Системи інтелектуального керування енергетичними потоками в локальних мережах з фотоелектричною генерацією та накопичувачами енергії
Вантажиться...
Дата
2026
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Магістерська дисертація на тему: «Системи інтелектуального керування енергетичними потоками в локальних мережах з фотоелектричною генерацією та накопичувачами енергії» виконана на 160 аркуші, 5 таблицях, 45 рисунках, та має 73 посилань, 9 додатків, яка містить 4 основні розділи та стартап-проект. Актуальність теми – сучасна енергетика переходить до гнучкої архітектури розподіленої генерації (мікрогрідів) задля декарбонізації та підвищення енергобезпеки. Проте інтеграція фотоелектричних систем створює виклики через стохастичну природу сонячного випромінювання, що призводить до нестабільності мережі. Традиційні лінійні алгоритми керування не здатні ефективно забезпечувати енергетичний баланс, мінімізуючи при цьому деградацію обладнання, що зумовлює гостру потребу у впровадженні інтелектуальних систем керування Мета дослідження – розробка та дослідження системи інтелектуального керування енергетичними потоками в локальних мережах з фотоелектричною генерацією та накопичувачами енергії для забезпечення стабільності та ефективності їх функціонування в умовах невизначеності. Задачі дослідження: 1. Проаналізувати стан та проблеми керування в локальних мережах з відновлюваними джерелами енергії. 2. Розробити математичні моделі фотоелектричного генератора, системи накопичення енергії та силового перетворювального обладнання. 3. Синтезувати алгоритм інтелектуального керування на базі нечіткої логіки (Fuzzy Logic) для балансування потужностей. 4. Створити імітаційну модель електротехнічного комплексу в середовищі MATLAB/Simulink та дослідити його роботу в різних експлуатаційних режимах. 5. Обґрунтувати економічну доцільність впровадження розробки у форматі стартап-проєкту. Об'єкт дослідження – процеси керування енергетичними потоками в автономних та мережевих локальних енергосистемах із фотоелектричними панелями та акумуляторними накопичувачами. Предмет дослідження – структури, алгоритми та математичні моделі інтелектуальних контролерів на базі нечіткої логіки, призначені для забезпечення енергетичного балансу мікромережі. Методи дослідження – фундаментальні положення сучасної електротехніки, теорія автоматичного керування, методи штучного інтелекту (нечітка логіка), математичне та імітаційне моделювання в середовищі MATLAB/Simulink (бібліотека Simscape Electrical), методи системного та техніко-економічного аналізу. Наукова новизна одержаних результатів: Розроблено алгоритм інтелектуального керування режимами зарядурозряду накопичувача, який, на відміну від існуючих рішень, використовує апарат нечіткої логіки для одночасної обробки стохастичних змін генерації та навантаження, забезпечуючи відсутність автоколивань керуючого сигналу. Удосконалено стратегію захисту накопичувачів енергії в умовах критично низького рівня заряду (SOC) шляхом впровадження алгоритму «скидання навантаження», що дозволяє запобігти деградації батарей у режимах високої невизначеності. Дістало подальший розвиток використання методів нечіткого виведення компенсації суттєвої нелінійності двонаправлених DC-DC перетворювачів, що забезпечує стабільну якість перехідних процесів у всьому робочому діапазоні, де традиційні ПІД-регулятори є малоефективними. Практичне значення одержаних результатів: 1. Створено повну імітаційну модель мікромережі, яка дозволяє проводити аналіз фізичних процесів у реальному часі та може бути використана для проєктування автономних об'єктів. 2. Розроблено програмну FIS-структуру контролера в MATLAB, готову до конвертації у вбудоване програмне забезпечення (Embedded C) для фізичних пристроїв. 3. Доведено високу економічну ефективність розробки: використання інтелектуального контролера забезпечує ROI на рівні 590% за життєвий цикл системи за рахунок подовження терміну служби акумуляторів. 4. Сформовано бізнес-модель стартапу з розрахунком точки беззбитковості (139 одиниць), що підтверджує фінансову стійкість проєкту для ринку B2B.
Опис
Ключові слова
мікромережа, інтелектуальне керування, енергетичні потоки, фотоелектрична генерація, накопичувач енергії, нечітка логіка, енергетичний баланс, стан заряду (SOC), dc-dc перетворювач, імітаційне моделювання, microgrid, intelligent control, energy flows, photovoltaic generation, energy storage, fuzzy logic, energy balance, state of charge (SOC), dc dc converter, simulation modeling
Бібліографічний опис
Карра, О. В. Системи інтелектуального керування енергетичними потоками в локальних мережах з фотоелектричною генерацією та накопичувачами енергії : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Карра Олександр Васильович. - Київ, 2026. - 160 с.