Підвищення ефективності балансування режимів зарядки електромобілів в комплексних системах енергозабезпечення зарядних станцій

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorДенисюк, Сергій Петрович
dc.contributor.authorКазьмірук, Георгій Сергійович
dc.date.accessioned2025-12-09T13:40:18Z
dc.date.available2025-12-09T13:40:18Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractУ дисертації досліджено проблему ефективного управління гібридною локальною електроенергетичною системою (ЛЕС), що забезпечує живлення зарядної станції електромобілів за допомогою сонячної та вітрової генерації, акумуляторної батареї й резервного дизель-генератора. З огляду на динамічні тарифні умови та варіабельність відновлюваних джерел поставлено мету розробити алгоритм оптимального розподілу енергії, який мінімізує сумарні витрати на купівлю й виробництво електроенергії за збереження безперервності та якості живлення навантажень. У межах дослідження проведено теоретичний огляд фізико-хімічних основ роботи літій-іонних батарей та методів експериментального визначення температурних характеристик, виконано випробування АКБ у кліматичній камері при температурах –20…+45 °C для побудови залежностей залишкової ємності. На основі отриманих даних сформовано рекомендації щодо оптимального температурного режиму експлуатації батареї. У доповіді «Інноваційне середовище для смарт-електрифікації» було систематизовано 35 ключових напрямів розвитку, які охоплюють весь ланцюг створення й використання електротранспорту: від еволюції моделей електромобілів і вдосконалення акумуляторів до передових технологій V2G, блокчейн-транзакцій і бездротового заряджання. Особливу увагу приділено інтеграції відновлюваних джерел у зарядні станції, використанню розподілених енергетичних ресурсів (DER) для згладжування пікових навантажень і оптимальному управлінню потоками енергії через цифрові платформи та агрегаторів. Проаналізовано сучасні бізнес-моделі — від «заряджання як послуга» та «електромобільності як послуги» до стратегії другого життя акумуляторів і оперативного обміну даними через смарт-лічильники. Висвітлено регуляторні та стандартні ініціативи (ISO, IEC, мережеві кодекси), необхідні для забезпечення інтероперабельності й безпеки, а також роль локальних і системних ринків гнучкості в підтримці надійності та економічної ефективності електромережі. Зведений аналіз показав, що тільки комплексний підхід до технологічних, організаційних і нормативних аспектів дозволить прискорити декарбонізацію кінцевих секторів споживання та побудувати стійку «розумну» електроенергетику. Далі розроблено структурну блок-схему та псевдокод алгоритму управління джерелами з урахуванням динамічних тарифів (TOU, RTP, зелений тариф), а для його верифікації реалізовано моделювання годинних енергобалансів 12 варіантів конфігурації ЛЕС. Виконано техніко-економічний аналіз, який показав, що максимізація вітрової генерації та розумне використання акумулятора в непікові години дозволяють знизити середню собівартість електроенергії до 9,5 UAH/кВт·год. Для практичної реалізації створено Python-додаток із графічним інтерфейсом на базі Tkinter, що автоматизує зчитування годинних профілів, розрахунок енергобалансу, оцінку вартості та візуалізацію результатів. Отримані результати підтверджують життєздатність запропонованого підходу й можуть бути використані при проєктуванні й експлуатації гібридних ЛЕС зі змінними тарифами.
dc.description.abstractotherThe dissertation addresses the challenge of efficiently managing a hybrid local power system that supplies an electric vehicle charging station using solar and wind generation, a battery energy storage system, and a backup diesel generator. Faced with hourly-varying electricity tariffs and intermittent renewable output, the study’s goal was to develop an energy‐distribution algorithm that minimizes total procurement and production costs while ensuring uninterrupted, high‐quality power delivery. First, the work reviews the physico‐chemical principles of lithium‐ion batteries and experimental methods for determining their temperature‐dependent performance. Controlled tests in a climatic chamber at –20 °C, 0 °C, +25 °C, and +45 °C yielded data on capacity retention, from which optimal operating‐temperature recommendations were derived. Next, a detailed control scheme and pseudocode were formulated to coordinate photovoltaic, wind, grid, diesel, and battery resources under Time-of-Use, real-time pricing, and “green” export tariffs. Twelve system configurations were simulated on an hourly basis. A techno‐economic analysis demonstrated that prioritizing wind generation and strategically deploying battery storage during off-peak hours can reduce average electricity costs to as low as 9.5 UAH/kWh. For practical implementation, a Python application with a Tkinter interface was created to import hourly profiles, execute the balance calculations, compute cost metrics, and visualize results through integrated charts. Validation of this software confirmed the feasibility and scalability of the proposed management approach, offering a valuable tool for the design and operation of tariff-responsive hybrid microgrids.
dc.format.extent121 с.
dc.identifier.citationКазьмірук, Г. С. Підвищення ефективності балансування режимів зарядки електромобілів в комплексних системах енергозабезпечення зарядних станцій : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Казьмірук Георгій Сергійович. – Київ, 2025. – 121 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/77612
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectгібридна лес
dc.subjectалгоритм управління
dc.subjectдинамічні тарифи
dc.subjectлитій-іонні батареї
dc.subjectенергомоделювання
dc.subjectтехніко-економічний аналіз
dc.subjecthybrid microgrid
dc.subjectenergy management algorithm
dc.subjectdynamic tariffs
dc.subjectlithium-ion battery
dc.subjectenergy modeling
dc.subjecttechno-economic analysis
dc.subject.udc21.311.41:621.472
dc.titleПідвищення ефективності балансування режимів зарядки електромобілів в комплексних системах енергозабезпечення зарядних станцій
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
KazmirukHS_GN-31mn_magistr.pdf
Розмір:
3.47 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