Вдосконалення моделей управління microgrid

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКоцар, Олег Вікторович
dc.contributor.authorКасьяненко, Єгор Олександрович
dc.date.accessioned2025-03-20T09:52:51Z
dc.date.available2025-03-20T09:52:51Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractУ першому розділі дисертації досліджено сучасні тенденції управління електроенергетикою, а саме глобальні процеси децентралізації електроенергетичних систем, лібералізацію ринку електричної енергії України, гармонізовану рольову модель управління Європейськими ринками електричної енергії, мікромережі, передумови їхнього формування та нормативно-правове регулювання управління ними, а також визначено завдання досліджень. В другому розділі дисертації досліджено моделі управління мікромережами на основі чинного законодавства України, розроблено рольові моделі управління мікромережами за DSOMM, PC, енергетичними кооперативами, FMM, розв’язано транспортну задачу з метою мінімізації витрат на електроенергію для споживачів та членів енергетичного кооперативу, а також розглянуто проєктування СЕС з УЗЕ з використанням програмного забезпечення SAM. В третьому розділі дисертації досліджено сценарії формування мікромереж в сучасних умовах електроенергетики України, зокрема окрему увагу приділено критичній інфраструктурі та методам забезпечення її надійного функціонування за будь яких несприятливих умов задля безпеки громадян та держави, досліджено конфлікти інтересів, що можуть виникати під час управління мікромережами за виконання однією стороною декількох ролей в межах microgrid. Також досліджено та запропоновано вдосконалення механізму продажу електричної енергії від когенераційних установок, виділено переваги та недоліки кожного можливого варіанту забезпечення електричною енергією об’єктів критичної інфраструктури від когенераційних установок. В четвертому розділі дисертації розроблено стартап-проєкт постачання послуг з агрегації електричної потужності та навантаження для енергетичних кооперативів, активних споживачів, виробників та ОУЗЕ. Запропоновано ідею проєкту, логотип, гасло, проведено технологічний аудит ідеї, проаналізовано ринкові можливості, де охарактеризовано потенційних клієнтів, виділено фактори загроз та можливостей щодо реалізації проєкту і розглянуто декілька альтернатив його розвитку. Розроблено ринкову стратегію, в рамках якої визначено базові напрями розвитку проєкту, конкурентної поведінки та позиціонування, а також маркетинг просування, де окреслено ключові переваги концепції потенційного товару на основі виділених потреб потенційних клієнтів та запропоновано концепцію маркетингових комунікацій. Актуальність теми. Традиційно енергетика більшості країн світу розвивалась за централізованою моделлю, якій притаманні «масивна» генерація електричних станцій, віддаленість від споживачів і через це потреба у протяжній системі передачі, що працює на високих та надвисоких напругах, а також розгалужені системи розподілу з кількома ступенями пониження напруги передачі. Централізована енергетика має як низку переваг, так і недоліків. До головних недоліків варто віднести суттєві втрати в системах передачі та розподілу електричної енергії, негнучкість в умовах змін попиту, великі витрати на будівництво та модернізацію генерувальних потужностей, а також, як показала війна в Україні, вразливість до зовнішніх впливів, що призводить до тривалих перерв електропостачання споживачів. Саме тому останніми десятиліттями активно досліджується та розвивається децентралізована модель енергетики, яка дозволяє уникнути недоліків централізованої генерації. Прагнення споживачів до підвищення надійності електропостачання, поступова доступність генерувальних установок на базі альтернативних та відновлювальних джерел енергії також сприяють розвитку децентралізованої генерації. До того ж досвід України показав, що саме розосереджена генераціє має значно більшу стійкість під час руйнування енергетичних об’єктів. Сьогодні все частіше розподілена генерація застосовується з установками зберігання енергії та керованими навантаженнями, що утворює збалансовані мікромережі. Проте, ефективне функціонування мікромереж можливе завдяки сприятливої до їх розвитку нормативно-правової бази та стимулювальної політики держави. Саме тому постає актуальним питання дослідження особливостей нормативно-правової бази щодо забезпечення утворення та функціонування мікромереж, а також усунення конфліктів інтересів, що можуть виникнути між сторонами, і через це доцільним вбачається дослідження шляхів вдосконалення моделей управління мікромережами. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження відповідають напряму кафедри електропостачання з підготовки фахівців за освітньо-науковою програмою «Енергетичний менеджмент, електропостачання та інжиніринг електротехнічних комплексів» та освітньо-професійними програмами «Системи забезпечення споживачів електричною енергією» і «Енергетичний менеджмент та енергоефективні технології» для роботи у всіх галузях електроенергетики, які спроможні розробляти, проєктувати та експлуатувати інтелектуальні енергетичні комплекси та системи, інтегровані системи електропостачання, як централізовані, так і децентралізовані, мікросистеми та віртуальні енергетичні станції, створювати системи енергетичного менеджменту для промислових та муніципальних об’єктів на основі концепції Smart Grid, створювати сучасні системи енергетичного менеджменту, працювати за сучасними енергозберігаючими, енергоефективними технологіями, здійснювати моніторинг енергоспоживання промислових підприємств на основі застосування інформаційних і комп’ютерних технологій. Метою роботи є вдосконалення моделей управління мікромережами з урахуванням положень національної та європейської нормативно-правової бази. Для досягнення зазначеної мети в магістерській дисертації необхідно послідовно розв’язати такі завдання: - проаналізувати глобальні процеси децентралізації електроенергетики; - охарактеризувати лібералізацію ринку електричної енергії України; - дослідити гармонізовану рольову модель ринку електричної енергії; - проаналізувати нормативно-правове регулювання та управління мікромережами; - визначити напрями досліджень; - дослідити застосування моделей управління мікромережами на основі чинного законодавства України; - розробити/вдосконалити рольові моделі управління мікромережами; - дослідити умови продуктивного використання мікромереж; - дослідити функціонування фрагменту мікромережі з сонячною електростанцією та установкою зберігання енергії; - класифікувати сценарії виокремлення мікромереж в сучасних умовах електроенергетики України; - виконати аналіз причин і наслідків виникнення конфліктів інтересів під час управління мікромережами; - запропонувати вдосконалення механізму продажу електричної енергії від когенераційних установок; - розробити стартап-проєкт. Об’єктом досліджень є мікромережі та їхнє продуктивне застосування в умовах функціонування лібералізованих ринків електричної енергії. Предметом досліджень є процеси утворення та моделі управління мікромережами. Методи дослідження. Під час досліджень використано методи абстрагування, узагальнення, моделювання за результатами аналізу та синтезу, а також формалізація, класифікація, індукція та дедукція. Наукова новизна дисертації: - вперше класифіковано сценарії виокремлення мікромереж з наявних систем розподілу та забезпечення споживачів електричною енергією з метою підвищення енергетичної стійкості критичної інфраструктури та інших суспільно значущих об’єктів, що відрізняється уніфікацією підходів до створення мікромереж і формує умови для розвитку національної нормативно-правової бази задля відповідності уніфікованих підходів чинним законодавчим та регуляторним нормам; - розроблено рольові моделі управління процесами виробітку, розподілу, накопичення / зберігання, постачання, обліку і торгівлі електричною енергією в межах мікромережі та із загальною мережею, які відрізняються врахуванням мотиваційної поведінки сторін, а також факторів утворення, моделей і принципів управління мікромережами відповідно до чинного законодавства України і Європейського Союзу, що відчиняє шлюзи для гармонізації національних і європейських моделей управління мікромережами; - виконано аналіз причин і наслідків виникнення та запропоновано шляхи усунення конфлікту інтересів під час управління мікромережами, що відрізняється диференціацією конфлікту інтересів, конфлікту зобов’язань і конкуруючих інтересів, та запропоновано шляхи їхнього усунення з врахуванням особливостей конкретної моделі і принципів управління мікромережею відповідно до чинного нормативно-правового забезпечення. Практична цінність отриманих результатів. Запропоновані моделі управління мікромережами, що побудовані з врахуванням положень національної нормативно-правової бази, а також визначені сценарії виокремлення мікромереж з наявних систем розподілу та забезпечення споживачів електричною енергією дозволяє пришвидшити процес активної розбудови мікромереж з метою підвищення енергетичної стійкості ОЕС України, а визначені причини виникнення та наслідки конфлікту інтересів під час управління мікромережами дозволяє розробити заходи щодо їхнього усунення.
dc.description.abstractotherThe first section examines modern trends in power industry, namely global processes of decentralization of power systems, liberalization of the Ukrainian electricity market, a harmonized role model for managing European electricity markets, microgrids, prerequisites for their development and regulation, and also identifies research objectives. The second section examines models for microgrid management based on the current legislation of Ukraine, developed the role models for microgrid management according to DSOMM, PC, energy cooperatives, FMM, solved the transport problem in order to minimize electricity costs for consumers and members of the energy cooperative, and also considered the design of solar power plants with ESS using SAM software. The third section explores the scenarios for the microgrids formation in modern conditions of the Ukrainian electric power industry, in particular, special attention is paid to critical infrastructure and methods for ensuring its reliable functioning under any adverse conditions for the safety of citizens and the state, conflicts of interest that may arise during the management of microgrids when one party performs several roles within the microgrid are investigated. An improvement in the mechanism for selling electricity from cogeneration units is also investigated and proposed, and the advantages and disadvantages of each possible option for providing critical infrastructure facilities with electricity from cogeneration units are highlighted. In the fourth section, a startup project for the provision of services for the aggregation of electric power and load for energy cooperatives, active consumers, producers and ESS operators is developed. The project idea, logo, slogan were proposed, a technological audit of the idea was conducted, market opportunities were analyzed, potential customers were characterized, threats and opportunities for the project were identified, and several alternatives for its development were considered. A market strategy was developed, within the framework of which the basic directions of project development, competitive behavior and positioning were determined, as well as marketing promotion, which outlined the key advantages of the potential product concept based on the identified needs of potential customers and proposed a marketing communications concept. Relevance of the topic. Traditionally, the energy sector of most countries in the world has developed according to a centralized model, which is characterized by "massive" generation of power plants, remoteness from consumers and, as a result, the need for an extensive transmission system operating at high and ultra-high voltages, as well as extensive distribution systems with several stages of reducing the transmission voltage. The centralized power system has both a number of advantages and disadvantages. The main disadvantages include significant losses in the transmission and distribution systems of electric energy, inflexibility in conditions of changes in demand, high costs for the construction and modernization of generating capacities, and, as the war in Ukraine has shown, vulnerability to external influences, which leads to long interruptions in the supply of electricity to consumers. That is why in recent decades a decentralized model of energy has been actively researched and developed, which allows avoiding the disadvantages of centralized generation. The desire of consumers to increase the reliability of electricity supply, the gradual availability of generating units based on alternative and renewable energy sources also contribute to the development of decentralized generation. In addition, the experience of Ukraine has shown that it is distributed generation that is much more resilient during the destruction of energy facilities. Today, distributed generation is increasingly used with energy storage units and controlled loads, which forms balanced microgrids. However, the effective functioning of microgrids is possible thanks to a regulatory framework favorable to their development and a stimulating state policy. That is why the issue of studying the features of the regulatory framework for ensuring the formation and functioning of microgrids, as well as eliminating conflicts of interest that may arise between the parties, is relevant, and therefore it is considered appropriate to study ways to improve microgrid management models. Connection of work with scientific programs, plans, topics. Master’s thesis research corresponds to the direction of the Power Supply Department in training specialists in the educational and scientific program "Energy Management, Power Supply and Engineering of Electrotechnical Complexes" and the educational and professional programs "The Power Supply Systems" and "Energy Management and Energy-Efficiency Technologies" for work in all branches of the electric power industry, who are able to develop, design and operate intelligent energy complexes and systems, integrated power supply systems, both centralized and decentralized, microsystems and virtual power plants, develop the energy management systems for industrial and municipal facilities based on the Smart Grid concept, develop the modern energy management systems, work with modern energy efficiency technologies, energy consumption monitoring of industrial enterprises based on the use of information and communication technologies. The aim of the work is to improve the microgrid management models taking into account the provisions of the national and European regulatory framework. To achieve this goal, the following tasks must be consistently solved in the master's thesis: - analyze global processes of decentralization of the power industry; - characterize the liberalization of the electricity market of Ukraine; - investigate a harmonized role model of the electricity market; - analyze the regulatory and legal regulation of microgrids management; - determine research directions; - investigate the implementation of microgrid management models based on the current legislation of Ukraine; - develop/improve the role models for microgrid management; - investigate the conditions of microgrids productive application; - investigate the functioning of the microgrid with a solar power plant and energy storage unit; - classify scenarios of microgrids separation in modern conditions of the Ukrainian power industry; - analyze the causes and consequences of conflicts of interest during the microgrids management; - propose improvements to the mechanism for electricity trading from cogeneration units; - the developing a startup project. The object of research is microgrids and their productive application in the liberalized electricity markets. The subject of research is the processes of microgrid formation and their management models. Research methods. During the research, the methods of abstraction, generalization, modeling based on the results of analysis and synthesis, as well as formalization, classification, induction and deduction were used. Scientific thesis’s novelty: - for the first time, scenarios for separating microgrids from existing distribution and power supply systems with have been classified in order to increase the power sustainability of critical infrastructure and other socially significant objects, which is distinguished by the unification of approaches to the microgrids formation and creates conditions for the development of a national regulatory framework for the compliance of unified approaches with current legislative and regulatory norms; - the role models for managing the processes of generation, distribution, accumulation / storage, supply, metering and trading in electricity within the microgrid and with the general network have been developed, which differ in taking into account the motivational behavior of the parties, as well as the factors of formation, models and principles of microgrid management in accordance with the current legislation of Ukraine and the European Union, which opens the floodgates for the harmonization of national and European models for microgrid management; - cause analysis performed and consequences of the occurrence and proposed ways to eliminate conflicts of interest during the management of microgrids, which is characterized by the differentiation of conflicts of interest, conflicts of obligations and competing interests, and proposed ways to eliminate them, taking into account the specific model features and microgrid management principles in accordance with current regulatory and legal provisions. Practical value of the results obtained. The developed models of microgrid management, built taking into account the provisions of the national regulatory framework, as well as the identified scenarios of separating microgrids from existing distribution systems and providing consumers with electricity, allow us to accelerate the process of active development of microgrids in order to increase the energy sustainability of the Unified Power System of Ukraine, and the identified causes and consequences of conflicts of interest during microgrid management allow us to develop measures to eliminate them.
dc.format.extent167 с.
dc.identifier.citationКасьяненко, Є. О. Вдосконалення моделей управління microgrid : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Касьяненко Єгор Олександрович. – Київ, 2024. – 167 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/72988
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectмікромережа
dc.subjectуправління мікромережами
dc.subjectмоделі мікромереж
dc.subjectнормативно-правове регулювання функціонування мікромереж
dc.subjectрольові моделі управління мікромереж
dc.subjectDSOMM
dc.subjectPC
dc.subjectFMM
dc.subjectенергетичний кооператив
dc.subjectсценарії виокремлення мікромереж
dc.subjectконфлікти інтересів при управлінні мікромережами
dc.subjectmicrogrid
dc.subjectmicrogrid management
dc.subjectmicrogrid models
dc.subjectregulatory and legal regulation of the functioning of microgrids
dc.subjectrole models of microgrid management
dc.subjectenergy cooperative
dc.subjectmicrogrid unbundling scenarios
dc.subjectconflicts of interest in microgrid management
dc.subject.udc621.317.318
dc.titleВдосконалення моделей управління microgrid
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
KasianenkoIeO_GE-z31mp_magistr.pdf
Розмір:
7.25 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