Керування електроспоживанням за вартісним критерієм в MicroGrid
| dc.contributor.advisor | Терещенко, Тетяна Олександрівна | |
| dc.contributor.author | Клепач, Любов Євгеніївна | |
| dc.date.accessioned | 2021-02-25T10:42:25Z | |
| dc.date.available | 2021-02-25T10:42:25Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description.abstractuk | Розвиток відновлюваної електроенергетики є одним з пріоритетів енергетичної політики України - це передбачає "Національний план дій з відновлюваної енергетики до 2020 року". Переорієнтація принципів в енергетиці локальних об’єктів стала основою появи нової концепції MicroGrid. Це концепція повністю інтегрованої, саморегулюючої і самовідновлювальної електроенергетичної системи, що має мережеву топологію і включає в себе генеруючі джерела, розподільні мережі і споживачів електричної енергії, що керуються єдиною інформаційною системою в режимі реального часу. Концепція енергетичної системи, побудованої на принципах MicroGrid, полягає у тому, що вона передає не тільки енергію, але й інформацію. У цьому випадку споживач, крім енергії, отримує ряд можливостей про взаємодію з енергосистемою, зокрема може більш гнучко вибирати тарифи, планувати енергоспоживання і, як наслідок, знижувати витрати на електроенергію. Тому MicroGrid є зручною платформою для відпрацювання та реалізації передачі електроенергії. Електрична енергія від відновлюваниї джерел електроенергії (ВДЕ) генерується, споживається і має власну вартість в залежності від типу джерела, якість енергії і особливості потоків енергії циркуляції в електротехнічних системах і комплексів - від приватного домогосподарства до MicroGrid, Smart Grid, енергетичної установки і великої генеруючої станції. Таким чином, електрична енергія може розглядатися як товар на ринку. І, як для будь-якого виду товару, необхідно розглянути три аспекти товару: законодавчу базу, економічну доцільність та технічну реалізацію передачі електроенергії. Саме тому розгляд різних взаємопов'язаних аспектів передачі електроенергії є досить актуальним завданням. Систему електроживлення мережі MicroGrid можна розглядати як ринковий майданчик, в межах якого здійснюється перерозподіл потоків електроенергії. По відношенню до зовнішньої мережі живлення MicroGrid виступає єдиним блоком, що споживає електроенергію, а за наявності ВДЕ – генерує надлишок електроенергії у мережу, якщо така можливість передбачена технічно та організаційно. Як і інший товар електроенергія характеризується економічними, правовими та технічними аспектами свого функціонування. Правові аспекти описують регулювання ринку енергетики в Україні нормативними документами. Економічні аспекти містять економічні моделі навантажень та генераторів, а також методи ціноутворення електроенергії. Технічні аспекти регламентують схемну реалізацію здійснення можливості під‘єднання альтернативних джерел до загальної мережі із забезпеченням заданої якості електроенергії та надійності постачання. Впровадження принципів MicroGrid неможливе без використання пристроїв силової електроніки. Застосування даних пристроїв в інтелектуальних мережах є досить широким і охоплює системи розподіленої генерації, що об’єднують мережевою структурою генеруючі установки з відновлюваними джерелами електроенергії, накопичувачі енергії та споживачів. Однією з основних вимог при локальному впроваджені перетворювальних систем в інтелектуальні мережі є підвищення енергоефективності системи електропостачання. Розглянуто два варіанта MicroGrid: з мережею та без мережі. «Island» MicroGrid являють собою автономні системи електроживлення, між собою традиційною комунальною мережею. Згідно з нещодавно опублікованими результатами досліджень за програмою Microgrid Deployment Tracker 2Q19, проведеними компанією Navigant Research, в цю категорію потрапляє близько 41% всього світового ринку Microgrid. Системи типу айленд широко розповсюджені в промислово розвинених країнах, що часто зазнають впливу стихійного лиха, мають пересічений ландшафт або острівне розташування, що ускладнює застосування традиційних рішень з енергопостачання. Для таких систем MicroGrid з альтернативними та відновлювальними джерелами енергії особливо актуальним є пошук шляхів підвищення вартісної та економічної ефективності використання енергоресурсів із одночасним збереженням необхідних параметрів якості електричної енергії. Керування складовими елементами MicroGrid – генераторами та навантаженнями – має здійснюватися відповідно до поставленої екстремальної задачі із заданим вартісним критерієм ефективності з урахуванням обмежень. При цьому попередньо необхідно вирішити задачі прогнозування споживання та генерації енергії та визначити локальні «умовні» тарифи на електроенергію від ВДЕ (сонячних панелей, вітрогенераторів, тощо) для забезпечення внутрішнього балансу вартісних показників айленд-систем. Вихідними даними для алгоритмів керування MicroGrid, крім кількості генераторів, навантажень та характеристик їх режимів, є прогноз споживання/генерації на певний період (наприклад, добу) та вартість електроенергії (статична або динамічна). Зазначимо, що прогнозні дані постійно коригуються у відповідності з виміряними у реальному часі значеннями. При побудові алгоритмів керування режимами навантажень та генераторів, які забезпечують максимізацію однієї з заданих величин (наприклад, потужності чи прибутку) або мінімізацію (наприклад, витрат) з урахуванням обмежень, використовуються математичні методи знаходження умовного локального екстремуму. Найпопулярнішими з них є: метод золотого перерізу, метод Ньютона (надалі розвинутий у метод хорд), метод невизначених коефіцієнтів Лагранжа, симплекс-метод. Для вирішення задачі максимізації обрано метод невизначених коефіцієнтів Лагранжа, який дає точний розв’язок та працює з виразами будь-якого порядку. Він дозволяє звести задачу на відшукання умовного екстремуму (екстремуму при заданих умовах) до задачі на знаходження безумовного екстремуму. Системи керування в MicroGrid являють собою інформаційно-управляючі системи, що забезпечують координоване управління розподіленими енергоресурсами, засобами управління режимом і конфігурацією мережі, а також локальними комплексами управління навантаженням. Такі системи можуть встановлюватись як централізовано (на сервері з можливістю резервування) і в диспетчерському пункті та забезпечує централізований варіант керування), так і локально (локальний контролер встановлюється на одному або декількох контролерах, близько до місць установки силового обладнання, із забезпеченням можливості дистанційного моніторингу). Оскільки елементи системи MicroGrid як правило рознесені у просторі, має сенс використовувати для їх зв‘язку бездротові технології. Обрано ZigBee технологію. У загальному випадку система керування MicroGrid за має вигляд ієрархічної структури, де кожен рівень описує стан системи на певному абстрактному рівні обробки даних. Дані рівні доповнюють один одного, чим забезпечується їх несуперечливість. Формалізація даних дає можливість мінімізувати обсяг обчислень, необхідних для формування керуючих впливів, і здійснити декомпозицію керування по різних рівнях ієрархії. Ефективність роботи систем керування с вартісним критерієм залежить від якості вихідної напруги, тому актуальною є задача підтримки її параметрів у заданому діапазоні та забезпечення роботи перетворювачів у відповідності до вимог щодо вихідного спектра напруги та обмеження рівня гармонік. Отже, системи з ВДЕ потребують розробки методів підвищення ефективності витрат енергоресурсів із збереженням необхідних параметрів якості електричної енергії. Тому актуальною є задача розробки методів керування елементами MicroGrid (генераторами та навантаженнями). І тому, розробка способів та систем керування електроспожавання за вартісним критерієм в MicroGrid, які забезпечують ефективне використання наявної енергії та мінімізують ціну на дану електроенергію, є актуальною науково-прикладною проблемою, яка визначила напрям дисертаційного дослідження. Дисертація присвячена розробці системи керування електроспоживанням в MicroGrid, а саме прогнозуванню споживання та генерації електроенергії, визначення умов локального балансу вартісних показників та оптимізації Лагранжа для сформованих математичних рівнянь максимізації прибутку системи в MicroGrid, а також оптимізації за критеріями мінімізації витрат на дану електроенергію. Це дозволяє використовувати енергію більш ефективно, а також зменшити витрати на електроенергію для споживача. | uk |
| dc.format.page | 177 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Клепач, Л. Є. Керування електроспоживанням за вартісним критерієм в MicroGrid : дис. … д-ра філософії : 171 Електроніка / Клепач Любов Євгеніївна. – Київ, 2020. – 177 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/39660 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | MicroGrid | uk |
| dc.subject | керування електроспоживанням | uk |
| dc.subject | вартісний критерій | uk |
| dc.subject | прогнозування споживання та генерації електроенергії | uk |
| dc.subject | THD | uk |
| dc.subject | багаторівневий інвертор | uk |
| dc.subject | MicroGrid | uk |
| dc.subject | managing power | uk |
| dc.subject | cost criteria | uk |
| dc.subject | power consumption forecasting and generation | uk |
| dc.subject | THD | uk |
| dc.subject | multi-level inverter | uk |
| dc.title | Керування електроспоживанням за вартісним критерієм в MicroGrid | uk |
| dc.type | Thesis Doctoral | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Klepach_dys.pdf
- Розмір:
- 5.96 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.1 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: