Математичне та програмне забезпечення системи купівлі / продажу електроенергії в рамках низьковольтних енергомереж

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorЧертов, Олег Романович
dc.contributor.authorБірук, Станіслав Володимирович
dc.date.accessioned2024-05-24T13:33:12Z
dc.date.available2024-05-24T13:33:12Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractДисертацію виконано на 84 аркушах, вона містить 2 додатки та перелік посилань на використані джерела з 47 найменувань. У роботі наведено 32 рис. та 8 таблиць. Актуальність теми полягає в тому, що впровадження потужностей відновлюваної енергетики в повсякденне життя людини дозволить розподілити навантаження на централізовану мережу передачі електроенергії та зменшити частку використання електроенергії від теплових електростанцій, які негативно впливають на навколишнє середовище. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась згідно з планом науково-дослідних робіт кафедри прикладної математики Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Метою дослідження є оптимізація процесу купівлі / продажу електроенергії з метою зменшення періоду повернення інвестицій, які були залучені при встановленні технічних засобів для генерації та збереження відновлюваної енергії. Для досягнення вказаної мети було розв’язано такі задачі: − розглянуто існуючі рішення управління нелінійними та складними системами, зокрема, навчання з підкріпленням, управління з передбаченням поведінки моделі; − розроблено компонентне та динамічне представлення низьковольтної енергомережі; − розроблено програмне забезпечення для мультиагентної системи, що здійснює купівлю / продаж електроенергії. Об’єктом дослідження є гібридна енергетична система, низьковольтна енергомережа та її складові, системи керування мікромережами: HOMER, HYBRID2 та RETScreen. Поняття арбітражу на ринку електроенергії, процеси виробництва, перетворення та зберігання енергії в межах гібридної системи. Підходи та методи управління нелінійними та складними системами: навчання з підкріпленням; нечітке логічне управління та управління з передбаченням поведінки моделі. Предмет дослідження: математичне та програмне забезпечення системи купівлі / продажу електроенергії, в основу яких покладені моделі та алгоритми навчання з підкріпленням, що здійснюють арбітраж виробництва та споживання електроенергії. Методи дослідження. Для розв’язання поставленої задачі використовувалися такі методи: методи машинного навчання, навчання з підкріпленням, управління з передбаченням поведінки моделі, моделювання, проектування систем Data Science, методи теорії алгоритмів та програмування, методи аналізу даних та математичної статистики. Наукова новизна одержаних результатів роботи. Вперше в рамках єдиної мультиагентної системи прийняття рішень з купівлі/продажу електроенергії були поєднані симулювання роботи накопичувача електроенергії через модель Дойл-Фуллер-Ньюмана і обробка реальних даних про сонячне випромінення, метеорологічні показники, споживання електроенергії та її вартість, що дозволяє приймати обґрунтовані рішення з планування роботи мікромережі для зменшення рахунків за електроенергію. Практичне значення одержаних результатів. Завдяки запропонованому математичному і програмному представленні системи купівлі / продажу електроенергії можна зменшити рахунок за електроенергію. Додатково з’являється можливість дослідити вплив постійного розрядження та зарядження накопичувача електроенергії на термін його служби. Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи представлено та опубліковано на конференції ПМК 2022 (Прикладна Математика та Комп’ютинг). Публікації. Результати дисертації викладено у науковій праці: тези «Математичне та програмне забезпечення системи купівлі / продажу електроенергії потужностей відновлюваної енергетики» на XV конференції молодих вчених «Прикладна математика та комп’ютинг - ПМК’2022»
dc.description.abstractotherThe thesis is presented in 84 pages. It contains 2 appendixes and bibliography of 47 references, 32 figures and 8 tables are given in the thesis. Relevance of the topic. The introduction of renewable energy capacities allows us to distribute the load on the centralized electricity transmission network and reduce the share of electricity consumption from thermal power plants that have a negative impact on the environment. Thesis connection to scientific programs, plans, and topics. The thesis was prepared according to the scientific research plan of the Applied Mathematics Department of the National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute.” Research objective. To optimize the buying/selling of electricity in order to reduce the period of return on investment that was attracted when installing technical means for generating and storing renewable energy. To achieve this goal, the following tasks were solved: − Existing solutions for controlling nonlinear and complex systems are considered, in particular, reinforcement learning, fuzzy logic control, and control with model behavior prediction; − A component and dynamic representation of a low-voltage power grid has been developed; − Software was developed for a multi-agent system that buys/sells electricity. Object of research. Hybrid power system, low-voltage power grid and its components, microgrid management systems: HOMER, HYBRID2 and RETScreen. The concept of arbitrage in the electricity market, processes of energy production, conversion and storage within a hybrid system. Subject of research. Mathematical methods and software for the electricity buying/selling system, based on reinforcement learning models and algorithms that arbitrate electricity production and consumption. Approaches and methods for controlling nonlinear and complex systems: reinforcement learning; fuzzy logic control and control with model behavior prediction. Methods of research. The following methods were used to solve the problem: machine learning methods, reinforcement learning, control with model behavior prediction, modeling, design of Data Science systems, methods of algorithm theory and programming, methods of data analysis and mathematical statistics. Scientific contribution. For the first time, a multi-agent decision-making system for the buying/selling of electricity was developed that combined simulation of the operation of an electricity storage device using the Doyle-Fuller-Newman model and processing of real data on solar radiation, meteorological indicators, electricity consumption and its cost, which allows making informed decisions on planning the operation of the microgrid to reduce electricity bills. Practical significance of the results. Due to the proposed mathematical and programmatic representation of the electricity purchase/sale system, it is possible to reduce the electricity bill. Additionally, it becomes possible to study the impact of constant discharging and charging of the energy storage device on its service life. Approbation of the thesis results. The main provisions and results of the work were presented and published at the conference AMC-2022 (Applied Mathematics and Computing). Publications. The results of the dissertation are presented in the scientific work: "Mathematical and software system of buy/sale of electricity of renewable energy capacities" at the XV Conference of Young Scientists "Applied Mathematics and Computing – AMC’2022"
dc.format.extent118 с.
dc.identifier.citationБірук, С. В. Математичне та програмне забезпечення системи купівлі / продажу електроенергії в рамках низьковольтних енергомереж : магістерська дис. : 113 Прикладна математика / Бірук Станіслав Володимирович. – Київ, 2023. – 118 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66904
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectгібридна енергетична система
dc.subjectнизьковольтні енергомережі
dc.subjectмультиагентна система прийняття рішень
dc.subjectнавчання з підкріпленням
dc.subject.udc519.688:004.855.5
dc.titleМатематичне та програмне забезпечення системи купівлі / продажу електроенергії в рамках низьковольтних енергомереж
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Biruk_magistr.pdf
Розмір:
6.05 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ПМА)
Магістерські роботи