: https://www.gov.uk/government/news/uk-ambassador-to-ukraine-and-minister-ofeconomy-of-ukraine-launch-the-green-transition-office.
Концепція впровадження «розумних мереж» в Україні до 2035 року. Розпорядження кабінету міністрів України від 14.10.2022 р. № 908-р. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/908-2022-%D1%80#Text.
European Commission. REPowerEU: A plan to rapidly reduce dependence on russian fossil fuels and fast-forward the green transition. URL: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_22_3131.
Salehi J., Abdolahi A. Optimal scheduling of active distribution networks with penetration of PHEV considering congestion and air pollution using DR program. Sustainable Cities and Society. 2019. Vol. 51. No. 101709.
Westering van W., Hellendoorn H. Low voltage power grid congestion reduction using a community battery: Design principles, control and experimental validation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2020. Vol. 114. No. 105349.
Pinson P., Madsen H. Benefits and challenges of electrical demand response: A critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 39. Pp. 686–699.
Medina J., Muller N., Roytelman I. Demand response and distribution grid operations: Opportunities and challenges. Proc. IEEE Transactions on Smart Grid. 2010. Vol. 1 (2). Pp. 193–198.
Яндульський О.С., Труніна Г.О., Нестерко А.Б., Настенко Д.В. Регулювання напруги в розподільних електричних мережах з відновлюваними джерелами енергії. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. 184 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/53135.
Ініціатива цифрових електромереж, орієнтованих на попит. Цифровізація для гнучких і стійких енергетичних систем. URL: https://www.iea.org/programmes/digital-demand-driven-electricity-networks-initiative.
Valtonen P., Mendes G., Honkapuro S. Demand response for increased grid flexibility: The case of Finland. Proc. IEEE Innovative Smart Grid Technologies. 2017. Pp. 1–6.
Energy E, et al. Demand side response in the non-domestic sector. 2012, Prepared for Ofgem. 69 p.
Baltputnis K., Broka Z., Sauhats A. Analysis of the potential benefits from participation in explicit and implicit demand response. Proc. 54th International Universities Power Engineering Conference. 2019. Pp. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/UPEC.2019.8893589
Freire-Barceló T, Martín-Martínez F, Sánchez-Miralles Á. A literature review of explicit demand flexibility providing energy services. Electric Power Systems Research. 2022. Vol. 209. No. 107953. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2022.107953
Закон України «Про ринок електричної енергії» (№ 4017-IX від 10.10.2024). URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2019-19#Text.
Zepter J.M., Lüth A., Crespo del Granado P., Egging R. Prosumer integration in wholesale electricity markets: Synergies of peer-to-peer trade and residential storage. Energy Build. 2019. Vol. 184. Pp. 163–176.
Denysiuk S., Opryshko V. Research on demand side management programs and analysis of their usage efficiency. Technology Audit and Production Reserves. 2016. Vol. 3. No. 1 (29). Рp. 69.
Веремійчук Ю.А., Опришко В.П., Притискач І.В., Ярмолюк О.С. Оптимізація функціонування інтегрованих систем енергозабезпечення споживачів. Київ : видавничий дім «КИЙ», 2020. 186 с.
Український системний оператор НЕК «Укренерго» отримав статус повноправного члена в ENTSO-E. URL: https://eu-ua.kmu.gov.ua/news/ukrayinskyjsystemnyj-operator-nek-ukrenergo-otrymav-status-povnopravnogo-chlena-v-entsoe/#:~:text=%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D0%B5%20%D1%80%D1%96%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F%20%D1%81%D1%8C%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%96%2C%2014%20%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BD%D1%8F,%D1%86%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D1%
%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%BB%D1%8F%D1%94%20%D0%9D%D0%95%D0%9A%20%C2%AB%D0%A3%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%BE%C2%BB.
EU DSO Entity and ENTSO-E Proposal for a Network Code on Demand Response, V 1.0, 8 May 2024. URL: https://www.entsoe.eu/news/2024/05/08/dso-entityand-entso-e-submit-joint-network-code-on-demand-response/.
Demand response. Last accessed 20 November 2024. URL https://www.helen.fi/en/companies/electricity-for-companies/lisatuotteet-japalvelut/kulutuksen-hallinta-ja-optimointi/demand-response.
Ericsson’s data centre and Fortum to collaborate in demand response. URL https://www.fortum.com/media/2018/01/ericssons-data-centre-and-fortumcollaboratedemand-response.
Gils HC. Assessment of the theoretical demand response potential in Europe. Energy. 2014. Vol. 67. Pp. 1–18.
Sridhar A., Honkapuro S., Ruiz F., Stoklasa J., Annala S., Wolff A., Rautiainen A. Residential consumer preferences to demand response: Analysis of different motivators to enroll in direct load control demand response. Energy Policy. 2023. Vol. 173. No. 113420. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2023.113420
Annala S. Households’ willingness to engage in demand response in the finnish retail electricity market: an empirical study. 2015. 83 p.
Ruokamo E., Kopsakangas-Savolainen M., Meriläinen T., Svento R. Towards flexible energy demand–preferences for dynamic contracts, services and emissions reductions. Energy Economics. 2019. Vol. 84. No. 104522.
Broberg T., Persson L. Is our everyday comfort for sale? Preferences for demand management on the electricity market. Energy Economics. 2016. Vol. 54. Pp. 24–32.
Ярмолюк О.С. Оцінювання режимів роботи інтегрованих енергопостачальних систем при невизначеності інформації: дис. … канд. техн. наук: 05.14.01 / Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут». Київ. 2015. 238 с.
Сабіщенко О.В. Управління енергозабезпеченням сталого регіонального розвитку із використанням гібридних систем альтернативних джерел енергії: дис. … докт. філософії: 051 / Київський національний університет технологій та дизайну. Київ. 2023. 191 с.
EnergyMag. Офіційний вебсайт. URL: https://energymag.net/ (дата звернення: 22.08.2024).
Pareto V. Cours d’economie politique. Lausanne : Lausanne Rouge, 1896. 430 p.
Jabr R.A., Singh R., Pal B.C. Minimum loss network reconfiguration using mixed-integer convex programming. Proc. IEEE Transactions on Power Systems. 2012. Vol. 27. Pp. 1106–1115.
Glamokanin V. Optimal loss reduction of distribution networks. Proc. IEEE Transactions on Power Systems. 1990. Vol. 5, No. 3. Pp. 774–782.
Sharatkhah M.M., Haghifam M.R., Arefi A. Load profile based determination of distribution feeder configuration by dynamic programming. Proc. IEEE Trondheim PowerTech Conference. 2011. Vol. 12. Pp. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/PTC.2011.6019329
Broadwater R.P. Time varying load analysis to reduce distribution losses through reconfiguration. Proc. IEEE Transaction on Power Delivery. 2003. Vol. 8, No. 1. Pp. 294–300.
Zhu J.Z. Optimal Reconfiguration of electrical distribution network using the refined genetic algorithm. Electric Power Systems Research. 2002. Vol. 62, Is. 1. Pp. 37–42.
Su C.-T., Chang C.-F., Chiou J.-P. Distribution network reconfiguration for loss reduction by ant colony search algorithm. Electric Power Systems Research. 2005. Vol. 75, Is. 2–3. Pp. 190–199.
OlamaeiJ., Niknam T., Arefi S.B. Distribution feeder reconfiguration for loss minimization based on modified honey bee mating optimization algorithm. Proc. the 2nd International Conference on Advances in Energy Engineering. 2011. Vol. 14. Pp. 304–311. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.12.934
Young J.J., Chul K.J., Kim Jin-O., Joong-Rin Shin J.O., Lee K.Y. An efficient simulated annealing algorithm for network reconfiguration in large-scale distribution systems. Proc. IEEE Transactions on Power Delivery. 2002. Vol. 17, Is. 4. Pp. 1070–1078.
Abdelaziz A.Y., Mohamed F.M., Mekhamer S.F., Badr M.A.L. Distribution system reconfiguration using a modified Tabu Search algorithm. Electric Power Systems Research. 2010. Vol. 80, No. 8. Pp. 943–953.
Abdelaziz A.Y., Mohammed F.M., Mekhamer S.F., Badr M.A.L. Distribution Systems Reconfiguration using a modified particle swarm optimization algorithm. Electric Power Systems Research. 2009. Vol. 79. Pp. 1521–1530.
Bernardon D.P., Sperandio M., Garcia V.J., Canha L.N., Abaide A.D.R., Daza E.F.B. AHP decision-making algorithm to allocate remotely controlled switches in distribution networks. Proc. IEEE Transactions on Power Delivery. 2011. Vol. 26, Is. 3. Pp. 1884–1892.
Ahuja A., Das S., Pahwa A. An AIS-ACO hybrid approach for multiobjective distribution system reconfiguration. Proc. IEEE Transactions on Power Systems. 2007. Vol. 22. Pp. 1101–1111.
Deb K. Multi-Objective Optimization Using Evolutionary Algorithms. John Wiley & Sons, 2001. 24 р.
Coello Coello C.A. Evolutionary multi-objective optimization: A historical view of the field. IEEE Computational Intelligence Magazine. 2006. Vol. 1 (1). Pp. 28–36. DOI: https://doi.org/10.1109/MCI.2006.1597059
Deb K., Jain H. An evolutionary many-objective optimization algorithm using reference-point-based nondominated sorting approach, part I: Solving problems with box constraints. IEEE Transactions on Evolutionary Computation. 2013. Vol. 18, No. 4. Pp. 577–601.
Floudas C.A., Gounaris C.E. A review of recent advances in global optimization. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2009. Vol. 48, No. 6, Pp. 2497–2542.
Klamroth K., Schwartz A. On the asymptotic convergence of scalarization methods for multi-objective optimization. Applied Mathematics & Optimization. 2005. Vol. 51, No. 2. Pp. 143–167.
Deb K., Tiwari S. Preference-based multi-objective optimization: a review,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 105, No. 9–12. Pp. 4441–4458.
De Farias I.R., Van Roy B. The linear programming approach to approximate dynamic programming. Operational Research. 2001. Vol. 49, No. 3. Pp. 351–363.
Гібридні системи малої енергетики : рекомендації до виконання розрахункової роботи [Електронний ресурс] : навч. посіб. для здобувачів ступеня магістра за освіт. програмою «Системи забезпечення споживачів електричною енергією» спец. 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: В. А. Попов, О. С. Ярмолюк. – Електрон. текст. дані (1 файл). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 64 с. Назва з екрану. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/62344.
Suresh A., Deb K., Boddeti V.N. Towards Multi-objective Co-evolutionary Problem Solving. Evolutionary Multi-Criterion Optimization. 2021. Pp. 139–151.
Pedrycz W., Gomide F. An Introduction to Fuzzy Sets: Analysis and Design. Cambridge : MIT Press, 1998. 465 p.
Ekel P. Fussy sets and models of decisions making. Computers & Mathematics with Applications. 2002. Vol. 44 (1), Іs. 7. Pp. 863–875. DOI: https://doi.org/10.1016/S0898-1221(02)00199-2
Pedrycz W., Ekel P., Parreiras R. Fuzzy Multicriteria Decision-Making: Models, Methods, and Applications. New York : John Wiley & Sons, 2011. 338 р.
Ярмолюк О.С., Веремійчук Ю.А., Опришко В.П., Філянін Д.В. Оптимізація процесів розподілу енергії в системах із відновлюваними джерелами енергії малої потужності та системою накопичення енергії. Авторське право на твір № 113938, 26.07.2022. 28 с.
Yarmoliuk O., Veremiichuk Y., Opryshko V., Mahnitko A., Zicmane I., Lomane T. Distribution processes optimization in power supply systems with low power energy sources. Proc. IEEE 63th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). Latvia, Riga, 10–12 October 2022. Pp. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/RTUCON56726.2022.9978794
Veremiichuk Y., Yarmoliuk O., Opryshko V., Prytyskach I., Mahnitko А., Lomane T. Optimal generation structure within sustainable energy communities demand. Proc. 2023 IEEE 64rd International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). Latvia, Riga, 09–11 October 2023. DOI: https://doi.org/10.1109/RTUCON60080.2023.10413185
Веремійчук Ю.А., Опришко В.П., Притискач І.В., Ярмолюк О.С. Оптимізація процесів розподілу електроенергії в системі електропостачання енергетичної спільноти. Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. 2023. Вип. 66. С. 77–83. DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2023.66.077
Veremiichuk Y.A., Opryshko V.P., Prytyskach I.V., Yarmoliuk O.S. Prospects for autonomous low-power renewable energy communities. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2024. Vol. 1415. 012120. Рр. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1415/1/012120
Kumtepeli V., Hesse H. C., Schimpe M., Tripathi A., Wang Y., Jossen A. Energy arbitrage optimization with battery storage: 3D-MILP for electro-thermal performance and semi-empirical aging models. IEEE Access. 2020. Vol. 8. Рp. 204325–204341. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3035504
Javeed I., Khezri R., Mahmoudi A., Yazdani A., Shafiullah G. M. Optimal sizing of rooftop pv and battery storage for grid-connected houses considering flat and time-of-use electricity rates. Energies (Basel). 2021. Vol. 14, No. 12. DOI: https://doi.org/10.3390/en14123520
Dowling J.A. et al. Role of Long-Duration Energy Storage in Variable Renewable Electricity Systems. Joule. 2020. Vol. 4, No. 9. Pp. 1907–1928. DOI: https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.07.007
Hannan M. A. et al. Battery energy-storage system: A review of technologies, optimization objectives, constraints, approaches, and outstanding issues. J Energy Storage. 2021. Vol. 42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103023
Wang J., Zhong H., Wu C., Du E., Xia Q., Kang C. Incentivizing distributed energy resource aggregation in energy and capacity markets: An energy sharing scheme and mechanism design. Appl Energy. 2019. Vol. 252. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113471
Prakash K. et al. A review of battery energy storage systems for ancillary services in distribution grids: Current status, challenges and future directions. Frontiers in Energy Research. 2022. Vol. 10. DOI: https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.971704
Maeyaert L., Vandevelde L., Döring T. Battery Storage for Ancillary Services in Smart Distribution Grids. J Energy Storage. 2022. Vol. 30. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101524
Official website of NPC Ukrenergo. URL: https://ua.energy/.
Duggal V.B.I. Short-term scheduling of thermal generators and battery storage with depth of discharge-based cost model. Proc. IEEE Trans Power Syst. 2015. Vol. 4, No. 30. P. 2110.
Gundogdu B., Gladwin D.T. A Fast Battery Cycle Counting Method for Grid-Tied Battery Energy Storage System Subjected to Microcycles. Proc. 6th International Electrical Engineering Congress (iEECON). Jule 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/IEECON.2018.8712263
Жаркін А., Попов В., Ярмолюк О., Наталич В. Використання установок зберігання енергії в умовах динамічного керування топологією розподільних мереж. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. 2023. № 2. С. 143–152. DOI: https://doi.org/10.32782/1995-0519.2023.2.18
Притискач І., Опришко В., Веремійчук Ю., Ярмолюк О. Функціонування установок зберігання енергії на ринку допоміжних послуг у контексті резерву підтримки частоти. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. 2023. № 3. С. 118–131. DOI: https://doi.org/10.32782/1995-0519.2023.3.14
Ярмолюк О.С., Веремійчук Ю.А., Опришко В.П., Філянін Д.В. Функціонування установок зберігання енергії на ринку допоміжних послуг у контексті резерву підтримки частоти. Авторське право на твір № 123686, 12.02.2024. 22 с.
Prytyskach I., Opryshko V., Veremiichuk Y., Yarmoliuk O. Battery Energy Storage Systems: Enabling Ukraine’s Grid Flexibility and Energy Security through Ancillary Services. Systems, Decision and Control in Energy VI. Volume II: Power Engineering and Environmental Safety. Switzerland: Springer Cham, 2024. Vol. 552. Pp. 3–36. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-67091-6
Притискач І.В. Вибір архітектури інформаційного комплексу для оптимізації режимів функціонування енергетичних спільнот. ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ: стан та перспективи розвитку – PEMS’2024. Україна, Київ, 26–27 листопада 2024. С. 66–67.

##submission.downloads##
Опубліковано
Категорії
Ліцензія

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