Оцінка ефективності балансування локальних електроенергетичних систем Microgrid постійного та змінного струму

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorДенисюк, Сергій Петрович
dc.contributor.authorЛісовик, Богдан Андрійович
dc.date.accessioned2024-06-26T12:46:06Z
dc.date.available2024-06-26T12:46:06Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність теми: Електроенергетична галузь перебуває у стані активного розвитку, який спричинений стрімким зниженням вартості ДРГ, та як наслідок зростанням обсягів генерування електроенергії цими джерелами, включаючи PV системи, електромобілі, накопичувачі енергії та двонаправлені інтелектуальні системи управління енергією. Наявність таких складових в мережах створює серйозні виклики перед енергосистемою, через непостійність генерування електроенергії такими джерелами як сонячні панелі та вітряки, графік генерування електроенергії яких є досить мінливим та залежить насамперед від географічного розташування та погодних умов. Впоратись з даними викликами можна за рахунок формування систем Microgrid, проте такі системи, до складу яких може входити різнотипна генерація, потребують нового підходу до балансування генерації та споживання електроенергії. Для ефективного балансування таких систем виникає потреба в створенні нових методів аналізу та оцінки. Мета: Оцінка методів балансування в Microgrid постійного та змінного струму Задачі: 1. Провести аналіз локальних електроенергетичних систем Microgrid постійного та змінного струму, надати класифікацію, розглянути види балансів в локальних електроенергетичних системах Microgrid та балансування в електроенергетичних системах Microgrid за допомогою споживачів електричної енергії. 2. Розглянути балансування складових електроенергії в локальних електроенергетичних системах, визначення реактивної потужності у колах несинусоїдального струму, оцінку ефективності енергетичних процесів та баланс потужностей за концепцією Фризе. 3. Сформувати та провести розрахунок процесів в базових схемах взаємодії постійного та змінного струму. 4. Провести підведення балансу в локальних електроенергетичних системах Microgrid-Nanogrid, проаналізувати та оцінити миттєві та енергетичні характеристики базових схем взаємодії. 5. Розглянути особливості оцінки рівня балансування та сформувати методику «Оцінки рівня балансування». Об’єкт дослідження: Локальні електроенергетичні системи Microgrid постійного та змінного струму Предмет дослідження: Балансування електроенергетичних систем Microgrid постійного та змінного струму. Методи дослідження: Комплексне числення, математичне моделювання режимів роботи для базових схем взаємодії за різних параметрів елементів, порівняння миттєвих, енергетичних характеристик, методика оцінки рівня балансування. Наукова новизна роботи: 1. Розглянуто особливості побудови систем Microgrid, їх класифікацію, будову та аналіз основних елементів, особливості використання енергетичних роутерів, види та типи балансів енергії, а також балансування в ринкових умовах. Проведено огляд літератури та аналіз існуючих систем, використано реальні приклади та дані. Сформовано детальну структуру, визначено основні компоненти та принципи їх балансування. 2. Наведено особливості визначення реактивної потужності в колах несинусоїдального струму, проведено оцінку ефективності енергетичних процесів та баланс фідерних потужностей Microgrid постійного струму за концепцією Фризе. Використано теоретичні основи та аналітичні методи для оцінки різних аспектів балансування. Забезпечено глибоке розуміння процесів балансування в локальних системах, що дозволяє розробити ефективні методи для їх оптимізації. 3. Сформовано базові схеми взаємодії постійного та змінного струму, до складу яких входить різна кількість генераторів та навантажень, проведено розрахунки процесів в базових схемах взаємодії. Застосовано методи комплексного числення для розрахунку процесів в базових схемах взаємодії змінного струму. Отримані результати дозволяють підвести будь-яку реальну систему Microgrid-Nanogrid до базової схеми взаємодії та розрахувати процеси. 4. Проаналізовано миттєві характеристики систем та їх вплив на режим роботи, оцінено та порівняно енергетичні характеристики базових схем взаємодії, розглянуто баланс генерації та споживання електроенергії на постійному та змінному струмі за рахунок моделювання режимів роботи систем та побудови графіків та часових діаграм.Визначено ключові напрями для покращення балансування, що дозволяє підвищити ефективність та стабільність роботи систем Microgrid-Nanogrid. 5. Розроблено методику оцінки рівня балансування локальних електроенергетичних систем Microgrid-Nanogrid, яка включає аналіз миттєвих та інтегральних характеристик, оцінку величини небалансу, розробку та впровадження заходів балансування. Використано систематичний підхід, який базується на розрахунку енергетичних та інтегральних характеристик. Методика дозволяє ефективно оцінювати та коригувати процеси що протікають в системі, що дає змогу забезпечити їх стабільну та ефективну роботу. Практичне значення одержаних результатів: полягає у можливості забезпечучити оптимізацію роботи локальних електроенергетичних систем Microgrid та Nanogrid. Врахування особливостей побудови, класифікації та аналізу основних елементів, зокрема використання енергетичних роутерів, дозволяє формувати детальні структури та визначати основні принципи їх балансування. Розрахунок процесів у базових схемах взаємодії постійного та змінного струму, включаючи різну кількість генераторів та навантажень, дозволяє адаптувати будь-яку реальну систему Microgrid-Nanogrid до базової схеми і забезпечити точні розрахунки процесів. Аналіз миттєвих характеристик та енергетичних показників системи, моделювання режимів роботи та побудова графіків дає можливість визначити ключові напрями покращення балансування, підвищуючи ефективність та стабільність роботи. Розроблена методика оцінки рівня балансування, що включає аналіз миттєвих та інтегральних характеристик, оцінку величини небалансу та впровадження заходів балансування, дозволяє ефективно оцінювати та коригувати процеси в системі, забезпечуючи їх стабільну та ефективну роботу. Використання систематичного підходу на основі розрахунку енергетичних характеристик сприяє зниженню витрат на обслуговування та підвищенню якості електропостачання, що має важливе практичне значення для оптимізації локальних електроенергетичних систем.
dc.description.abstractotherActuality of theme: The electric power industry is in a state of active development, which is caused by the rapid decline in the cost of renewable energy sources, and as a result, the growth of electricity generation by these sources, including PV systems, electric vehicles, energy storage and bidirectional intelligent energy management systems. The presence of such components in the grid poses serious challenges to the power system due to the inconsistency of electricity generation by sources such as solar panels and wind turbines, whose generation schedule is quite variable and depends primarily on geographic location and weather conditions. These challenges can be overcome by creating Microgrid systems, but such systems, which may include different types of generation, require a new approach to balancing electricity generation and consumption. To effectively balance such systems, there is a need to develop new methods of analysis and evaluation Objective: To evaluate balancing methods in DC and AC microgrid. Objectives: 1. To analyze local DC and AC Microgrid power systems, provide a classification, consider the types of balances in local Microgrid power systems and balancing in Microgrid power systems with the help of electricity consumers. 2. Consider the balancing of electricity components in local power systems, the determination of reactive power in non-sinusoidal current circuits, the assessment of the efficiency of energy processes and the balance of capacities according to the Frisee concept. 3. To formulate and calculate processes in the basic schemes of interaction of direct and alternating current. 4. To make a balance in local power systems Microgrid-Nanogrid, to analyze and evaluate the instantaneous and energy characteristics of the basic interaction schemes. 5. To consider the features of the balancing level assessment and to formulate the methodology of “Balancing level assessment”. Object of study: Local electric power systems Microgrid of direct and alternating current Subject of research: Balancing of Microgrid DC and AC power systems. Research methods: Complex calculus, mathematical modeling of operating modes for basic interaction schemes with different parameters of elements, comparison of instantaneous, energy characteristics, methods for assessing the level of balancing. Scientific novelty of the work: 1. The features of Microgrid systems construction, their classification, structure and analysis of the main elements, features of the use of energy routers, types and types of energy balances, as well as balancing in market conditions are considered. A literature review and analysis of existing systems are conducted, real-life examples and data are used. A detailed structure is formed, the main components and principles of their balancing are determined. 2. The peculiarities of determining reactive power in non-sinusoidal current circuits are presented, the efficiency of energy processes and the balance of feeder capacities of the DC Microgrid according to the Frisee concept are evaluated. Theoretical foundations and analytical methods were used to evaluate various aspects of balancing. A deep understanding of the balancing processes in local systems is provided, which allows developing effective methods for their optimization. 3. The basic schemes of interaction between direct and alternating current, which include a different number of generators and loads, are formed, and the processes in the basic interaction schemes are calculated. The methods of complex calculus are used to calculate the processes in the basic AC interaction schemes. The results obtained allow us to bring any real Microgrid-Nanogrid system to the basic interaction scheme and calculate the processes. 4. The instantaneous characteristics of the systems and their influence on the operating mode are analyzed, the energy characteristics of the basic interaction schemes are evaluated and compared, the balance of generation and consumption of electricity on direct and alternating current is considered by modeling the operating modes of the systems and building graphs and time diagrams.The key areas for improving the balancing are identified, which allows to increase the efficiency and stability of Microgrid-Nanogrid systems. 5.The methodology for assessing the level of balancing of local power systems Microgrid-Nanogrid, which includes the analysis of instantaneous and integral characteristics, assessment of the imbalance, development and implementation of balancing measures.A systematic approach based on the calculation of energy and integral characteristics is used.The methodology allows to effectively evaluate and adjust the processes taking place in the system, which makes it possible to ensure their stable and efficient operation. The practical significance of the results obtained is the ability to optimize the operation of local electric power systems Microgrid and Nanogrid. Taking into account the peculiarities of construction, classification and analysis of the main elements, in particular the use of energy routers, allows us to form detailed structures and determine the basic principles of their balancing. Calculation of processes in the basic schemes of AC and DC interaction, including a different number of generators and loads, allows you to adapt any real Microgrid-Nanogrid system to the basic scheme and provide accurate process calculations. The analysis of instantaneous characteristics and energy indicators of the system, modeling of operating modes and graphing makes it possible to identify key areas for improving balancing, increasing efficiency and stability of operation. The developed methodology for assessing the level of balancing, including the analysis of instantaneous and integral characteristics, assessment of the imbalance value and implementation of balancing measures, allows to effectively assess and adjust the processes in the system, ensuring their stable and efficient operation. The use of a systematic approach based on the calculation of energy characteristics helps to reduce maintenance costs and improve the quality of power supply, which is of great practical importance for optimizing local power systems.
dc.format.extent102 с.
dc.identifier.citationЛісовик, Б. А. Оцінка ефективності балансування локальних електроенергетичних систем Microgrid постійного та змінного струмур : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Лісовик Богдан Андрійович. – Київ, 2024. – 102 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/67496
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectMicrogrid
dc.subjectNanogrid
dc.subjectбалансування
dc.subjectенергетичних роутер
dc.subjectбазова модель ваємодії
dc.subjectматематичне моделювання режиму
dc.subjectмиттєві характеристики
dc.subjectенергетичні характеристики
dc.subjectобмінна потужність
dc.subjectпотужність Фризе
dc.subjectbalancing
dc.subjectenergy router
dc.subjectbasic model of vayemodeling
dc.subjectmathematical modeling of the mode
dc.subjectinstantaneous characteristics
dc.subjectenergy characteristics
dc.subjectexchange power
dc.subjectFrisee power
dc.titleОцінка ефективності балансування локальних електроенергетичних систем Microgrid постійного та змінного струму
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
LisovykBA_magistr.pdf
Розмір:
6.89 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