Розробка підходів до управління попитом побутових споживачів в умовах розвитку розподіленої генерації

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБориченко, Олена Володимирівна
dc.contributor.authorЄвдокімова, Анастасія Володимирівна
dc.date.accessioned2026-03-31T07:15:04Z
dc.date.available2026-03-31T07:15:04Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми. Сучасні тенденції розвитку енергетики характеризуються активною децентралізацією виробництва електроенергії, поширенням відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та цифровізацією енергетичних процесів. В умовах інтеграції України до європейського енергетичного простору, а також зростання ролі побутових споживачів як активних учасників енергоринку, питання ефективного управління попитом (Demand Side Management, DSM) набуває особливої актуальності. Розвиток розподіленої генерації (сонячних панелей, систем зберігання енергії) створює нові можливості для оптимізації споживання, зниження навантаження на мережу та підвищення енергетичної стійкості домогосподарств. Проте впровадження таких технологій потребує розробки нових математичних моделей та інтелектуальних систем керування, здатних забезпечити баланс між економічною вигодою, технічною надійністю та екологічною ефективністю. Метою дослідження є розроблення підходів до управління попитом побутових споживачів України в умовах розвитку розподіленої генерації та післявоєнного відновлення енергосистеми на основі моделювання роботи домогосподарств із даховими сонячними електростанціями, системами зберігання енергії та системами управління енергією в домогосподарстві. Для досягнення поставленої мети в магістерській дисертації були вирішені такі основні завдання: 1. Проаналізувано теоретичні та практичні аспекти управління попитом на електричну енергію в побутовому секторі України. 2. Сформувані та обґрунтувані методологічні підходи, моделі й алгоритми управління попитом побутових споживачів з урахуванням можливостей розподіленої генерації та систем зберігання енергії. 3. Розроблені та реалізувані модельні сценарії роботи домогосподарств із даховими СЕС, АКБ і HEMS, проведено кількісну оцінку їх економічної ефективності за показником NPV для різних тарифних режимів. 4. Оцінено вплив розроблених сценаріїв управління попитом на рівень витрат домогосподарств, пікові навантаження та умови балансування об’єднаної енергосистеми України. 5. На основі результатів моделювання запропонувано концепцію стартап- проєкту інтелектуальної системи керування електроспоживанням побутових споживачів на основі AI. Об'єкт дослідження. Процес управління попитом побутових споживачів в енергосистемі з інтегрованими джерелами розподіленої генерації та системами зберігання енергії. Предмет дослідження. Методи, алгоритми та моделі оптимізації режимів енергоспоживання побутових користувачів із урахуванням роботи сонячних панелей, акумуляторних систем і змін тарифної політики. Методи дослідження. У роботі застосовано методи системного аналізу для узагальнення теоретичних підходів до управління попитом і розподіленої генерації; методи аналізу та синтезу нормативно-правової та статистичної інформації щодо функціонування ринку електричної енергії та тарифоутворення в Україні; методи статистичної обробки даних для формування погодинних профілів споживання й генерації. Математичне моделювання та імітаційне моделювання використано для побудови сценаріїв роботи домогосподарств із СЕС, акумуляторними системами та HEMS, а засоби оптимізації (зокрема рішення задач у середовищі Excel Solver) – для визначення раціональної кількості панелей і параметрів обладнання. Оцінка економічної доцільності здійснюється на основі дисконтування грошових потоків і розрахунку NPV, доповнених сценарним аналізом та SWOT-оцінкою варіантів управління попитом. Наукова новизна: Розроблено комплексну модель управління попитом побутових споживачів із урахуванням інтеграції розподіленої генерації та систем зберігання енергії.Запропоновано математичну постановку задачі оптимізації режимів споживання з урахуванням економічних і технічних обмежень.Удосконалено підхід до прогнозування та регулювання попиту з використанням алгоритмів штучного інтелекту (AI). Практичне значення. Результати дослідження можуть бути використані для: підвищення ефективності енергоспоживання побутових користувачів; зменшення пікових навантажень у локальних мережах; інтеграції розподіленої генерації у баланс енергосистеми; створення комерційних продуктів у сфері енергетичного менеджменту на базі штучного інтелекту;
dc.description.abstractotherRelevance of the topic. Current trends in the development of the energy sector are characterised by active decentralisation of electricity generation, the expansion of renewable energy sources (RES) and the digitalisation of energy processes. Under the conditions of Ukraine’s integration into the European energy area and the growing role of household consumers as active participants in the electricity market, the issue of effective demand-side management (DSM) becomes particularly important. The development of distributed generation (solar PV panels, energy storage systems) creates new opportunities for optimising consumption, reducing the load on the grid and increasing the energy resilience of households. However, the implementation of such technologies requires the development of new mathematical models and intelligent control systems capable of ensuring a balance between economic benefits, technical reliability and environmental performance. The aim of the research is to develop approaches to demand-side management for household consumers in Ukraine under conditions of distributed generation development and post-war recovery of the power system, based on modelling the operation of households with rooftop solar PV systems, energy storage systems and home energy management systems. In order to achieve this aim, the following main tasks were solved in the master’s thesis: 1.Theoretical and practical aspects of demand-side management for electricity in the residential sector of Ukraine were analysed. 2.Methodological approaches, models and algorithms for demand-side management of household consumers were developed and substantiated, taking into account the capabilities of distributed generation and energy storage systems. 3.Model scenarios of the operation of households with rooftop PV systems, battery storage and HEMS were developed and implemented; a quantitative assessment of their economic efficiency in terms of NPV was carried out for different tariff regimes. 4.The impact of the proposed demand-side management scenarios on household expenditure, peak loads and the conditions for balancing the Integrated Power System of Ukraine was evaluated. 5.Based on the modelling results, a concept of a start-up project for an AI-based intelligent control system for household electricity consumption was proposed. Object of the research. The process of demand-side management for household consumers in a power system with integrated distributed generation sources and energy storage systems. Subject of the research. Methods, algorithms and models for optimising household energy consumption modes, taking into account the operation of solar panels, battery systems and changes in tariff policy. Research methods. The thesis applies systems analysis methods to generalise theoretical approaches to demand-side management and distributed generation; methods of analysis and synthesis of regulatory and statistical information on the functioning of the electricity market and tariff formation in Ukraine; and statistical data-processing methods to form hourly consumption and generation profiles. Mathematical modelling and simulation were used to construct scenarios of the operation of households with PV systems, battery storage and HEMS, while optimisation tools (in particular solving problems in the Excel Solver environment) were applied to determine the optimal number of panels and equipment parameters. The economic feasibility assessment is based on discounting cash flows and calculating NPV, supplemented by scenario analysis and SWOT assessment of demand-side management options. Scientific novelty. A comprehensive model of demand-side management for household consumers has been developed, taking into account the integration of distributed generation and energy storage systems. A mathematical formulation of the optimisation problem for consumption modes has been proposed, considering economic and technical constraints. The approach to demand forecasting and control using artificial intelligence (AI) algorithms has been improved. Practical significance. The research results can be used to: – increase the efficiency of energy consumption by household users; – reduce peak loads in local grids; – integrate distributed generation into the power system balance; – create commercial products in the field of energy management based on artificial intelligence.
dc.format.extent161 с.
dc.identifier.citationЄвдокімова, А. В. Розробка підходів до управління попитом побутових споживачів в умовах розвитку розподіленої генерації : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Євдокімова Анастасія Володимирівна. – Київ, 2025. – 161 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/79851
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectуправління попитом
dc.subjectрозподілена генерація
dc.subjectсистеми зберігання енергії
dc.subjectоптимізація
dc.subjectdsm
dc.subjectai
dc.subjectінтелектуальні енергосистеми
dc.subjectпобутові споживачі
dc.subjectенергоефективність
dc.subjectsmart grid
dc.subjectdemand-side management
dc.subjectdistributed generation
dc.subjectenergy storage systems
dc.subjectoptimisation
dc.subjectintelligent energy systems
dc.subjecthousehold consumers
dc.subjectenergy efficiency
dc.titleРозробка підходів до управління попитом побутових споживачів в умовах розвитку розподіленої генерації
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
YevdokimovaAV_magystr.pdf
Розмір:
4.06 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