Дисертації (ЕП)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Динамічне керування режимами розподільних мереж з локальними джерелами енергії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Яценко, Дмитро Валерійович; Попов, Володимир АндрійовичЯценко Д.В. Динамічне керування режимами розподільних мереж з локальними джерелами енергії. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії у галузі знань 14 Електрична інженерія за спеціальністю 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. Формування нової енергетичної політики України - важлива складова процесу євроінтеграції. Передумовами для цього є розвиток відновлюваної електроенергетики та засобів її акумулювання (це передбачає "Національний план дій з відновлюваної енергетики до 2030 року"), а також, інтелектуалізація розподільної мережі та децентралізація ринку електричної енергії. Дані фактори стають основою для формування концепції активних розподільних мереж, або Smart Grid, та розробки ефективних методів керування їх режимами. Концепція енергетичної системи, побудованої на принципах створення активних електричних мереж, полягає у тому, що процес передачі та розподілу електричної енергії є повністю спостережуваний та керований, а комутаційне обладнання автоматизоване у повному обсязі. Перелічені особливості відкривають можливості постійного моніторингу стану мережі, прискорення локалізації та усунення пошкоджень, зменшення часу відновлення електропостачання, обсягу недовідпущеної електроенергії та її втрат, зокрема, шляхом реалізації динамічного керування режимами роботи розподільної мережі. У дисертаційній роботі під динамічним керуванням ми розуміємо процес оперативної зміни топології розподільної мережі для мінімізації втрат електричної енергії в добовому розрізі. При цьому для споживачів з власними локальними джерелами енергії це додатково дозволить більш активно взаємодіяти з енергосистемою, продавати вироблену електроенергію з урахуванням діючих тарифів. На даний момент основна маса розподільних мереж, що експлуатуються, були побудовані у 70-80 роках минулого століття. За цей період накопичилася певна кількість проблем, а саме: морально застаріле обладнання, низький рівень автоматизації, невідповідна якість електропостачання та великі втрати електричної енергії. Показник утрат електричної енергії в Україні занадто високий у порівнянні з країнами ЄС, США, Канадою, Австралією та Китаєм, які сягають 15-20% від усього відпуску. До ряду причин, через які втрати електричної енергії залишаються на достатньо високому рівні, насамперед, можна віднести наступні: передача електроенергії здійснюється на великі відстані, незадовільний технічний стан мереж та недостатньо ефективне керування їх режимами, особливо на рівні розподілу електричної енергії та ін. Врахувати та усунути негативні фактори можливо на етапі проєктування нових мереж. А для вирішення питання в існуючих мережах необхідно впроваджувати адекватне керування режимами їх роботи. Найважливіше це здійснювати у мережах на середній та низькій напругах, так як вони мають значну протяжність, низький рівень автоматизації та інформатизації, велику кількість вузлів навантаження та відгалужень, і саме до них підключені споживачі, а в перспективі мають приєднуватися і різноманітні локальні енергетичні ресурси. Тому на даний час керування здебільше проводиться у вигляді середньострокового планування режимів (вибір місць розмикання контурів, перемикання відгалужень без збуджень трансформаторів, закону регулювання напруги у центрі живлення і та ін.) у річному або сезонному розрізах. Заходів, спрямованих на зниження втрат активної потужності, які мають різні рівні впливу, є доволі велика кількість. У той же час одним з найбільш ефективним заходом зі зниження втрат потужності й електричної енергії є визначення оптимальної топології розподільних мереж, що побудовані за петлевою схемою. Даний спосіб керування одночасно впливає на покращення надійності, зменшення втрат напруги та підвищення пропускної спроможності мережі. Специфіка цієї задачі полягає у тому, що оптимальне місце розмикання мережі знаходиться шляхом порівняння різних варіантів конфігурації мережі та визначення найкращої, з точки зору мінімізації втрат активної енергії. Складність полягає у тому, що зміну місця розмикання розподільної лінії при існуючому рівні автоматизації мережі можна виконати тільки у ручному режимі. Згідно традиційної постановки задачі, раціональні місця розмикання електричних мереж, побудованих за петлевою схемою, встановлювали двічі на рік, відповідно для осінньо-зимового та весняно-літнього максимумів навантажень, що вже є недостатнім у сучасних умовах. Таким чином, керування за класичної постановки задачі проводиться у ручному режимі та сезонному розрізі. За останні роки збільшилася частка об’єктів малої генерації, і даний факт суттєво впливає на режими роботи розподільної мережі. Але водночас поява локальних джерел енергії, вихідна потужність яких залежить від метеорологічних умов, створює нетипові умови для роботи мереж, які проєктувалися для централізованого електропостачання. Поява локальних джерел енергії суттєво змінює методологію вирішення традиційних задач, пов’язаних з керуванням та плануванням режимів роботи розподільних мереж. Зокрема, задача вибору оптимальних місць розмикання розподільних мереж, яка традиційно сприймалась як задача середньострокового планування, в зазначених умовах уже може розглядатися у якості задачі динамічного (оперативного) керування. Це означає, що місця нормального розмикання розподільних мереж не залишаються незмінними протягом сезону року і навіть доби, а можуть змінюватися в залежності від фактичного режиму розподільної лінії. Зрозуміло, що будь-яке керування, а тим паче динамічне, можливе лише за умови наявності достовірної інформації відносно режимів роботи мережі (інформація про топологію мережі, параметрах її елементів і навантажень) та відповідного рівня автоматизації мережі. Найважче визначити поточні значення навантажень кожного вузла з існуючим рівнем засобів телеметрії. Найпростіше рішення – це встановити потрібну кількість вимірювальних приладів та комутаційних апаратів з дистанційним керуванням, але даний захід вимагає значних інвестицій. З огляду на досвід економічно розвинутих країн відомо, що модернізація існуючих електричних мереж до рівня Smart grid - процес достатньо довгий і потребує суттєвих фінансових витрат. Тому у дисертації розглянуто можливі варіанти точкового встановлення засобів вимірювання та дистанційно керованих комутаційних апаратів (здебільше двох) у розподільну мережу, побудовану за петлевим принципом. Під час визначення доцільності впровадження дистанційно керованих комутаційних апаратів основна увага буде приділена лініям, де є споживачі з незбіжним за часом характером зміни електроспоживання, або в якості локальних джерел енергії підключені відновлювані джерела енергії, з мінливим характером потужності, особливо за умов відсутності збігу у часі графіків їх генерації з режимами електроспоживання. Обґрунтування такого технічного рішення вимагає проведення технікоекономічного розрахунку. Необхідно врахувати не тільки вартість нового обладнання, а й створення каналів телеметрії, комутаційний ресурс вимикачів та величину додаткового зниження втрат електроенергії. Так як дані фактори дуже важко підлягають формальному аналізу, тому у роботі запропоновано три підходи до вирішення цієї задачі. Один з них - це визначення допустимої кількості комутацій на добу. Другий – визначення терміну окупності з урахуванням динаміки зміни ціни на електроенергію та зміну вартості грошей у часі. Третій – сценарний підхід із застосуванням таких показників ефективності технічного заходу, як простий термін окупності, дисконтований термін окупності, показник повернення інвестицій та чисту приведену вартість. Даний підхід дозволяє оцінити різні сценарії, які відрізняються, як ліквідною вартістю встановленого обладнання, так і вартістю нового комутаційного обладнання за умови фіксованої інтенсивності його використання. Також для динамічного керування топологією мережі у добовому розрізі розроблено експрес-метод визначення доцільності переносу точки розмикання мережі, а саме: індикативний показник, що дозволяє значно скоротити час для перерахунку параметрів режиму та прийняття рішення, що є принципово важливим для оперативного (у реальному часі) вирішення задачі. Для оцінки тривалості зміни режиму мережі та виключення не обґрунтовано частих спрацювань комутаційних апаратів розроблено адаптивну модель прогнозування електричного навантаження/вихідної потужності локальних джерел енергії. Дана модель дозволяє виконувати «сканування» (прогнозування з послідовно зростаючим часом випередження) параметрів режиму для часового проміжку, на який планується здійснити зміну топології розподільної мережі, з використанням методу прогнозування (заздалегідь обґрунтованого переліку), який на поточний момент має мінімальну похибку прогнозу. У загальному випадку різні методи можуть бути найкращими для прогнозування навантаження та вихідної потужності окремих локальних джерел енергії. Отже, розподільні мережі з інтегрованими локальними джерелами енергії потребують розробки нових методів керування режимами їх роботи, щоб забезпечити ефективне зменшення втрат електричної енергії. Тому розробка нових та удосконалення існуючих методів керування режимами роботи розподільної мережі з локальними джерелами енергії в режимі реального часу є актуальною науково-прикладною проблемою, яка визначила напрям дисертаційного дослідження.Документ Відкритий доступ Розвиток методів аналізу стаціонарних режимів роботи електротехнічних Smart-комплексів(2021) Мельничук, Григорій Валерійович; Денисюк, Сергій ПетровичДокумент Відкритий доступ Оцінювання обмінних процесів у локальних системах електропостачання з джерелами розосередженої генерації(2020) Горенко, Дар’я Сергіївна; Денисюк, Сергій ПетровичДокумент Відкритий доступ Оцінювання ефективності керування попитом в системах електропостачання з активним споживачем(2019) Опришко, Віталій Павлович; Денисюк, Сергій ПетровичДокумент Відкритий доступ Управління ефективністю функціонування систем розподілу електричної енергії в умовах стимулюючого регулювання(2019) Чернецька, Юлія Валентинівна; Замулко, Анатолій ІгоровичДокумент Відкритий доступ Управління режимами споживання та ефективністю використання електричної енергії в енергетичних системах(2018) Находов, Володимир Федорович; Денисюк, Сергій ПетровичДокумент Відкритий доступ Оперативний контроль енергоефективності виробничих систем на основі ймовірнісно-статистичного підходу(2017) Іванько, Дмитро Олегович; Находов, Володимир ФедоровичДокумент Відкритий доступ Адресное управления режимами потребления электрической мощности в энергетической системе(2017) Аль Шарари, Мохаммад Ибрагим Мохаммад; Находов, Владимир Федорович; Электроснабжения; Институт энергосбережения и энергоменеджмента; Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»Документ Відкритий доступ Підвищення енергоефективності локальних систем енергопостачання із активними споживачами та розосередженою генерацією(2016) Базюк, Тарас Миколайович; Денисюк, Сергій Петрович; Електропостачання; Інститут енергозбереження та енергоменеджменту; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»Документ Відкритий доступ Оцінювання ефективності регулювання енергетичних процесів в локальних електротехнічних системах з джерелами розосередженої генерації(2016) Дерев’янко, Денис Григорович; Денисюк, Сергій Петрович; Електропостачання; Інститут енергозбереження та енергоменеджменту; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»