Підвищення ефективності гібридних систем енергозабезпечення за рахунок застосування установок зберігання електроенергії

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorПритискач, Іван Васильович
dc.contributor.authorШаповалов, Олександр Олександрович
dc.date.accessioned2026-04-21T13:09:50Z
dc.date.available2026-04-21T13:09:50Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність: Існує низка факторів, що зумовлюють актуальність впровадження установок зберігання енергії у складі систем електропостачання комерційних та промислових споживачів. Насамперед це пов’язано з міжнародними та національними вимогами щодо зменшення викидів парникових газів, які передбачають активне впровадження відновлювальних джерел енергії та підвищення гнучкості енергосистем. Зростання частки сонячної генерації призводить до нерівномірного виробітку електричної енергії, що, в свою чергу, формує потребу у використанні систем накопичення для балансування генерації та споживання. Додатковим чинником є зростання тарифів на електричну енергію та впровадження погодинного або динамічного обліку, що стимулює споживачів шукати інструменти оптимізації власного енергоспоживання. Значна частина комерційних і промислових об’єктів характеризується наявністю навантажень із вираженим динамічних характером, зокрема електродвигунів, насосів, вентиляційних систем, компресорів, виробничого обладнання тощо. Такі споживачі формують пікові навантаження та нерівномірний профіль споживання електричної енергії, що ускладнює ефективне використання генерації сонячної електростанції без додаткових технічних рішень. У цьому контексті установка зберігання енергії виступає як засіб згладжування пікових навантажень, зменшення імпорту електроенергії з мережі у критичні періоди та підвищення стабільності електропостачання. Необхідність дослідження режимів роботи та методів керування установкою зберігання енергії зумовлена потребою досягнення оптимального балансу між технічною надійністю, ефективністю використання енергії та економічною доцільністю впровадження таких систем. Раціонально обрані стратегії заряджання і розряджання УЗЕ дозволяють підвищити рівень само споживання електроенергії, виробленої сонячною електростанцією, зменшити витрати на електропостачання та забезпечити більш прогнозовану й стійку роботу енергетичної системи споживача. У сукупності це робить установки зберігання енергії важливим елементом сучасних розподілених енергетичних систем. Метою даного дослідження є аналіз та обґрунтування доцільності впровадження установки зберігання енергії у складі системи електропостачання підприємства з власною сонячною електростанцією з урахуванням особливостей погодинного обліку електричної енергії, режимів використання УЗЕ для підвищення ефективності роботи сонячної генерації та оптимізації енергоспоживання підпроємства. Об’єкт дослідження: система електропостачання комерційного підприємства з інтегрованою сонячною електростанцією та установкою зберігання енергії. Предмет дослідження: методи та алгоритми керування установкою зберігання енергії, режими її заряджання, а також схемні рішення інтеграції УЗЕ у систему електропостачання споживача. Наукова новизна: Розроблено новий підхід до моделювання гібридної системи електропостачання комерційного споживача, який враховує змінність графіків генерації та споживання, технічні обмеження УЗЕ за потужністю й енергоємністю, динаміку стану заряду, а також втрати перетворення енергії, що забезпечує адекватне відтворення реальних енергетичних потоків і режимів роботи. Запропоновано техніко-економічне обґрунтування впровадження установки зберігання енергії у системі електропостачання комерційного споживача з власною СЕС, яке базується на оптимізації режимів заряджання/розряджання з урахуванням часово-диференційованих тарифів та експлуатаційних обмежень і дозволяє оцінити економічний ефект (зниження витрат на електроенергію, підвищення частки самоспоживання генерації СЕС, зменшення пікових перетоків із мережі) та показники ефективності інвестицій. Практичне значення роботи. За основу дисертаційної роботи було взято реальний об’єкт як вихідні дані для моделювання та аналізу роботи установок зберігання енергії. На основі реальних профілів навантаження та генерації сонячної електростанції було досліджено різні режими експлуатації УЗЕ, що дозволило оцінити їхній вплив на ефективність використання електроенергії, зменшення пікових навантажень та економічні показники роботи енергетичної системи підприємства.
dc.description.abstractotherRelevance of the study: There are numerous factors that determine the relevance of implementing energy storage systems as part of the power supply systems of commercial and industrial consumers. First of all, this is related to international and national requirements aimed at reducing greenhouse gas emissions, which imply the active deployment of renewable energy sources and an increase in the flexibility of power systems. The growing share of solar generation leads to uneven electricity production, which in turn creates a need for energy storage systems to balance generation and consumption. An additional driving factor is the increase in electricity tariffs and the introduction of hourly or dynamic metering, which encourages consumers to seek tools for optimizing their own energy consumption. A significant share of commercial and industrial facilities is characterized by loads with a pronounced dynamic nature, including electric motors, pumps, ventilation systems, compressors, and various types of industrial equipment. Such consumers form peak loads and an uneven electricity consumption profile, which complicates the efficient use of electricity generated by solar power plants without additional technical solutions. In this context, energy storage systems serve as a means of peak load smoothing, reducing electricity imports from the grid during critical periods, and increasing the stability of power supply. The need to study operating modes and control methods of energy storage systems is driven by the necessity to achieve an optimal balance between technical reliability, energy efficiency, and economic feasibility of their implementation. Properly selected charging and discharging strategies make it possible to increase the level of self-consumption of electricity generated by a solar power plant, reduce electricity supply costs, and ensure more predictable and stable operation of the consumer’s energy system. Taken together, this makes energy storage systems an important element of modern distributed energy systems. The purpose of the study is to analyze and substantiate the feasibility of implementing an energy storage system as part of the power supply system of an enterprise with its own solar power plant, taking into account the specifics of hourly electricity metering and the operating modes of energy storage systems aimed at improving the efficiency of solar generation and optimizing the enterprise’s energy consumption. Object of the study: the power supply system of a commercial enterprise with an integrated solar power plant and an energy storage system. Subject of the study: methods and algorithms for controlling an energy storage system, its charging modes, as well as circuit solutions for integrating the energy storage system into the consumer’s power supply system. Scientific novelty: A new approach to modeling a hybrid power supply system for a commercial consumer has been developed. The proposed approach takes into account the variability of generation and consumption profiles, technical constraints of the energy storage system in terms of power and energy capacity, the dynamics of the state of charge, as well as energy conversion losses. This ensures an adequate representation of real energy flows and operating modes. A techno-economic justification for the implementation of an energy storage system in the power supply system of a commercial consumer with its own photovoltaic power plant is proposed. The justification is based on the optimization of charging and discharging modes considering time-differentiated electricity tariffs and operational constraints. It enables the assessment of the economic effect, including a reduction in electricity costs, an increase in the share of self-consumption of PV generation, and a decrease in peak power exchanges with the grid, as well as key investment performance indicators. Practical significance of the study. The master’s thesis is based on a real facility used as input data for modeling and analyzing the operation of energy storage systems. Based on real load profiles and solar power generation data, various operating modes of the energy storage system were investigated, which made it possible to assess their impact on energy efficiency, peak load reduction, and the economic performance of the enterprise’s energy system.
dc.format.extent172 с.
dc.identifier.citationШаповалов, О. О. Підвищення ефективності гібридних систем енергозабезпечення за рахунок застосування установок зберігання електроенергії : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Шаповалов Олександр Олександрович. – Київ, 2025. – 172 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80352
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectустановка зберігання енергії
dc.subjectсонячна електростанція
dc.subjectкомерціний споживач
dc.subjectпікове навантаження
dc.subjectпогодинний облік
dc.subjectenergy storage system
dc.subjectsolar power plant
dc.subjectcommercial consumer
dc.subjectpeak load
dc.subjecthourly metering
dc.subject.udc621.311.1:620.92
dc.titleПідвищення ефективності гібридних систем енергозабезпечення за рахунок застосування установок зберігання електроенергії
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
ShapovalovOO_magistr.pdf
Розмір:
3.17 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 (ЕП)
Магістерські роботи