ОСОБЛИВОСТІ АРХІТЕКТУРИ КОМІРКОВИХ ЛОКАЛЬНИХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ З ДЖЕРЕЛАМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ
Ключові слова:
коміркова архітектура, локальні електроенергетичні системи, мікромережі, розосереджена генерація, критична інфраструктура, ієрархічні моделіАнотація
Розглянуто сучасні тренди розвитку локальних електроенергетичних систем з відновлюваними джерелами енергії та установками зберігання енергії для надійного електрозабезпечення об’єктів критичної інфраструктури. Досліджено архітектурні особливості коміркових локальних електроенергетичних систем критичної інфраструктури з використанням джерел розосередженої генерації. Розглянуто три основні архітектури, а саме: локальні електроенергетичні системи з ланкою передачі та розподілу на постійному струмі, на змінному струмі та гібридну архітектуру. На основі аналізу сучасних підходів до побудови мікромереж визначено переваги коміркової архітектури, яка забезпечує підвищену живучість і масштабованість систем енергопостачання об’єктів критичної інфраструктури. Для створення уніфікованих модульних систем, згруповано окремі компоненти локальних електроенергетичних систем за їх функційним призначенням. Проаналізовано та формалізовано вимоги до систем керування, котрі повинні враховувати сучасні вимоги до інтерфейсів зв’язку передбачені стандартом ІЕС 61850. На основі аналізу вимог до надійності та якості електричної енергії в об’єктах критичної інфраструктури сформовано вимоги до коміркової архітектури. Додатково враховано, що схеми електропостачання таких об’єктів значно різняться технологічно та схемотехнічно. Вимоги до коміркової архітектури сформовано з виділенням елементарних складових кожного з компонентів локальних електроенергетичних систем з відновлюваними джерелами енергії та установками зберігання енергії. На основі запропонованої коміркової архітектури сформовано варіанти з різною комбінацією комірок, що дають змогу ефективно створювати локальні електроенергетичні системи для електрозабезпечення об’єктів критичної інфраструктури на основі наявних вже схем електропостачання та типів споживачів. Особливу увагу приділено інтеграції відновлюваних джерел енергії та систем накопичення енергії, що дозволяють забезпечити автономне функціонування таких систем у відокремленому від мережі режимі.
Посилання
R. H. Lasseter, and P. Paigi, “Microgrid: a conceptual solution,” in Proceedings of the IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference (PESC 04), June 2004, pp. 4285-4290.
Д. Г. Дерев’янко, В. С. Панасенко, О. С. Масло, і О. М. Загорський, «Оцінювання надійності у локальних системах з установками відновлюваної енергетики,» Енергетика: економіка, технологія, екологія, № 3, с. 37-45, 2019. https://doi.org/10.20535/1813-5420.3.2019.196379 .
S. Denysiuk, D. Derevianko, and H. Bielokha, “Dynamic Pricing in Transactive Energy System with Solar, Wind-generators and Diesel Generator,” in 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2023, pp. 1-4. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek61412.2023.10313000 .
А. Зінченко, Стимулювання розподіленої генерації в 4му Енергетичному пакеті ЄС, Київ, Україна: Вид-во фонд ім. Гайнріха Бьолля, Бюро, Вересень 2020.
Juan Caballero-Peña, Cristian Cadena-Zarate, Alejandro Parrado-Duque, and German Osma-Pinto, “Distributed energy resources on distribution networks: A systematic review of modelling, simulation, metrics, and impacts,” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 138, p. 107900, 2022. ISSN 0142-0615. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107900 .
B. Li, R. Roche, D. Paire, and A. A Miraoui, “Price decision approach for multiple multi-energy-supply microgrids considering demand response,” Energy, no. 167, pp. 117-135, 2019.
C. Dou, M. Lv, T. Zhao, Y. Ji, and H. Li, “Decentralised coordinated control of microgrid based on multi-agent system,” IET Gener. Transm. Distrib. no. 9, pp. 2474-2484, 2015.
F. Katiraei, R. Iravani, N. Hatziargyriou, and A. Dimeas, “Microgrids management,” IEEE Power Energy Mag., no. 6, pp. 54-65, 2008.
W. L. Theo, J. S. Lim, W. S. Ho, H. Hashim, and C. T. Lee, “Review of distributed generation (DG) system planning and optimisation techniques: Comparison of numerical and mathematical modelling methods,” Renew. Sustain. Energy Rev., no. 67, pp. 531-573, 2017.
M. Marzband, M. Ghadimi, A. Sumper, and J. L. Domínguez-García, “Experimental validation of a real-time energy management system using multi-period gravitational search algorithm for microgrids in islanded mode,” Appl. Energy, no. 128, pp. 164-174, 2014.
A. Shokri Gazafroudi, K. Afshar, and N. Bigdeli, “Assessing the operating reserves and costs with considering customer choice and wind power uncertainty in pool-based power market,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., no. 67, pp. 202-215, 2015.
L. Mariam, M. Basu, and M. F. Conlon, “A Review of Existing Microgrid Architectures,” Journal of Engineering, Hindawi Publishing Corporation, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/937614 .
M. Gomes, F. Bandeiras, P. Coelho, J. Fernandes, and M. Castilla, “Microgrid Architecture Evaluation for Small and Medium Size Industries,” International Journal of Energy Economics and Policy Studies, 2019.
N. M. Tabatabaei, E. Kabalci, and N. Bizon, (Eds.), “Microgrid Architectures, Control and Protection Methods,” Springer Nature Switzerland AG. 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23723-3 .
Consultant report: Integration of distributed energy resources. The CERTS MicroGrid concept. in California Energy Commission, 2013.
I. Patrao, E. Figueres, G. Garcerá, and R. González-Medina, “Microgrid architectures for low voltage distributed generation,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 43, pp. 415-424, Mar. 2015.
С. П. Денисюк, Д. Г. Дерев’янко, і Д. С. Горенко, «Особливості оцінювання режимів функціонування локальних систем з джерелами розосередженої генерації та накопичувачами,» Енергетика: економіка, технологія, екологія, № 1, с. 7-20, 2020. https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2020.217558 .
J. J. Justo, F. Mwasilu, J. Lee, and J.-W. Jung, “AC-microgrids versus DC-microgrids with distributed energy resources: A review,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 24, pp. 387-405, Aug. 2013.
H. Gabbar, “Smart Energy Grid Engineering,” Elsevier Inc., 2016.
Taha Ustun, Selim, Cagil Ozansoy, and Aladin Zayegh, “Modeling of a Centralized Microgrid Protection System and Distributed Energy Resources According to IEC 61850-7-420,” Power Systems, IEEE Transactions, no. 27, pp.1560-1567, 2012. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2012.2185072 .
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
